Termisk effekt av elektrisk ström och dess praktiska tillämpning

Anledningen till uppvärmningen av ledaren ligger i det faktum attenergin hos elektroner som rör sig i den (med andra ord strömmens energi) under på varandra följande kollisioner av partiklar med joner i ett metallelements molekylära gitter omvandlas till en varm energityp, eller Q, så begreppet "termisk kraft" bildas.

Strömmens arbete mäts med hjälp av en internationellSI-enheter, applicerar joule (J) på den, strömeffekten definieras som "watt" (W). Med avsteg från systemet i praktiken kan de också använda icke-systemenheter som mäter strömmens arbete. Bland dem, watt-timmar (W × h), kilowatt-timmar (förkortas kW × h). Till exempel betecknar 1 W × h arbetet för en ström med en specifik effekt på 1 watt och en tidslängd på en timme.

Om elektroner rör sig längs en stationären ledare gjord av metall, i detta fall fördelas allt nyttigt arbete av den genererade strömmen för att värma metallstrukturen, och baserat på bestämmelserna i lagen om energibevarande kan detta beskrivas med formeln Q = A = IUt = jag²Rt = (U²/R) *t.Sådana relationer uttrycker korrekt den välkända Joule-Lenz-lagen. Historiskt sett bestämdes det först empiriskt av vetenskapsmannen D. Joule i mitten av 1800-talet, och samtidigt, oberoende av honom, av en annan vetenskapsman, E. Lenz. Den termiska kraften har funnit praktisk tillämpning i teknisk prestanda sedan uppfinningen 1873 av den ryske ingenjören A. Ladygin av en vanlig glödlampa.

Strömmens termiska effekt används i ett antalelektriska apparater och industriella installationer, nämligen i termiska mätanordningar, elektriska spisar av uppvärmningstyp, elektrisk svets- och inventeringsutrustning, hushållsapparater med elektrisk uppvärmningseffekt är mycket vanliga - pannor, lödkolvar, vattenkokare, strykjärn.

Finner sig en termisk effekt i matindustri. Med hög utnyttjandegrad utnyttjas möjligheten till elektrisk kontaktvärme, vilket garanterar termisk effekt. Det orsakas av det faktum att strömmen och dess termiska kraft, som påverkar en livsmedelsprodukt som har en viss grad av motstånd, orsakar enhetlig uppvärmning i den. Ett exempel är hur korv tillverkas: genom en speciell dispenser matas köttfärs i metallformar, vars väggar samtidigt fungerar som elektroder. Här säkerställs konstant enhetlighet för uppvärmning över hela produktens yta och volym, den inställda temperaturen bibehålls, det optimala biologiska värdet av livsmedelsprodukten bibehålls, tillsammans med dessa faktorer, varaktigheten av det tekniska arbetet och energiförbrukningen förblir lägst.

Specifik termisk effekt av elektrisk ström(ω), med andra ord - mängden värme som frigörs i en volymenhet under en viss tidsenhet, beräknas enligt följande. Den elementära cylindriska volymen av en ledare (dV), med ett tvärsnitt av ledaren dS, en längd dl parallell med strömriktningen och resistans är ekvationerna R = p (dl / dS), dV = dSdl .

Enligt definitionerna av Joule-Lenz-lagen, under den tilldelade tiden (dt) i volymen som tas av oss, kommer en värmenivå att frigöras lika med dQ = I²Rdt = p (dl / dS) (jdS)²dt = pj²dVdt. I detta fall är ω = (dQ) / (dVdt) = pj² och genom att här tillämpa Ohms lag för att fastställa strömtätheten j = γE och relationen p = 1 / γ, får vi omedelbart uttrycket ω = jE = γE^2. Den ger begreppet Joule-Lenz-lagen i differentiell form.