Тепловое действие электрического тока: Презентация»Закон Джоуля-Ленца.Электронагревательные приборы» — физика, презентации

Тепловое действие тока

Электрический ток, проходя через любой проводник, сообщает ему некоторое количество энергии. В результате этого проводник нагревается. Передача энергии происходит на молекулярном уровне, т. е., электроны взаимодействуют с атомами или ионами проводника и отдают часть своей энергии.

В результате этого, ионы и атомы проводника начинают двигаться быстрей, соответственно можно сказать, что внутренняя энергия увеличивается и переходит в тепловую энергию.

Данное явление подтверждается различными опытами, которые говорят о том, что вся работа, которую совершает ток, переходит во внутреннюю энергию проводника, она в свою очередь увеличивается. После этого уже проводник начинает отдавать её окружающим телам в виде тепла. Здесь уже в дело вступает процесс теплопередачи, но сам проводник нагревается.

Этот процесс рассчитывается по формуле: А=U·I·t

А – это работа тока, которую он совершает, протекая через проводник. Можно также высчитать количество теплоты, выделяемое при этом, ведь это значение равно работе тока. Правда, это касается, лишь неподвижных металлических проводников, однако, такие проводники встречаются чаще всего. Таким образом, количество теплоты, также будет высчитываться по той же форме: Q=U·I·t.

История открытия явления

В своё время свойства проводника, через который протекает электрический тока, изучали многие учёные. Особенно среди них были заметны англичанин Джеймс Джоуль и русский учёный Эмилий Христианович Ленц. Каждый из них проводил свои собственные опыты, а вывод они смогли сделать независимо друг от друга.

На основе своих исследований, они смогли вывести закон, который позволяет дать количественную оценку выделяемого тепла в результате воздействия электрического тока на проводник. Данный закон получил название «Закон Джоуля-Ленца». Джеймс Джоуль установил его в 1842 году, а примерно через год Эмиль Ленц пришёл к тому же выводу, при этом их исследования и проводимые опыты никак не были связаны друг с другом.

Применение свойств теплового действия тока

Исследования теплового воздействия тока и открытия закона Джоуля-Ленца позволили сделать вывод, подтолкнувший развитие электротехники и расширить возможности применения электричества. Простейшим примером применения данных свойства является простая лампочка накаливания.

Устройство её заключается в том, что в ней применяется обычная нить накаливания, сделанная из вольфрамовой проволоки. Этот металл был выбран не случайно: тугоплавкий, он имеет довольно высокое удельное сопротивление. Электрический ток проходит через эту проволоку и нагревает её, т. е. передаёт ей свою энергию.

Энергия проводника начинает переходить в тепловую энергию, а спираль разогревается до такой температуры, что начинает светиться. Главным недостатком такой конструкции, конечно, является то, что происходят большие потери энергии, ведь только небольшая часть энергии преобразуется в свет, а остальная уходит в тепло.

Для этого вводится такое понятие в техники, как КПД, показывающее эффективность работы и преобразования электрической энергии. Такие понятия как КПД и тепловое воздействие тока применяются повсеместно, так как существует огромное количество приборов основанных подобном принципе. Это в первую очередь касается нагревательных приборов: кипятильников, обогревателей, электроплит и т. д.

Как правило, в конструкциях перечисленных приборах присутствует некая металлическая спираль, которая и производит нагревание. В приборах для нагревания воды она изолирована, в них устанавливается баланс между потребляемой из сети энергией (в виде электрического тока) и тепловым обменом с окружающей средой.

В связи с этим, перед учёными стоит нелёгкая задача по снижению потерь энергии, главной целью является поиск наиболее оптимальной и эффективной схемы. В данном случае тепловое воздействие тока является даже нежелательным, так как именно оно и ведёт к потерям энергии. Самым простым вариантом является повышение напряжения при передаче энергии. В результате снижается сила тока, но это приводит к снижению безопасности линий электропередач.

Другое направление исследований – это выбор проводов, ведь от свойств проводника зависят и тепловые потери и прочие показатели. С другой стороны, различные нагревательные приборы требуют большого выделения энергии на определённом участке. Для этих целей изготавливают спирали из специальных сплавов.

Для повышения защиты и безопасности электрических цепей применяются специальные предохранители. В случае чрезмерного повышения тока сечение проводника в предохранителе не выдерживает, и он плавится, размыкая цепь, защищая, таким образом, её от токовых перегрузок.

Действия электрического тока. Направление электрического тока

На
прошлых уроках мы с вами говорили о том, что электрический ток представляет
собой упорядоченное движение свободных носителей зарядов.

Как
вы знаете, увидеть эти заряды невозможно, так как они очень малы. Но существуют
явления, которые убеждают нас в их реальности. Всё дело в том, что прохождение
электрических зарядов в среде сопровождается несколькими очень важными
физическими явлениями, которые с большой пользой применяются в практической
жизни. Такие явления принято называть действиями электрического тока. К
числу самых очевидных принадлежат: тепловое, химическое и магнитное действия
тока.

Рассмотрим
каждое из них более подробно. И начнём с теплового действия тока. Оно
проявляется в том, что среда, в которой протекает ток, нагревается.
Именно это действие человек давно и успешно использует в электрических утюгах, электрочайниках
и кофеварках, в обычных электролампах с металлической спиралью.

Поднесите
руку к горящей электрической лампе, и вы сразу почувствуете около неё тепло, то
есть нагретая электрическим током лампа излучает энергию.

А
почему вообще светится электрическая лампа?

Дело
в том, что тонкая вольфрамовая проволочка внутри лампы, которую хорошо видно
через прозрачное стекло, нагревается при прохождении по ней электрического
тока, раскаляется и начинает светиться.

Можно
проделать простой опыт, демонстрирующий подобное тепловое действие тока.
Присоединим к полюсам источника тока тонкую проволоку, лучше железную или никелиновую.
Замкнув ключ, будем наблюдать, как эта проволока сначала немного провиснет (она
нагрелась и удлинилась), а затем начнёт накаливаться и краснеть.

Тепловое
действие тока проявляется не только, когда он течёт в твёрдых проводниках, но и
в газах (вспомните молнию), и в жидкостях, в чём можно убедиться на простом
опыте. Опустим в стакан с обычной питьевой водой две металлические или угольные
пластины — электроды — и пропустим ток от источника, дающего небольшое
напряжение.

Уже
через 10 — 15 секунд термометр начнёт показывать повышение температуры
жидкости.

Причину
теплового действия тока можно объяснить, используя простые рассуждения.
Электрическое поле, передвигая заряженную частицу, разгоняет её и совершает
положительную работу, то есть увеличивает её кинетическую энергию. Но
разгоняемая частица неизбежно и многократно сталкивается с частицами среды,
(атомами, молекулами и ионами). Сталкиваясь, она передаёт им часть своей
энергии, что приводит к увеличению их энергии, а значит, к росту внутренней
энергии проводящей среды. Скорость заряженной частицы и её энергия при этом
уменьшаются.

Кроме
теплового действия, ток может производить в среде и химическое действие.
Если внимательно понаблюдать за электродами в только что проводимом опыте, то
можно увидеть образование на них мелких пузырьков газа.

Это
не кипение воды при соприкосновении её с горячим телом. Электроды едва тёплые,
в чём можно убедиться, потрогав их рукой. Это результат химических изменений в
воде при пропускании через неё тока.

Поскольку
исследование выделяемых газов в условиях школьного кабинета физики
затруднительно, то мы видоизменим опыт, используя вместо обычной воды голубой
раствор медного купороса CuSO₄.

Опустив
в сосуд чистые угольные электроды, через 1 — 2 минуты после включения тока мы
увидим хорошо заметный красный налёт на одном из электродов, соединённом с
отрицательным полюсом источника тока. Это — медь, которая выделяется из
сложного соединения. Причём она очень чистая.

Таким
образом, химическое действие электрического тока проявляется в том, что
при его прохождении через растворы солей, кислот или щелочей на электродах
выделяется вещество.

В
твёрдых телах, где образующие среду частицы (атомы,
молекулы, ионы) весьма жёстко связаны друг с другом и ограничены в своих
движениях, химические изменения обычно не происходят.

Химическое
действие тока используется на практике. Так английский химик и один из основателей
электрометаллургии сэр Г. Дэви разработал методику получения металлов с
наименьшим количеством примесей благодаря химическому действию тока.

Действуя
по методике, использованной нами в опыте с медным купоросом, можно нанести на
поверхности деталей и предметов тонкие слои никеля, хрома, серебра, золота,
придающие покрываемым изделиям красивый вид и защищающие их от ржавления.
Открытие и техническая разработка данного процесса, который называют гальванотехникой,
принадлежит русскому учёному Б. С. Якоби.

Химическое
действие ток может производить и в газах. Так, например, нидерландский физик М.
Марум по характерному запаху и окислительным свойствам, которые приобретает
воздух после пропускания через него электрических искр, открыл озон.

(Озон
— это особая форма кислорода, молекулы которого состоят из трёх атомов).

Третье
действие тока — магнитное — очень долго ускользало от внимания учёных и
было обнаружено опытным путём лишь в 1820 г. датским физиком Х. К. Эрстедом. На
одной из лекций он демонстрировал студентам нагрев проволоки электричеством от
вольтова столба. На демонстрационном столе в этот момент находился морской
компас, поверх стеклянной крышки которого, проходил один из проводов цепи.

Когда
Эрстед замкнул цепь, кто-то из студентов случайно заметил, что магнитная
стрелка компаса отклонилась в сторону, тем самым фиксируя наличие магнитного
поля.

Мы
же с вами для наблюдения магнитного действия тока проведём следующий
эксперимент. Обмотаем медной изолированной проволокой железный стержень и пропустим
по такой катушке ток.

Поднося
к ней коробку с мелкими железными предметами (гвозди, шурупы, гайки), мы
увидим, что катушка с током превращается в достаточно сильный магнит, причём
свойство это связано именно с текущим током. Действительно, выключив ток, мы
увидим потерю катушкой магнетизма.

Магнитное
действие тока, наблюдаемое в этом опыте, является самым
универсальным действием. Оно проявляется при протекании тока как в
твёрдых телах, так и в жидкостях, газах. Также если заставить направленно
перемещаться заряды в сильно разреженном пространстве, то и здесь ток будет производить
магнитное действие (в технике такое явление называют током в вакууме).

Посмотрите
внимательно на рисунок, на котором изображён электрический звонок. В основе его
работы также лежит магнитное действие электрического тока.

Ток
в цепь звонка поступает через клеммы А и В. В точке С
проводник с током соединяется с подвижной металлической пластиной, благодаря
которой молоточек звонка ударяет по звонковой чаше.

Теперь
рассмотрим взаимодействие проводника с током и магнита.

Поместим
между полюсами подковообразного магнита металлическую рамку, соединённую с
источником тока. Рамка находится в покое, пока цепь не замкнута, то есть пока в
ней нет электрического тока. При замыкании цепи рамка повернётся.

Наблюдаемое
нами явление взаимодействия рамки с током и магнита лежит в основе работы гальванометра
— прибора, с помощью которого можно судить о наличии тока в проводнике и его
направлении.

Стрелка
этого прибора связана с подвижной катушкой, и когда в катушке появляется ток,
она откланяется, увлекая за собой стрелку прибора.

Во
второй половине ХХ в. были созданы принципиально новые источники света.
Излучение света происходит в них не за счёт высокой температуры проводящей ток
среды, а в силу более сложных процессов. Это светодиодные лампы, которые всё
чаще применяются в повседневной жизни.

Здесь
используется ещё одно действие тока — световое. Таким образом, световое
действие тока обнаруживается в появлении светового излучения при прохождении электрического
тока.

Работа и мощность электрического тока. Тепловое действие

Сила тока, напряжение, сопротивление. Сила тока — физическая величина I, которая равна отношению заряда Q к времени, за которое он прошел t. Напряжение физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда. Сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

Работа и мощность электрического тока. Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику. A=U*I*t. [A] = 1 Дж = 1 А*В*С (Ампер — Вольт — секунда). Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. P=U*I=A*В

Расчет работы и мощности. Работа рассчитывается по формуле A=U*I*t, где А — работа, U — напряжение, I — сила тока и t — время. А*В=Вт; Вт*с=Дж. Мощность P=A/t.

Тепловое действие электрического тока. При передаче электрического тока по проводнику часть энергии теряется на преодоление сопротивления, при чем выделяется тепло. Его количество зависит от напряжения, силы тока, времени его воздействия, а также сопротивления проводника, которое также зависит от нескольких факторов: удельного сопротивления, длины проводника, площади поперечного сечения.

Закон Джоуля — Ленца. Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка.

Использование теплового действия тока в технике. В наше время с тепловым действием тока сталкиваются практически все. Можно привести огромное количество примеров: кипячение воды электрическим чайником, приготовление пищи на плите, нагрев воды в электротитане (бойлере), нагрев воздуха обогревателем, нагрев воды в стиральной машине, использование ламп накаливания. Есть устройства и посложнее: тепловые пушки мощностью 30 кВт и больше, использование электрокотлов на котельной и др.

Короткое замыкание — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может привести к выходу из строя прибора, и является основной причиной поломок. Короткое замыкание заставляет идти ток только в месте замыкания, то есть по пути меньшего сопротивления, из-за чего остальные части цепи оказываются обесточенными.

Предохранители устанавливаются для того, чтобы при коротком замыкании разорвать цепь, чтобы избежать неприятных последствий. Предохранители бывают разными и есть в каждом доме. Во многих приборах, например, телевизорах, есть небольшие предохранители. В случае, если сила тока резко увеличится, как всегда происходит при замыкании, в них нагревается спираль и сразу перегорает, и цепь оказывается разомкнутой. Горе тому, кто ставит вместо предохранителей перемычку! Это может привести к пожару и другим последствиям. Также бывают предохранители — автоматы, такие, которые стоят в электрических щитах рядом со счетчиком. В отличии от обычных, которые одноразовые, их можно включить снова и все будет работать.

Современные лампы накаливания представляют собой колбу с благородным газом, внутри которой находятся два электрода, между которыми натянута нить из вольфрама. Внизу установлен легкий и прочный цоколь, к которому прикрепляются провода для лучшей активации лампочки при включении в сеть. Когда лампа включена в сеть, ее спираль раскаляется до такой степени, что начинает ярко светиться. Все лампы накаливания горят мерцая 50 раз в секунду (50 Гц), но это не замечает человеческий глаз. Газ в колбе должен быть благородным, чтобы спираль не сгорела. Если Включить лампу с нарушенной колбой, она будет гореть лишь несколько секунд и перегорит.

Список использованных сайтов:

Действие электрического тока на организм человека

Электротравма – это травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги. При этом электрический ток, проходя через тело человека, производит тепловое, химическое и биологическое воздействие, тем самым нарушая нормальную жизнедеятельность человека.

Химическое действие тока ведет к электролизу крови и других содержащихся в организме растворов, что приводит к изменению их химического состава и, следовательно, к нарушении их функций.

Биологическое действие электрического тока проявляется в опасном возбуждении живых клеток организма, в частности нервных клеток и всей нервной системы. Такое возбуждение может сопровождаться судорогами, явлениями паралича. В ряде случаев возможен паралич дыхательного аппарата (паралич мышц грудной клетки) и паралич сердца (мышц желудочков сердца).

Паралич дыхания и паралич сердца приводит к смертельному исходу.

При электротравме могут быть поражения отдельных частей тела, электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения тела и др.

Электрические ожоги могут быть вызваны действием электрической дуги, когда ее пламя непосредственно воздействует на наружные ткани тела (главным образом кожу). Могут быть ожоги, вызванные непосредственным протеканием электрического тока, особенно в месте контакта кожи с токоведущими частями.

Металлизация кожи может быть в результате проникновения частичек металла в верхние ее слои, например, при горении электрической дуги.

Механические повреждения организма человека возможны в результате резких, непроизвольных движений вследствие внезапного раздражения током. При этом не исключены падение, ушибы тела.

При более тяжелых случаях (при большей силе тока и длительности его прохождения)  возможны поражения центральной нервной системы, паралич дыхания, паралич сердца. В ряде случаев вследствие паралича дыхания и паралича сердца может наступить клиническая («мнимая») смерть. При этом отсутствуют пульс и дыхание, но клетки организма еще живы. При отсутствии срочной и правильно оказываемой медицинской помощи клиническая смерть переходит в смерть биологическую. Биологическая смерть наступает не сразу, а постепенно, через промежуток времени 7-10 мин. Следовательно, если сразу же на месте происшествия после освобождения от действия электрического тока пострадавшему оказана первая медицинская помощь в виде искусственного дыхания и непрямого массажа сердца, пострадавшего можно оживить, вернуть ему жизнь.

Прекращение работы сердца под действием электрического тока может быть или в результате непосредственного действия тока на сердечную мышцу, когда ток проходит по пути, например, «рука-рука» через область сердца, или рефлекторно вследствие нарушения функции центральной нервной системы, ведающей работой органов тела.

Степень поражения человека и тяжесть электрического удара зависят главным образом от величины тока, проходящего через тело человека, и длительность его прохождения. В свою очередь величина тока по закону Ома зависит от приложенного к телу напряжения и от сопротивления тела. Вещество, составляющее живые ткани организма, его внутренние органы и кожный покров, весьма сложно по своему химическому составу, поэтому величина электрического сопротивления тела, человека может быть различной как для разных людей, так и для одного человека, но в разных условиях. Электрическое сопротивление внутренних органов и тканей живого организма невелико, а кожа, особенно сухая, оказывает значительное сопротивление току. Верхний роговой слой кожи (эпидермис) по своей структуре и химическому составу представляет собой плохой проводник электрического тока. Если же кожа влажная, то сопротивление ее, а следовательно, и всего участка пути тока через человека резко снижается. Кроме эпидермиса, другие слои кожи, насыщенные кровеносными сосудами, нервными окончаниями, так же как и внутренние органы, имеют малое электрическое сопротивление. Измерения показывают, что при сухой коже сопротивление тела человека по пути тока «рука — рука» равно 20-50 кОм. Если же руки увлажнить, то сопротивление и принимают за расчетную величину.

Обычно человек начинает ощущать раздражающее действие переменной тока промышленной частоты (50 Гц) при токе около 1 мА и постоянного тока около 5 мА. Эти токи называются пороговыми ощутимыми токами и не представляют собой опасности, поскольку при таком раздражении человек свободно может самостоятельно освободиться от действия электрического тока.

При переменном токе 5-10 мА раздражающее действие становится более сильным, судороги и боль ощутимее. При токах 10-15 мА боль становится трудно переносимой, а судороги мышц рук и ног столь сильными, что человек не в состоянии  самостоятельно освободится от действия электрического тока. Длительное пребывание под таким током может вызвать тяжелое состояние под таким током может вызвать тяжелое состояние, вплоть до паралича дыхания. Переменные токи 10-15 мА называют неотпускающими токами.

Переменный ток промышленной частоты 25 мА и выше воздействует не только на мышцы рук ног, но и на мышцы грудной клетки, что может быть причиной остановки дыхания. Ток около 50 мА вызывает быстрое нарушение дыхания, а ток в 100 мА при частоте 50 Гц за короткое время (1-2с) поражает сердечную мышцу, вызывая ее фибрилляцию (трепетание). При фибрилляции сердца его нормальная работа и, следовательно кровообращение в организме прекращается. Поэтому вследствие недостатка в организме кислорода прекращаются. Поэтому вследствие недостатка в организме кислорода прекращается жизнедеятельность всех органов, т.е. наступает смерть.

Чем продолжительнее протекание тока через человека, тем тяжелее его последствия, вероятнее смертельный исход.

Степень тяжести поражения зависит и от пути тока через тело человека. Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказываются такие органы, как сердце, мышцы грудной клетки, головной и спинной мозг. Наиболее опасными путями тока являются пути «правая рука-нога», «рука-рука». Мене опасный путь «нога-нога».

Тепловое действие электрического тока — Энциклопедия по машиностроению XXL

Остановимся на тепловом действии электрического тока. Количество электричества, переносимое от одного конца проводника к другому эа время I, равное и, производит работу, пропорциональную разности потенциалов  [c.185]

Новому взгляду на теплоту способствовали и дальнейшие открытия, подтверждавшие взаимосвязь различных видов энергии. Так, Фарадей (1791 —1867) открывает в 1831 г. электромагнитную индукцию. Русский академик Г. И. Гесс (1802—1850) опубликовывает в 1840 г. открытый им основной закон термохимии — так называемый закон Гесса (независимость теплового эффекта реакции от условий протекания реакции), представляющий собою закон сохранения и превращения энергии в химических явлениях. В 1844 г. русский академик Э. X. Ленц (1804—1865), исследуя тепловое действие электрического тока, открывает условия перехода электрической энергии в теплоту (закон Ленца — Джоуля).  [c.8]

При исследовании строения и свойств металлов и сплавов в широком диапазоне температур в вакууме или в защитных газовых средах нагрев образцов до заданных температур осуществляется различными методами, которые в первом приближении можно разделить на две группы. К первой группе следует отнести способы, при использовании которых нагрев производится внешними источниками тепла, передающими тепловую энергию образцу за счет радиационного излучения или теплопроводности. Во вторую группу входят методы нагрева за счет теплового действия электрического тока.  [c.72]

Исследуемые металлические образцы, помещенные в вакуум или в среду защитных газов, нагреваются также за счет теплового действия электрического тока, подводимого к ним непосредственно. По характеру передачи электрического тока к образцам можно выделить два основных способа контактный и бесконтактный. При контактном нагреве образец непосредственно присоединяют к источнику переменного тока промышленной частоты (50 Гц) низкого напряжения. Использование постоянного тока нерационально, поскольку вследствие электролиза может происходить перенос содержащихся в образце примесей, в частности углерода, что изменяет химический состав образца по его длине. Скорость контактного нагрева образца зависит от величины его электрического сопротивления и эффективного значения пропускаемого тока /дф, протекающего через образец. Количество выделяющегося в образце тепла может быть определено из уравнения Ленца—Джоуля  [c.75]

Электромеханический способ (рис. 73) нашел применение для восстановления размеров изношенных поверхностей, их упрочнения и размерно-чистовой обработки деталей. Сущность способа заключается в совместном тепловом действии электрического тока и пластического деформирования на восстанавливаемую деталь. В месте контакта инструмента с деталью выделяется тепло, количество которого можно подсчитать по формуле [6]  [c.229]

Тепловым действием электрического тока пользуются в электрических лампах накаливания, нагревательных приборах, для заш иты электрических цепей путем установки плавких или биметаллических предохранителей, а также в тепловых измерительных приборах.  [c.20]

Таким образом, анодно-механический способ обработки основан на использовании электрохимического и теплового действия электрического тока.  [c.651]

В зависимости от электрического режима анодно-механической обработки возникают различные процессы снятия металла с детали. При небольших напряжениях в цепи питания происходит процесс электромеханического (анодного) растворения металла (рис. 185), а при высоких напряжениях и большой силе тока развивается тепловое действие электрического тока. В последнем случае металл на обрабатываемой поверхности плавится и скорость снятия его  [c.336]

Нагрев осуществляется путем выделения тепла непосредственно внутри самих образцов (благодаря тепловому действию электрического тока, пропускаемого по образцам). При этом нагрев может быть осуществлен либо при прямом электрическом  [c. 7]

Электротермическая запись основана на тепловом действии электрического тока. Для записи используют специальную бумагу, состоящую из трех слоев верхний слой содержит сернокислый цинк, средний — выполнен из черной бумаги, а нижний — металлический (алюминий). Металлическая игла или петля из вольфрамовой проволоки диаметром 0,3 мм перемещается по бумаге. При пропускании электрического тока между проволокой и металлическим слоем происходит излучение теплоты, частицы верхнего слоя взрываются и сгорают. Обнаженный второй слой обеспечивает хорошо видимую черную линию.  [c.261]

Тепловое действие электрического тока широко используется в технике и быту. Примерами применения теплового действия электрического тока могут служить металлургические электропечи, а также различные медицинские и бытовые нагревательные приборы, электрические лампочки и т. п.  [c.84]

Однако не всегда тепловое действие электрического тока приносит пользу. При неумелом и неправильном использовании электрического тока его тепловое действие может принести вред. Так, из-за перегрузки электрической сети сгорает изоляция проводов возникает короткое замыкание в обмотке электродвигателя, в результате перегрузки выходит из строя электродвигатель.  [c.84]

Индукционный нагрев металлических изделий основан на использовании явлений электромагнитной индукции, теплового действия электрического тока и поверхностного эффекта. Нагрев изделий, подлежащих закалке, осуществляется при помощи специальной установки (рис. 26), которая состоит из следующих основных элементов генератора высокой частоты 1, электродвигателя 2, трансформатора 3, индуктора 4, батареи конденсаторов 6. Сущность закалки токами высокой частоты заключается в том, что изделие 5, подвергающееся закалке, помещается в индуктор 4 с таким расчетом, чтобы между ним и индуктором был воздушный зазор в 2—4 мм. Ток высокой частоты от машинного генератора поступает в индуктор. Вокруг индуктора создается переменное магнитное поле, под воздействием которого в закаливаемом изделии индуктируются вихревые токи. Благодаря явлению поверхностного эффекта максимальная плотность тока будет сосредоточена на поверхностном слое изделия. Толщина слоя, по которому идет ток максимальной плотности, называется глубиной проникновения тока. Под действием индукционного тока поверхностный слой изделия быстро нагревается до закалочных температур, а сердцевина изделия нагревается до температур, лежащих ниже линии Р8К, благодаря чему в ней не происходит никаких структурных превращений и изменений механических  [c.47]

Закон сохранения материи и энергии, установленный Ломоносовым, был конкретизирован другими учеными. Так, акад. Г. Г. Гесс в 1840 г. сформулировал закон сохранения энергии для химических реакций. Ленц в 1844 г. дал формулировку закона сохранения и превращения энергии для теплового действия электрического тока,  [c.35]

ИЛИ других не было даже у одних и тех же исследователей Э. X. Ленц в плавании 1823—1826 гг. пользовался градусами Цельсия, а в 40-х годах при исследовании теплового действия электрических токов — градусами Реомюра.  [c.237]

О работе, производимой электрическим током, проще всего было бы судить по его тепловому действию, а именно чем большее количество тепла выделяет ток в проводнике, тем большую работу он производит. Однако это не всегда возможно, так как помимо теплового действия электрический ток может производить еще другие действия, как, например, механические, химические, магнитные и т. п.  [c.15]

В основе электроэрозионной обработки металлов лежит принцип теплового действия электрического тока. Электриче-скан анергия, подводимая к электродам, одним из которых является обрабатываемая деталь, а другим — инструмент, преобразуется в основном в тепловую энергию, расходуемую на плавление и испарение элементарных объемов материалов.  [c.30]

Широкое распространение получил индукционный нагрев токами высокой, повышенной и промышленной частот, в основу которого положено явление электромагнитной индукции, поверхностного эффекта и теплового действия электрического тока. Для этого нагрева применяются электромашинные, электроламповые и полупроводниковые высокочастотные генераторы (на тиристорах). При индукционном способе можно нагревать заготовки любых диаметров и любой длины как целиком, так и частично. Особенностью индукционного нагрева является также отсутствие непосредственной связи нагреваемого металла с источником электрической энергии, в связи с чем отпадает необходимость применения изоляции.  [c.89]

Тепловое действие электрического тока. При передаче электрической энергии по проводнику часть ее расходуется на преодоление сопротивления проводника. Проводник при этом нагревается, т. е. часть электрической энергии превращается в тепловую. Количество выделенного тепла зависит от величины тока, напряжения на зажимах потребителя и времени действия тока.  [c.6]

Предохранители. Простейшими аппаратами, обеспечивающими заш иту электрических цепей и электродвигателей от короткого замыкания, являются предо-хранители с плавкой вставкой. Принцип работы предохранителей с плавкой основан на тепловом действии электрического тока, протекающего по проводнику.  [c.99]

Рис, 9. Схемы нагрева деталей в вакууме за счет теплового действия электрического тока  [c.88]

Электроконтактный нагрев. Нагрев деталей ДСМ может быть осуществлен также и за счет использования теплового действия электрического тока, пропускаемого по самим деталям. По способу подвода электрического тока к деталям могут быть выделены два основных способа нагрева — контактный и бесконтактный. При контактном нагреве образец непосредственно присоединяют к источнику постоянного или переменного тока. Скорость контактного нагрева образца зависит при этом от величины электросопротивления образца Яд и эффективного значения тока /дф, ср, протекающего по образцу. Количество «тепла (кал), выделяющегося при этом, может быть определено из уравнения Джоуля—Ленца  [c.88]

Использование электричества, основанное на тепловом и химическом действиях электрического тока, получило распространение в промышленном объеме лишь в текущем столетии.  [c.117]

Электрические методы обработки металлов разделяются на электротермические, основанные на тепловом воздействии электрического тока, и электрохимические, основанные на химическом действии электрического тока.  [c.490]

Воздействие электрического тока на организм человека может иметь серьезные последствия. Действие электрического тока может быть тепловым (ожог), механическим (разрыв тканей, повреждение костей), химическим (электролизное действие). Кроме того, ток действует биологически, нарушая процессы, происходящие в живой материи.  [c.126]

Наиболее важными проявлениями действия электрического тока являются тепловое, химическое и магнитное.  [c.83]

Воздействие электрического тока на организм человека может иметь серьезные последствия для здоровья. Действие электрического тока может быть тепловым (ожог), механическим (разрыв тканей, повреждение ко-  [c.22]

Уже в 1841 — 1843 гг. , проводя опыты по определению теплового действия электрического тока, Джоуль установил параллельно и величину механического эквивалента теплоты , причем точнее Майера — 460кГм/ккал. Сделал он это на установке, ставшей классической вода в бочке нагревалась вращением лопастей, и затем определялось соотношение между затраченной работой и полученным теплом. Заметим, что это соотношение выражает лишь связь между различными единицами измерения энергии, а отнюдь не величину некоего эквивалента , ибо по закону сохранени5 количества взаимопревра-щающихся видов энергии должны быть равны. Тем не менее и в большинстве современных вузовских учебни-  [c.120]

В некоторых установках требуется ввод в рабочую камеру электрического тока порядка сотен ампер сравнительно низкого напряжения. Это необходимо, например, для контактного электронагрева исследуемого образца под тепловым действием электрического тока. На рис. 23 в качестве примера приведен низковольтный многоамперный ввод с разъемными соединениями. Цифрой I обозначен электрод, выточенный из прутка красной меди и охлаждаемый изнутри пропускаемой по нему водой, проходящей по патрубкам 2 я 3 (стрелками обозначено направление движения воды). Приваренная к электроду накладка 4 служит для присоединения токоведу-62 щей шины, соединенной с питающим низковольтным трансформатором.  [c.62]

Соответст-венно этому электрические методы падразделяются на электрохимические — преимущественно использующие химическое действие электрического тока электротермические—преимущественно использующие тепловое действие электрического тока электромеханические — гареймущественно использующие механическое дейст1вие электрического поля или разряда.  [c.5]

Практически во всех жидкокристаллических фазах наблюдаются электрооптические эффекты, многие из которых находят пра7электрическим полем (ориентационные, или полевые эффекты), и эффекты, в которых помимо диэлектрических сил участвует проводимость ЖК, так называемые элек-трогидродипа. мические неустойчивости. Особое место занимают также эффекты, вызванные тепловым действием электрического тока, вернее, рассеянием электрической мощности, подводимой с помощью системы электродов к слою ЖК.  [c.84]

Электроискровой способ обработки основан на тепловом действии электрического тока и применяется для получения отверстий малых диа.метроз.  [c.156]

Со времени открытия тепловых действий электрическ. тока усовершенствование лампы накаливания проходило в следующих основных направлениях 1) в изыскании материалов для калильного тела, не изменяющих твердого состояния при возможно высоких i°, и 2) в направлении изыскания условий, при которых раскаленная нить не подвергалась бы разрушительному действию окружающей среды. В табл. 1 приведены важнейшие даты истории развития ламп накаливания.  [c.416]

Для определения единицы силы тока можно бьию бы воспользоваться люб)>1м действием электрического тока — тепловым, химическим, поидеромоторпым. Выбрали последнее, так как силовое взаимодействие токов по закону ANniepa  [c.118]

По электрическим свойствам все ферриты относятся к полупроводникам. Их применяют для магнитопрово-дов, работающих в слабых и сильных магнитных полях высокой частоты (до 100 МГц), и в импульсном режиме. Кроме радиотехники их также применяют для изготовления магнитных усилителей, сердечников трансформаторов и катушек индуктивности, деталей отклоняющих систем, статоров и роторов высокочастотных двигателей, сердечников быстродействующих реле, термомагнитных компенсаторов и т. д. Возможность применения ферритов в полях высокой частоты определяется главным образом их большим удельным электрическим сопротивлением, благодаря которому реактивное и тепловое действие вихревых токов получается незначительным даже у магнитопрово-дов сплошного сечения. По этой же причине индукция в ферритовых магни-топроводах может иметь даже большую величину, чем в магнитопроводах из  [c.189]

Электрический ток, тепловое действие — Справочник химика 21

    Действие электрического тока на организм человека зависит от внешних условий (среды), состояния и особенностей организма. Наибольшую опасность представляет общее поражение электрическим током, так называемый электрический удар. В этом случае поражаются центральная нервная система и сердце человек теряет сознание, у него частично или полностью прекращается дыхание, нарушается сердечная деятельность. Местные поражения электрическим током вызывают ожоги, являющиеся результатом теплового действия электрической дуги. [c.29]









    Электротравма — внешние местные поражения ожоги, металлизация кожи, электрический знак. Ожоги вызываются тепловым действием электрического тока или электрической дуги. Ожоги могут быть поверхностные или глубокие, сопровождающиеся поражением не только кожи, но и подкожной ткани, жира, глубоко лежащих мышц, нервов и костей. [c.19]

    Остановимся на тепловом действии электрического тока. Количество электричества, переносимое от одного конца проводника к другому за время г, равное и, производит работу, пропорциональную разности потенциалов [c. 185]

    НЫХ элементов (штифт Нернста) или карборунда, накаленный добела (или докрасна) электрическим током. Пучок света направляется и фокусируется в точке размещения образца зеркалами. Схема (рис. 32.3) ИК-спектрометра во многом сходна со схемой спектрофотометра видимой и ультрафиолетовой области. Здесь также с помощью системы зеркал (М1 и Мг) световой поток разделяется на два строго одинаковых луча, один из них пропускается через кювету с исследуемым веществом, другой — через кювету сравнения. Прошедшее через кюветы излучение поступает в монохроматор, состоящий из вращающейся призмы, зеркала и щели и позволяющий выделять излучение со строго определенной частотой, а также плавно изменять эту частоту. Оба луча встречаются на зеркальном секторе М3. При вращении зеркала в монохроматор попеременно попадают либо отраженный опорный луч, либо прошедший через прорезь луч от образца. Кюветы и окна для защиты детектора, как и призма монохроматора, выполняются из отполированных кристаллов минеральных солей (табл. 32.1), пропускающих инфракрасный свет. В современных приборах призма заменяется дифракционной решеткой, позволяющей значительно увеличить разрешающую способность спектрометров. Для фиксации количества поглощаемой веществом энергии используют два типа детекторов, действие которых основано на чувствительности к тепловому действию света или на явлении фотопроводимости. [c.760]

    Если электрическое поле действует на заряженную частицу, находящуюся в газе, то ее движение по направлению поля, накладывающееся на ее тепловое движение, проис- [c.26]

    Исходными для работ первой группы стали приведенная во введении теорема Максвелла о принципе наименьшего теплового действия для пассивной электрической цепи, а также и другие (в основном чисто формальные) представления о том, какой экстремальной задаче на условный экстремум должно отвечать искомое установившееся потокораспределение. [c.42]

    Здесь «4 — тензор деформации, обусловленной протеканием электрического тока. Эта деформация будет обусловлена, в основном, тепловым действием тока, т.е. [c.98]

    Термопары применяются не только для непосредственного измерения температуры, но и для опосредованного измерения электрических величин по тепловому действию тока. Такое измерительное устройство принято называть термоэлектрическим преобразователем. Он состоит из двух основных частей — электрического нагревателя и термопары (или батареи термопар) [1]. Схема преобразователя для измерения электрических величин представлена на рис. 2. Связь между током /, подводимым к нагревателю, и термоЭДС Е, возникающей в термопаре, согласно закону Джоуля-Ленца может быть представлена в виде [c.129]

    Термическое (тепловое) действие токов короткого замыкания обусловлено тем, что при прохождении по проводнику электрического тока выделяется тепло, количество которого пропорционально силе тока и времени его прохождения  [c. 245]

    Поскольку работа преобразователя основана на тепловом действии электрического тока, он позволяет измерять действующие значения величин и может быть использован как для переменного тока, так и для постоянного, причем направление постоянного тока не имеет значения. [c.130]

    Электротермическими производствами называются такие производства, в которых используется тепловое действие электрического тока или электрический нагрев, осуществляемый в электрических печах различных типов. [c.341]

    Приемники. В средней инфракрасной области используются приемники, основанные на тепловом действии излучения термоэлектрической разности потенциалов, изменении электрического [c.260]

    Широкое промышленное использование теплового действия тока, в том числе и электрической дуги, стало возможным в результате дальнейшего развития электротехники, после того как был сформулирован ряд основных законов об электрических и магнитных явлениях, созданы генераторы переменного тока и трансформаторы, осуществлена передача энергии на расстояние.  [c.10]

    Ожоги являются результатом теплового действия тока, электрической дуги или искры, а также воздействия расплавленного или раскаленного металла. Электрические знаки возникают при контакте участка тела человека с токоведущими частями и представляют собой огрубления желтоватого цвета с белой каймой и припухлостью кожи. [c.186]

    Электрический знак возникает при местном тепловом действии тока на кожу, в результате чего образуются уплотненные очаги поражения. [c.207]

    Принцип действия электропечей сопротивления. Принцип действия электропечей сопротивления схематически представляется следующим образом. Путем пропускания электрического тока через специальное омическое сопротивление (проводник первого рода), представляющее собой металлическую проволоку или ленту, электроэнергия трансформируется в тепловую, в результате чего происходит повышение температуры проводника. Этот проводник мы в дальнейшем будем называть нагревателем. Создавшаяся разность температур между проводником и нагреваемым телом приводит к тепловому потоку от тела более нагретого к менее нагретому, т. е. от проводника (нагревателя) к нагреваемой среде. Прохождение тепла от нагревателя к нагреваемому телу осуществляется согласно законам теплопередачи, а трансформация электроэнергии в нагревателе следует законам электротехники, и поэтому в расчетах электропечей сопротивления основными вопросами являются 1) тепловое действие тока и 2) теплопередача. [c.165]

    Тепловое действие электрического тока приводит к ожогам кожного покрова, а также гибели подлежащих тканей, вплоть до обугливания. [c.20]

    Электрический ток действует разнообразно. Укажем на три основных его действия или свойства электромагнитное, тепловое и электрохимическое. [c.11]

    I. ОСНОВНЫЕ понятия УЧЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ, ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА. ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕОРИИ. [c.7]

    Первоосновы электротермии были заложены выдающимися русскими учеными, членами Петербургской Академии Наук, профессором Медико-хирургической академии в Петербурге В. В. Петровым и профессором Петербургского университета Э. X. Лещом. Первый открыл и впервые в мире (в 1802 г.) изучил электрическую дугу как источник тепла для проведения высокотемпературных реакций второй также впервые (в 1844 г.) всесторонне исследовал и доказал справедливость основного закона теплового действия тока, выведенного в 1841 г. чисто эмпирически Джоулем и именуемого, поэтому, законом Ленца-Джоуля. [c.9]

    Электрические газоиндикаторы. Действие этих приборов основано на определении теплового эффекта сгорания горючих газов и паров на каталитически активной платиновой [c.197]

    Суш,ествует несколько типов пробоя, вызванного электрическим разрядом искровой разряд на поверхности и пробой объема вследствие ионизации быстрое разрушение поверхности, вызываемое искровым разрядом на ней или образованием дуги медленное разрушение по поверхности или в объеме вследствие химического или теплового действия коронного разряда углубляющееся разрушение, обусловленное загрязнениями на поверхности (ток утечки оставляет след на поверхности изолятора).  [c.50]

    К м а ш и н н о — р у ч н ы м механизированным процессам относят такие, в которых мускульная энергия человека воздействует на предмет труда через орудия труда (инструменты, приспособления), а рабочий орган приводится в действие от внешних источников энергии (электрической, тепловой и т. п.), например, сверление отверстий электродрелью, клепка и обрубка пневматическим инструментом и т. п. [c.147]

    С ведома и после предупреждения цеховой администрации отключать от действующих сетей (электрических, тепловых и др.) установки, находящиеся в состоянии, угрожающем аварией, пожаром или жизни обслуживающего персонала, а также в случаях грубого нарушения Правил технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промпредприятий . Главный энергетик обязан при этом предварительно установить возможные последствия такого действия. [c.100]

    Для защиты электроустановок от короткого замыкания применяют плавкие предохранители. Основным элементом предохранителя является цинковая или медная плавкая вставка. Принцип действия предохранителей с плавкой вставкой основан на тепловом действии электрического тока, протекающего по проводнику. Плавкая вставка имеет малое сечение. Поэтому при резком увеличении силы тока в цепи она нагревается значительнее по сравнению с другими участками цепи. При определенном значении силы тока вставка расплавляется. Для защиты электрооборудования используют различные типы разборных и неразборных предохранителей, в том числе пробочных и трубчатых конструкций. [c.188]

    Местные поражения, называемые электрическими травмами, могут быть вызваны механическими повреждениями, полученными в результате непосредственного действия тока и последующего падения (вследствие потери равновесия или сознания) или удара электрическими ожогами трех степеней в результате теплового действия тока, электрической дуги или искры, а также воздействия расплавленного или раскаленного металла.  [c.168]

    A. Фуркруа наблюдал тепловое действие электрического тока. [c.542]

    Следует рассмотреть три вклада в поляризацию ориентационную поляризацию, электронную поляризацию и колебательную поляризацию. Ориентационная поляризация обусловлена частичным выравниванием постоянных диполей. Степень, до которой диполи могут быть ориентированы наложенным полем, была рассчитана Дебаем [5] при помощи закона распределения Больцмана. Электрическое поле, действующее на молекулу, обозначается через Е, и называется внутренним полем. Энергия диполя в поле Ei равна—/i-Е ( и—вектор постоянного дипольного момента молекулы), а точка означает скалярное произведение — ii-Ei=—ti i os0, где 0 — угол между двумя векторами. Если энергия диполя в этом поле мала по сравнению с кТ, то можно показать, что в газовой фазе вклад ориентационной поляризуемости на одну молекулу, отнесенный к среднему моменту в направлении поля, дается выражением L Eil3kT, где Е — напряженность внутреннего поля. Когда температура возрастает, тепловое движение становится более интенсивным и в направлении поля ориентируется меньше постоянных диполей. [c.450]

    Хотя живые организмы способны преобразовывать энергию, они кардинальным образом отличаются от обьиных машин, созданных человеком. Системы преобразования энергии в живых клетках целиком построены из сравнительно хрупких и неустойчивых органических молекул, не способных вьщерживать высокие температуры, сильный электрический ток, действие сильных кислот и оснований. Все части живой клетки имеют примерно одну и ту же температуру, нет в клетках и сколько-нибудь значительных перепадов давления. Отсюда можно заключить, что клетки не могут использовать тепло как источник энергии, поскольку тепло может совершать работу лишь тогда, когда оно переходит от более нагретого тела к более холодному. Клетки совсем не похожи на тепловые и электрические двигатели-наиболее знакомые нам типы двигателей. [c.16]

    Различные оценки эффективности использования топлива и энергии в мировой практике ведутся давно. Приведем оценки полезного использования энергии, расходуемой во всем мире. Электроэнергетика, по разным оценкам, исполь ет ошло 30-35 % энергии, содержащейся в ископаемом топливе, теряется почти 70 % этой энергии. Около 55 % энергии, используемой в черной металлургии, расходуется эффективно. На транспорте дело обстоит совсем неблагоприятно только 25 % поступающей этому потребителю энергии расходуется по назначению, а 75 % теряется. В тех отраслях, в которых энергия используется не в первичной форме, а как преобразованная энергия (электрическая, тепловая и др.), для приведения в действие машинного оборудования достигаются лучшие показатели, и, по оценкам, коэффициент использования энергии в них составляет обычно 70-75 %. В результате в целом менее 50 % всей энергии, расходуемой в мире, используется эффективно, а остальную часть составляют потери энергии при превращениях, на тепловое излучение, с охлаждающей водой и тд. [c.222]

    Электрические регуляторы основаны па замыкании или прерывании тока между платиновой проволокой и ртутным мени-СК01М. Ими нельзя непосредственно регулировать тепловое действие электрического тока, так как контакт устанавливается при повышении температуры и нарушается с понижение ее. Поэтому применяют дополнительные электромагнитные приспособления или так называемые обратные переключатели. [c.46]

    При производстве магния электролизом электрическая и химическая энергии гаревращаются в тепловую, или наоборот. Поэтому пди составлении теплового баланса учитывают не только физическое тепло, вносимое или удаляемое с материалами, но и тепло химических реакций, электрохимического и теплового действия электрического тока. Следует иметь в вйду, что при любых процессах, протекающее при более высоких температурах, чем температура окружающей среды, происходят безвозвратные потери тепла, пошедшего на нагревание окружающей среды. Уменьшение таких бесполезных затрат тепла достигаехся уменьшением внешних поверхностей аппаратов на единицу выпускаемой продукции и снижением температуры этих поверхностей за счет лучшей теплоизоляции аппаратов.  [c.40]

    Таким образом молекула в большинстве случаев представляе собой готовый жесткий диполь, момент которого растет если эта молекула помещается в электрическое поле. Действи последнего двоякое во-первых, оно увеличивает поляризации молекулы, раздвигая еще дальше заряды (индуцированиы диполь), во-вторых, оно стремится ориентировать их в напра влении поля, чему противодействуют беспорядочные тепловые движения молекул. [c.300]

    Молекулы большинства органических веществ обладают ностоян- 1ым электрическим моментом (полярные молекулы). Так как векторы моментов отдельных молекул в нормальных условиях вследствие теплового движения равномерно распределены по всем направлениям, внешнее действие суммарного момента не проявляется, постоянный же электрический момент проявляется всегда в тех случаях, когда центры тяжести положительных и отрицательных зарядов молекулы пространственно не совпадают, Произведение заряда на расстояние между центрами тяжести зарядов называется дипольным моментом . I. Его величина не зависит от внешнего поля, и он не исчезает при снятии внешнего поля (в противоположность наведенному моменту). Молекула с постоянным моментом подвергается в электрическом поле действию момента вращения величиной т. [c.628]

    Уже в 1800 г. было открыто тепловое действие тока, В 1803 г. вышла книга Петрова о вольтовой дуге. В 1820 г. Эрстед открыл действие электрического тока на магнитную стрелку, связав разделы науки об электричестве и магнетизме, которые до этого развивались отдельно. И в течение года (вот еще доказательство, что практические использования не запаздывали ) следуют замечательные разработки этого открытия Ампер выдвигает идею электромагнитного телеграфа, Барлоу и Фарадей изготовляют первые примитивные модели электромоторов, а Швейгер изобретает гальванометр — прибор для измерения постоянного тока. Наконец-то появился объективный способ измерить малые токи, которые до этого регистрировались только с помощью лягушачьей лапки. [c. 30]

    Осн. работы посвящены систематике и классификации хим. соед. Совм. с А. Л. Лавуазье, К. Л. Бертолле и Л. Б. Гитоном де Морво разработал (1786—1787) новую хим. номенклатуру. Содействовал распространению антифлогис-тонной теории в химии. Выяснил (1799) совм. с Л. Н. Вокленом хим. природу мочевины. Первым наблюдал (1800) тепловое действие электрического тока, включив в гальваническую цепь плохо проводящую проволоку. Популяризатор науки. Написал работы Химическая философия (1792 русские переводы 1799 и 1812) и Система химических знаний (т. I—II, 1801 — 1802). [c.468]

2 Тепловое и химическое действие тока

Тепловое и химическое действие тока

Электрический ток, проходя через растворы солей, кислот, щелочей и через расплавленные соли, разлагает их на составные части. Это свойство электрического тока называется электроли­зом.

Если в банку с водой добавить немного кислоты, щелочи или соли, а затем через воду пропустить электрической ток, то у обоих электродов будут выделяться пузырьки. У катода

( — ) пу­зырьки будут выделяться более интенсивно, чем у анода ( + ). Проходя через воду, электрический ток разлагает ее на состав­ные части — водород и кислород. Водород выделяется у катода, а так как водорода в воде содержится больше, чем кислорода, то и выделение его происходит более интенсивно.

Этим свойством сварщики пользуются, когда нужно опреде­лить полярность у электросварочного генератора постоянного тока.

На химическом действии электрического тока основана галь­ваностегия, т. е. покрытие металлических предметов слоем дру­гого металла; гальванопластика, т. е. получение точных копий с предметов.

Гальванические элементы и электрические аккумуляторы так­же основаны на химическом действии тока.

Электрический ток, проходя по проводнику, нагревает его. Все тела, как известно, состоят из молекул, которые непрерывно движутся. Чем выше температура тела, тем быстрее движение молекул. В проводнике, по которому проходит электрический ток, также есть движение молекул. Когда по проводнику прохо­дит электрический ток, то электроны сталкиваются с двигающи­мися молекулами проводника и усиливают их движение, что при­водит к нагреву проводника.

На этом свойстве тока основано устройство электрических лампочек накаливания. Степень нагрева проводника зависит от электрического сопротивления проводника и от тока, проходяще­го через проводник.

Рекомендуемые файлы

Закон нагрева проводника электрическим током был сфор­мулирован русским ученым

Э. X. Ленцем.

Количество тепла,   выделяемое током   в проводнике, равно:

                                   Q = 0,24 I² r t кал,

где t — время, сек.

Эту формулу можно написать так:

                                    Q = 0,24IIrt.

А так как произведение I • r выражает согласно закону Ома напряжение (U), то

                                   Q = 0,24IUt кал,

Пример. Электрическая дуга, горящая 1 час при токе I=200 A и на­пряжении U=20 В, выделит следующее количество тепла:                           *

«9.2 Фронт и тыл в 1915 — 1916 гг» — тут тоже много полезного для Вас.

               Q = 0,24 • 200 • 20 • 3600=3 456 000 кал = 3456 ккал.

В плавких предохранителях используется свойство проводни­ков нагреваться при прохождении электрического тока. Чем больше поперечное сечение проводника, тем большую нагрузку тока он допускает без опасности нагреться сверх допустимой температуры.

Всякая электрическая проводка рассчитана на определенный максимальный ток, превышение которого вызывает опасность перегрева и загорания изоляции проводов. Чрезмерный ток в це­пи может возникнуть при перегрузке цепи, когда включается больше электрических установок, чем предусмотрено для данной цепи, или же в случае короткого замыкания цепи.

Коротким замыканием цепи называется такой случай, когда ток получает возможность проходить, минуя большие сопротив­ления.

 Для предохранения проводов от перегрузки и коротких замы­каний в цепи ставят предохранители, представляющие собой проволочки тонкого сечения из специального сплава, заделанные в фарфоровую пробку или зажимаемые между двумя винтами на фарфоровой втулке. При перегрузке сети или коротком за­мыкании проволочка перегорает и электрическая цепь размы­кается.

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Введение

Когда ток течет по проводнику, в проводнике генерируется тепловая энергия. Нагревательный эффект электрического тока зависит от трех факторов:

• Сопротивление R проводника. Чем выше сопротивление, тем больше тепла.
• Время t, в течение которого течет ток. Чем дольше время, тем больше выделяется тепла.
• Величина тока I. Чем выше сила тока, тем больше выделяется тепла.

Следовательно, эффект нагрева, создаваемый электрическим током I через проводник сопротивления R в течение некоторого времени, t определяется как H = I ² Rt. Это уравнение называется уравнением Джоуля электрического нагрева.

Электроэнергия и мощность

Работа, выполняемая при проталкивании заряда по электрической цепи, определяется выражением w.d = VIt

.

Так что мощность, P = w.d / t = VI

Электрическая мощность, потребляемая электроприбором, определяется как P = VI = I ² R = V ² / R

Пример

1. Электрическая лампочка имеет маркировку 100 Вт, 240 В.Вычислить:

а) Ток через нить накала при нормальной работе лампы
б) Сопротивление нити накала лампы.

Решение

1. I = P / V = ​​100/240 = 0,4167A
2. R = P / I ² = 100 / 0,4167 ² = 576,04 Ом или R = V ² / P = 240 ² /100 = 576 Ом

1. Найдите энергию, рассеиваемую за 5 минут электрической лампочкой с нитью накала 500 Ом, подключенной к источнику питания 240 В. { ANS. 34,560J }

Решение

E = Pt = V2 / R * t = (240 ² * 5 * 60) / 500 = 34,560 Дж

1. Для нагрева воды используется погружной нагреватель мощностью 2,5 кВт. Вычислить:

1. Рабочее напряжение нагревателя при сопротивлении 24 Ом
2. Электрическая энергия, преобразованная в тепловую за 2 часа.

{ ans. 244,9488 В, 1,8 * 10 ⁷ Дж }

Решение

1. P = VI = I ² R

I = (2500/24) ^1/2 = 10.2062A

В = ИК = 10,2062 * 24 = 244,9488 В

1. E = VIt = Pt = 2500 * 2 * 60 * 60 = 1,8 * 10 ⁷ J

ИЛИ E = VIt = 244,9488 * 10,2062 * 2 * 60 * 60 = 1,8 * 10 ⁷ Дж

Электрическая лампочка имеет маркировку 100W, 240V. Вычислить:
Ток через нить накала
Сопротивление нити накала лампы.

Решение

P = VI I = P / V = ​​100/240 = 0,4167A
Согласно закону Ома, V = IR R = V / I = 240 / 0,4167 = 575,95 Ом

Применение нагревающего эффекта электрического тока

Большинство бытовых электроприборов таким образом преобразуют электрическую энергию в тепло. К ним относятся лампы накаливания, электрический обогреватель, электрический утюг, электрический чайник и т. Д.

В осветительных приборах

1. Лампы накаливания — изготовлены из вольфрамовой проволоки, заключенной в стеклянную колбу, из которой удален воздух. Это связано с тем, что воздух окисляет нить. Нить нагревается до высокой температуры и становится раскаленной добела. Вольфрам используется из-за его высокой температуры плавления; 3400 ⁰ Колба заполнена неактивным газом, например. аргон или азот при низком давлении, что снижает испарение вольфрамовой проволоки.Однако одним из недостатков инертного газа является то, что он вызывает конвекционные токи, которые охлаждают нить накала. Эта проблема сводится к минимуму за счет наматывания проволоки таким образом, чтобы она занимала меньшую площадь, что снижает потери тепла за счет конвекции.
2. Люминесцентные лампы — эти лампы более эффективны по сравнению с лампами накаливания и служат намного дольше. У них есть пары ртути в стеклянной трубке, которая при включении испускает ультрафиолетовое излучение. Это излучение заставляет порошок в трубке светиться (флуоресцировать) i.е. излучает видимый свет. Из разных порошков получаются разные цвета. Обратите внимание, что люминесцентные лампы дороги в установке, но их эксплуатационные расходы намного меньше.

В электрическом обогреве

1. Электрические плиты — электрические плиты раскалены докрасна, и произведенная тепловая энергия поглощается кастрюлей посредством теплопроводности.
2. Электрические обогреватели — лучистые обогреватели становятся красными при температуре около 900 ⁰ C, а испускаемое излучение направляется в комнату с помощью полированных отражателей.
3. Электрочайники — нагревательный элемент ставится на дно чайника так, чтобы нагреваемая жидкость покрывала его. Затем тепло поглощается водой и распределяется по всей жидкости за счет конвекции.
4. Электрические утюги — при прохождении тока через нагревательный элемент выделяемая тепловая энергия передается на основание из тяжелого металла, повышая его температуру. Затем эта энергия используется для прессования одежды. Температуру утюга можно контролировать с помощью термостата (биметаллической планки).

Нагревательный эффект электрического тока — Практическое применение и формула

Нагревающий эффект электрического тока широко используется всеми нами в нашей повседневной жизни. Чайник, обогреватель, тостер, электрический утюг и т. Д. Используются всеми нами в качестве альтернативы обычным методам приготовления пищи и стирки. Такой же нагревательный эффект используется в электрических лампах, которые являются альтернативой обычным лампам. Все эти устройства произвели революцию в мире, в котором мы живем, за последние годы.В этом разделе сегодня мы узнаем о нагревательном эффекте определения электрического тока и применении нагревательного эффекта тока.

(изображение будет скоро загружено)

Всякий раз, когда электрический ток проходит через проводник, он имеет тенденцию выделять тепло из-за помех, которые возникают из-за проводника для тока, протекающего внутри. Объем работы, выполняемой для преодоления этого препятствия электрическому току, приводит к выделению тепла в этом конкретном проводнике.

Формула теплового эффекта электрического тока

Давайте теперь узнаем о формуле нагревающего эффекта электрического тока.

Когда ток течет по проводнику, внутри проводника генерируется тепловая энергия. Этот нагревательный эффект тока зависит от трех различных факторов.

1. Сопротивление проводника: чем выше сопротивление, тем больше выделяется тепла.

2. Продолжительность протекания тока: если ток протекает в течение более длительного времени, количество выделяемого тепла больше.

3. Чем выше ток электрического тока, тем выше выделение тепла.

Следовательно, эффект нагрева, создаваемый током I, проходящим через проводник, имеющий сопротивление R, в течение заданного времени T, определяется следующим уравнением.

H = I ² RT

Это уравнение также известно как уравнение Джоуля электрического нагрева.

Применение нагревающего эффекта электрического тока

Ниже приведены некоторые применения нагревающего эффекта электрического тока.

Электрический утюг:

Слюда известна как изолятор, который помещается между металлической частью и катушкой утюга. Катушка нагревается при пропускании электрического тока. Затем он переносится на металлическую часть через слюду. Наконец, нагревается металлическая часть, которую мы используем для глажки одежды.

(изображение будет скоро загружено)

Электрическая лампочка:

Электрическая лампочка состоит из толстой металлической проволоки, изготовленной из вольфрама. Вольфрам хранится в инертной среде с вакуумом или нейтральным газом.Когда ток проходит через вольфрамовую проволоку, она нагревается и начинает излучать свет. Большая часть электроэнергии, потребляемой в цепи от источника электричества, имеет тенденцию рассеиваться в окружающей среде в виде тепла, а оставшаяся часть выделяется в виде световой энергии.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Электрический нагреватель:

В электрическом нагревателе используется нихромовая проволока с высоким сопротивлением в виде катушки. Затем эта катушка наматывается на канавки, сделанные из керамического материала или фарфоровой глины.Когда ток проходит через катушку, она нагревается, что, в свою очередь, используется для нагрева посуды для приготовления пищи.

(изображение будет скоро загружено)

Электрический предохранитель:

В любом электрическом приборе из-за внезапного повышения тока прибор сгорает. Иногда это может привести к пожару. Провод, имеющий более низкую температуру плавления, подключается в виде последовательного соединения с цепью во избежание несчастных случаев такого типа. Когда ток имеет тенденцию к увеличению, проволока плавится из-за чрезмерного нагрева и, следовательно, разрывает электрическую цепь.

(изображение будет скоро загружено)

Чтобы использовать нагревательный эффект электрического тока, элемент бытовой техники должен иметь более высокие температуры плавления для сохранения большего количества тепла.

Тепловой эффект — обзор

7.2.2 Температура

Тепловые эффекты включают изменения, вызванные в композитной системе из-за воздействия колебаний температуры, воздействия температур выше температуры отверждения, воздействия отрицательной температуры (замерзания), высоких температур , и циклы замораживания-оттаивания.

Поскольку волокна обычно устойчивы к температурному воздействию (например, углеродные волокна устойчивы к температуре до 600 ° C), ожидается, что основными источниками разрушения кирпичной кладки, армированной стеклопластиком, являются эпоксидная смола, кладочная подложка, интерфейс волокна к матрице и интерфейс FRP к каменной кладке.

Хорошо известно, что эпоксидные смолы размягчаются при температурах выше их T _г . Это приводит к увеличению их вязкоупругого отклика, снижению упругих свойств и снижению старения эпоксидной смолы.С другой стороны, воздействие на эпоксидные смолы температур ниже их T _г , но выше температуры отверждения, может привести к увеличению их подверженности механической деградации, вызывая последующее отверждение и увеличение T _{. г} (Карбхари, 2003b; Кумар, Гупта, 2003). Повышение температуры также может приводить к увеличению скорости поглощения влаги эпоксидными смолами, таким образом оказывая синергетический эффект.С другой стороны, воздействие отрицательных температур приводит к охрупчиванию эпоксидной смолы и увеличению ее эффективной жесткости. Это также может привести к упрочнению матрицы, микротрещинам и ухудшению связи между волокном и матрицей (Karbhari, 2003a). Изменения свойств эпоксидной смолы в результате воздействия температурных условий, как также объяснялось в последнем разделе, могут привести к ухудшению механических свойств композита FRP и сцепления на границах раздела.

Температурные циклы также могут вызывать растрескивание и повреждение на границах раздела волокно-матрица и FRP-подложка из-за проблем термической несовместимости (Green et al., 2003; Карбхари, 2003а; Гиасси и др., 2014; Maljaee et al., 2016a, 2016b). Термическая несовместимость и последующие повреждения возникают из-за значительной разницы в тепловом расширении между волокнами и полимерными матрицами и / или между FRP и подложками. Большинство эпоксидных смол, используемых в качестве матрицы в FRP, имеют коэффициенты теплового расширения в диапазоне от 45 × 10 ^–6 ° C до 65 × 10 ^–6 ° C. Между тем, стекловолокно обычно имеет коэффициент 5 × 10 ^-6 ° C, а углеродные волокна имеют коэффициент в диапазоне -0.2 × 10 ⁻⁶ ° C до 0,6 × 10 ⁻⁶ ° C. С другой стороны, коэффициент теплового расширения глиняных кирпичей составляет порядка 5 · 10 ⁻⁶ ° C (Kralj et al., 1991). Эта большая разница в коэффициентах расширения создает высокие термические напряжения на границах раздела волокно / матрица и матрица / кирпич, что может привести к расслоению, когда структура находится в условиях тепловых циклов (Karbhari et al. , 2003; Hollaway, 2010; Ghiassi et al., 2014). ; Maljaee et al., 2016b). Проблема термической несовместимости усугубляется при использовании углеродных волокон, поскольку эти волокна являются анизотропными с положительным коэффициентом теплового расширения в поперечном направлении и отрицательным коэффициентом в продольном направлении.Обычно это приводит к отслаиванию волокон от окружающей матрицы.

Нагревательное воздействие тока

Электрическое сопротивление

Электричество и магнетизм

Нагревательное действие тока

Практическая деятельность

за
14–16

Практический урок

Иллюстрирует две идеи: электрический ток вызывает эффект нагрева; температура влияет на сопротивление провода.

Аппаратура и материалы

На каждую студенческую группу

• Ячейки, 1,5 В, с держателями, 3
• Лампа с патроном
• Зажимы Crocodile, 2
• Амперметр (0 — 1 А), DC
• Выводы, 4 мм, 5
• Эврика проволока 34 SWG, длина 15 см

Примечания по охране труда и технике безопасности

Прочтите наше стандартное руководство по охране труда

В современной конструкции с сухим элементом используется стальная банка, подключенная к положительному (приподнятому) контакту.Отрицательное соединение — это центр основания с кольцевым изолятором между ним и банкой. Некоторые держатели ячеек имеют зажимы, которые могут перекрывать изолятор, вызывая короткое замыкание . Это быстро разряжает элемент и может привести к его взрыву. Риск снижается за счет использования маломощных , хлоридно-цинковых элементов, а не высокой мощности , щелочно-марганцевых.

Процедура

1. Установить последовательную цепь из трех ячеек и лампы.Включите в схему два зажима типа «крокодил».
2. Намотайте кусок голого провода Эврика в катушку (например, карандаш). Зажмите концы проволоки двумя зажимами типа «крокодил». (Убедитесь, что витки провода не касаются друг друга.)
3. Отойди! Осторожно держите руку над катушкой с проволокой. Вы чувствуете, как поднимается горячий воздух?

Учебные заметки

• Когда электрический ток проходит через материал, материал нагревается. Разомкнутая катушка проволоки будет теплой на ощупь.Обдувание провода снизит его температуру, и лампа загорится ярче. Попробуйте использовать спрей для замораживания электроники, чтобы еще больше снизить температуру змеевика, и лампа будет светиться еще ярче.
• Важно, чтобы катушки не касались друг друга, иначе в катушке произойдет короткое замыкание.
• Этот эксперимент можно продемонстрировать, чтобы объяснить, как работает лампа накаливания. Нить накала — это всего лишь короткий кусок проволоки, который становится настолько горячим, что светится красным при малых токах, становясь все белее по мере увеличения тока, пока нить накала, наконец, не расплавится и лампа не перестанет светиться.
• Студенты часто спрашивают, почему нельзя просто использовать нить накала; почему он должен быть в стеклянном конверте? Стеклянный колпак фонаря довольно легко разбить, зажав лампу в зажимах небольшого зажима. (При необходимости накройте лампу папиросной бумагой или тонкой тканью, хотя ткань может повредить нить накала). Затем лампу без стеклянной оболочки можно подключить к ячейке. Нить накала может распасться в клубе дыма, даже если не будет времени увидеть, как она нагреется.Воздух окислил нить накала, и она разорвалась. Итак, какой бы газ ни был в лампе, это не кислород. (Часто это аргон.)
• Некоторые ученики, возможно, заметили, что когда подключается цепь, состоящая из ячейки, лампы и амперметра, ток на мгновение увеличивается при подключении, а затем ток стабилизируется до устойчивого более низкого значения. Это потому, что сопротивление холодной проволоки меньше сопротивления горячей.

Этот эксперимент был проверен на безопасность в апреле 2006 г.

Что такое Джоулевое нагревание? | Документация SimWiki

Джоулевое нагревание — это физический эффект, при котором прохождение тока через электрический проводник производит тепловую энергию.Эта тепловая энергия затем проявляется в повышении температуры материала проводника, отсюда и термин «нагрев». Можно рассматривать джоулева нагревание как преобразование между «электрической энергией» и «тепловой энергией», следуя принципу сохранения энергии.

История и терминология

Эффект нагрева был впервые изучен и охарактеризован известным тогда ученым-любителем Джеймсом Прескоттом Джоулем примерно в 1840 году. В качестве менеджера пивоварни своей семьи Джоуль решил исследовать, может ли недавно изобретенный электродвигатель работать. более эффективен, чем паровые машины, используемые на этом процессе, с точки зрения стоимости (оказалось, что это не так, электроэнергию нужно было производить из цинковых батарей).1 \).

Среди этих экспериментов было исследование связи между электрическим током, протекающим через проводник, и повышением его температуры. Эксперимент состоял из погруженного в воду провода, подключенного к клеммам батареи. Когда контур был включен, можно было измерить повышение температуры воды. Анализ записанных данных привел к первоначальной форме соотношения, ныне известного как первый закон Джоуля, согласно которому «тепло, выделяемое в проводе за единицу времени, пропорционально сопротивлению провода и квадрату силы тока».2R \ tag {1} $$

где:

• \ (H \) — тепло, выделяемое проводником, в Джоулях;
• \ (I \) — электрический ток, протекающий по проводнику, в амперах;
• \ (R \) — электрическое сопротивление, Ом;
• \ (t \) — прошедшее время в секундах. 2R \ tag {2} $$

  Как это работает?

  Тогда было известно, благодаря Джоуля, что тепло в проводнике генерируется под действием электрического тока, но как?

  Электрический ток — это не что иное, как движение потока электронов, вызванное так называемой «электродвижущей силой»: разницей в электрическом потенциале через две точки в материале, которая имеет тенденцию заставлять электроны в материале двигаться.Обратите внимание, что он «имеет тенденцию» вызывать движение, потому что это движение зависит от многих факторов: наличия свободных электронов для перемещения, «легкости», с которой электроны могут двигаться, и величины электродвижущей силы. Этот эффект резюмируется в законе Ома:

  $$ I = \ frac {V} {R} \ tag {3} $$

  В нем говорится, что электрический ток \ (I \), который представляет собой количество движущегося электрического заряда в единицу времени, протекающего через проводник, пропорционален разности электрических потенциалов на его концах \ (V \) и обратно пропорционален сопротивление материала проводника \ (R \).

  Это сопротивление представляет собой противодействие проводника току: чем выше сопротивление, тем труднее течь току. Эксперименты показали, что сопротивление зависит не только от материала проводника, но и от его геометрии (длины и площади поперечного сечения). Следовательно, указывается внутреннее свойство материала, удельное сопротивление, такое, что сопротивление (\ (R \)) проводника можно рассчитать как:

  $$ R = \ frac {\ rho l} {A} \ tag {4} $$

  где:

  • \ (\ rho \) — собственное сопротивление материала проводника;
  • \ (l \) — длина проводника между точками приложения разности электрических потенциалов;
  • \ (A \) — площадь поперечного сечения проводника.5 \).

    Таким образом, можно увидеть, что все материалы в разной степени противодействуют протеканию тока: одни материалы лучше проводят электрический ток, а другие хуже (но лучше изолируют электрический ток, что является также очень полезно, потому что ток может быть заблокирован, например, из соображений безопасности). 3 \).

    Но как все это связано с джоулевым нагревом? Глядя на закон Джоуля, мы можем видеть, что для данного тока, чем выше сопротивление проводника, тем больше тепла выделяется. Проще говоря, чем сложнее перемещать электроны по проводнику, тем больше работы затрачивается на их перемещение, работа, которая непосредственно преобразуется в тепло в материале. А «напрямую» означает, что в этом процессе энергия не теряется в других формах. Действительно, это один из немногих в природе процессов, обладающих такой характеристикой.

    Как рассчитать джоулевое нагревание?

    Учитывая, что у нас есть электрический проводник (может быть проволокой, стержнем или пластиной) длиной \ (l \), площадью поперечного сечения \ (A \), который сделан из материала с удельным сопротивлением \ (\ rho \) , можно рассчитать его электрическое сопротивление с помощью уравнения 4, которое было опубликовано выше.

    $$ R = \ frac {\ rho \ l} {A} \ tag {4} $$

    Если на проводник затем воздействует разность электрических потенциалов \ (V \) на его концевых выводах (при постоянном токе), ток \ (I \) будет течь через него, согласно закону Ома, из уравнения 3:

    $$ I = \ frac {V} {R} \ tag {3} $$

    Мощность \ (P \), рассеиваемая в проводнике и превращающаяся в тепло, определяется законом Джоуля. 2R \ tag {2} $$

    Количество тепла \ (Q \) затем накапливается в проводнике через время \ (t \):

    $$ Q = Pt \ tag {5} $$

    Скорость повышения температуры в проводнике может быть определена с помощью соотношения:

    $$ T = \ frac {Q} {cm} \ tag {6} $$

    Где \ (c \) — удельная теплоемкость материала, а \ (m \) — полная масса проводника.

    Здесь предполагается, что все геометрические и материальные параметры постоянны по всей длине проводника и что для величин используется согласованная система единиц.2R \ tag {8} $$

    А в остальном расчет остается равным.

    Приложения для Джоулевого нагрева

    Джоулевое нагревание материалов широко используется во многих приложениях дома, на транспорте и в промышленных продуктах. Назову несколько:

    Лампы накаливания , в которых нить накаливания нагревается электричеством и излучается свет.

    Духовки сопротивления, , в которых тепло от проводника используется за счет теплового излучения и конвекции. Например:

    • Домашняя печь-бройлер, в которой в верхней части духовки размещены резисторы для нагрева пищи с этого направления.
    • тостеры, в которых сверху и снизу размещены сопротивления для разогрева пищи со всех сторон.
    • промышленные электрические печи, в которых с каждой стороны размещены резисторы для равномерного нагрева обрабатываемого продукта, например, для отверждения краски или удаления влаги.

    Сопротивление прямого нагрева, , где тепло от проводника используется за счет прямого теплового потока.Примеры:

    • печи сопротивления, в которых горшок ставится непосредственно над тостером для хлеба
    • , где есть сопротивление с каждой стороны ломтика хлеба, находящегося в прямом контакте
    • обогрев лобового стекла автомобиля, где сопротивление прикрепляется к стеклу для его нагрева офисная кофеварка
    • , где сопротивление используется в два этапа: сначала для кипячения воды и повышения ее температуры, а затем для поддержания температуры кастрюли горячей

    Индукционный нагрев, с переменными магнитными полями индуцируют токи, протекающие в материале, что создает эффект Джоуля. 2 \).

    Один важный аспект, который следует обсудить при разговоре о применении электрического отопления, — это энергоэффективность. Как было сказано ранее, преобразование электрической энергии в тепло в процессе обработки материала проводника не приводит к потерям. Это означает, что этот процесс на 100% энергоэффективен. Хотя этого нельзя сказать о том, как используется тепло от проводника. Будь то теплопроводность, конвекция, излучение или накал, применение электрического тепла имеет тенденцию быть ужасно неэффективным, потому что большая часть тепла тратится впустую в окружающей среде, а не в полезном применении.6 \), где показано, что светодиодная лампа может потреблять примерно в пять раз меньше энергии при том же количестве излучаемого света. Забота об окружающей среде привела к замене многих неэффективных приложений электрического отопления на более эффективные технологии, такие как лампы накаливания для светодиодов или электрические плиты, духовки и обогреватели для природного газа.

    Станьте участником SimScale!

    Источники тепла в SimScale рассматриваются как Источники энергии .Могут быть смоделированы все три режима теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Присоединяйтесь к SimScale сегодня и испытайте облачное моделирование, как никто другой.

    Последнее обновление: 1 сентября 2021 г.

    Решила ли эта статья вашу проблему?

    Как мы можем добиться большего?

    Мы ценим и ценим ваши отзывы.

    Отправьте свой отзыв

    Сообщество

    Genius | Эффект нагрева электрическим током

    Когда ток проходит по проволоке, часть электрической энергии преобразуется в тепловую, и проволока нагревается.

    Это называется эффектом нагрева электрическим током.

    Количество тепла, выделяемого при протекании тока через провод, зависит от следующих факторов:

    1. Материал провода

    2. Толщина провода

    3. Длина провода

    4. Сила тока flow

    Однако в электрической лампочке накала накаливания нагревается, и она, в свою очередь, светится и излучает свет.

    Это называется световым эффектом электричества.

    В предохранителе также используется эффект нагрева электрическим током.

    Это предохранительное устройство, используемое для предотвращения повреждения электрической цепи, если через нее внезапно проходит очень сильный ток.

    Такая ситуация может возникнуть, когда положительный и отрицательный провода в электрической цепи непосредственно контактируют друг с другом.

    Это называется коротким замыканием.

    Из-за сильного протекания тока проволока нагревается (нагревание электрическим током) и может вызвать возгорание.

    Плавкая проволока изготовлена ​​из сплава олова и свинца с низкой температурой плавления.

    Тепло, выделяемое из-за сильного тока, быстро расплавляет плавкий провод и разрывает цепь.

    Таким образом прекращается прохождение тока и предотвращается повреждение.

    Таким образом, предохранительный провод предотвращает повреждение из-за внезапных сильных токов, которые могут возникнуть из-за неисправности домашней электропроводки или других устройств.

    Вместо предохранителей в дополнение к ним используется устройство, называемое автоматическим выключателем (MCB).

    Это переключатель, который автоматически останавливает ток в цепи, если ток в нем превышает указанный максимальный предел.

    Больше из 7 класса по физике

    Разберитесь в концепции воды на Земле, ее источниках и грунтовых водах.

    Разберитесь в концепции нагревающего эффекта электрического тока. См. Примеры из реальной жизни, где наблюдается этот эффект.

    Разберитесь в концепции магнитного эффекта электрического тока. Демистифицируйте этот, казалось бы, волшебный эффект. Посмотрите его применение в реальном мире.

    Эффект нагрева электрическим током

    При пропускании электрического тока через нить накала электрической лампочки она нагревается и ярко светится.Точно так же при прохождении тока через электрический нагреватель катушка нагревателя нагревается докрасна. Почему? Это потому, что в электрической цепи электрическая энергия преобразуется в тепловую. Этот эффект известен как тепловой эффект электрического тока или Джоулей нагревания .

    Рассмотрим провод XY с сопротивлением R. Пусть ток i проходит через проводник в течение t секунд при приложении разности потенциалов V к концам X и Y. Если заряд Q должен быть передан из точки X в Y, работа выполняется при перемещении заряда Q по концам проводника.Работа выполнена при передаче заряда Q,

    Вт = разность потенциалов (В) × заряд (Q)

    Так как, Q = it

    Вт = вит

    По закону Ома V = iR

    Вт = (iR) это

    W = i ² Rt

    Здесь работа по перемещению электрического заряда через сопротивление проявляется в виде тепла. Таким образом, в проводнике выделяется

    тепла.

    H = i ² Rt

    Количество тепла, выделяемого в проводнике при прохождении тока i, прямо пропорционально квадрату тока (i ² ), сопротивлению проводника (R) и времени (t), в течение которого ток течет через проводник.Это известно как закон нагрева Джоуля . Единица тепла в системе СИ — джоуль (Дж) (4,18 Дж = 1 кал).

    Электроприборы на тепловом воздействии электрического тока

    Существует много бытовой техники, основанной на тепловом воздействии электрического тока. Например, электрический утюг, электрический чайник, электрическая погружная штанга, электрогейзер, плита, электрическая духовка, электрический тостер, электрическая плита, обогреватель помещения.

    Наряду с нагревательными приборами воздействие электрического тока используется также в электрических предохранителях, электросварке и электрической дуге.Во всех этих устройствах разность потенциалов прикладывается к проводнику, свободные электроны внутри проводника ускоряются, и в процессе своего движения электроны сталкиваются с другими электронами и атомами или ионами материала проводника на своем пути и передают свою энергию их.

    Электроны движутся с постоянной дрейфовой скоростью и не получают кинетической энергии. Но из-за столкновения со свободными электронами атомы или ионы начинают колебаться с повышенной амплитудой.Другими словами, средняя кинетическая энергия колебаний атомов проводника увеличивается, что приводит к увеличению температуры проводника, то есть в проводнике выделяется тепло.

    Таким образом, при приложении разности потенциалов потеря потенциальной энергии электронов проявляется в виде увеличения средней кинетической энергии атомов проводника, которая в конечном итоге проявляется как тепловая энергия в проводнике.

    .