Θερμική ισχύς ηλεκτρικού ρεύματος και πρακτική εφαρμογή

Η αιτία της θέρμανσης του αγωγού έγκειται στο γεγονός ότι η ενέργεια των ηλεκτρόνων που κινούνται μέσα σε αυτήν (με άλλα λόγια, η ενέργεια του ρεύματος) στην περίπτωση μιας διαδοχικής σύγκρουσης σωματιδίων με τα ιόντα του μοριακού πλέγματος ενός μεταλλικού στοιχείου μετατρέπεται σε θερμό τύπο ενέργειας ή Q, έτσι διαμορφώνεται η έννοια της "θερμικής ισχύος".

Το ρεύμα μετράται χρησιμοποιώντας το διεθνές σύστημα SI, εφαρμόζοντας σε αυτό joules (J), το ρεύμα ορίζεται ως "watt" (W). Η έξοδος από το σύστημα στην πράξη, μπορεί να χρησιμοποιήσει, μεταξύ άλλων, μονάδες εξωσυστήματος που μετρούν τη λειτουργία του ρεύματος. Μεταξύ αυτών, watt-ώρα (W × h), κιλοβατώρα (συντομογραφία kWh). Για παράδειγμα, 1 W × h αντιπροσωπεύει τη λειτουργία ενός ρεύματος με συγκεκριμένη ισχύ 1 Watt και χρονική διάρκεια μίας ώρας.

Εάν τα ηλεκτρόνια κινούνται κατά μήκος του σταθερού αγωγού από το μέταλλο, στην περίπτωση αυτή όλη η χρήσιμη εργασία του παραγόμενου ρεύματος κατανέμεται στη θέρμανση της μεταλλικής δομής και, με βάση τις διατάξεις του νόμου για τη διατήρηση ενέργειας, μπορεί να περιγραφεί από τον τύπο Q = A = IUt = I ² Rt = R) * t. Τέτοιες σχέσεις εκφράζουν με ακρίβεια τον πολύ γνωστό νόμο Joule-Lenz. Ιστορικά, αρχικά προσδιορίστηκε πειραματικά από τους επιστήμονες D. Joule στα μέσα του 19ου αιώνα, και ταυτόχρονα, ανεξάρτητα από αυτόν, από έναν άλλο επιστήμονα, τον Ε. Lenz. Πρακτική εφαρμογή της θερμικής ενέργειας που βρέθηκε στην τεχνική απόδοση από την εφεύρεση το 1873 από τη ρωσική μηχανική A. Ladyginym λαμπτήρα πυρακτώσεως.

Η θερμική ισχύς του ρεύματος χρησιμοποιείται σε μια σειρά ηλεκτρικών συσκευών και βιομηχανικών εγκαταστάσεων, δηλαδή σε θερμικές συσκευές μέτρησης, ηλεκτρικές σόμπες θέρμανσης, ηλεκτρικές συσκευές συγκόλλησης και απογραφής, οικιακές συσκευές με ηλεκτρική θέρμανση - λέβητες, ηλεκτρικά σίδερα, βραστήρες, σίδερα.

Βρίσκει θερμική επίδραση στη βιομηχανία τροφίμων. Με μεγάλο μερίδιο χρήσης, χρησιμοποιείται η δυνατότητα ηλεκτρικής επαφής θέρμανσης, η οποία εγγυάται θερμική ισχύ. Προκαλείται από το γεγονός ότι το ρεύμα και η θερμική του ισχύς, που επηρεάζουν το προϊόν διατροφής, το οποίο έχει ένα ορισμένο βαθμό αντίστασης, προκαλεί μια ομοιόμορφη θέρμανση. Κάποιος μπορεί να δώσει ένα παράδειγμα για το πώς παρασκευάζονται τα λουκάνικα: μέσω ενός ειδικού διανομέα το κιμά εισέρχεται σε μεταλλικές μορφές, τα τοιχώματα των οποίων εξυπηρετούν ταυτόχρονα ως ηλεκτρόδια. Με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζεται ομοιόμορφη ομοιομορφία θέρμανσης σε ολόκληρη την περιοχή και όγκο του προϊόντος, διατηρείται η καθορισμένη θερμοκρασία, διατηρείται η βέλτιστη βιολογική αξία του προϊόντος διατροφής, μαζί με τους παράγοντες αυτούς, η διάρκεια της τεχνολογικής εργασίας και η κατανάλωση ενέργειας παραμένουν οι ελάχιστες.

Η ειδική θερμική ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος (ω), δηλαδή η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται ανά μονάδα όγκου για μια ορισμένη μονάδα χρόνου, υπολογίζεται ως εξής. Ο στοιχειώδης κυλινδρικός όγκος του αγωγού (dV), με ένα εγκάρσιο τμήμα αγωγού dS, μήκος dl παράλληλο με την τρέχουσα κατεύθυνση, και η αντίσταση σχηματίζουν τις εξισώσεις R = p (dl / dS), dV = dSdl.

Σύμφωνα με τους ορισμούς του νόμου Joule-Lentz, για δεδομένο χρόνο (dt) στον όγκο που ελήφθη από εμάς, η θερμική στάθμη θα είναι ίση με dQ = I2Rdt = p (dl / dS) (jdS) 2dt = pj2dVdt. Σε αυτή την περίπτωση, ω = (dQ) / (dVdt) = pj ² και χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm για να καθορίσουμε την πυκνότητα ρεύματος j = γE και τη σχέση p = 1 / γ παίρνουμε αμέσως την έκφραση ω = jE = Το έντυπο δίνει μια ιδέα του νόμου του Joule-Lenz.