Тепловое действие тока
Тепловое действие тока
Электрический ток, проходя через элемент-проводник, нагревает его за счет воздействия свободных электронов на ионы и атомы. Тепловое воздействие электрического тока можно наблюдать во всех сферах жизнедеятельности человека: от работы ламп накаливания и бытовой техники до производства цветных металлов и добычи азота.
Самодельное нагревательное устройство с нихромовой спиралью, нагревающееся под воздействием электрического тока
Закон Джоуля-Ленца
Тепловое действие электрического тока – это не что иное, как преобразование электрической энергии в тепловую. Этот процесс отражен в законе Джоуля-Ленца, определяющем количественное измерение выделяемой тепловой энергии.
Согласно этому закону, количественная мера тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока, прямо пропорциональна квадрату силы тока, сопротивлению элемента проводника и времени, за которое ток протечет через проводник.
Формула, отражающая нагревательное действие электрического тока (закон Джоуля-Ленца):
- Q — тепло;
- I — сила тока;
- R——Сопротивление проводящего элемента;
- t——Время прохождения тока.
Из этой формулы ясно, что чем больше сила тока или сопротивление проводника, тем больше тепла выделяется. Поэтому нагревательные элементы в оборудовании и установках изготавливают из металлов с высоким сопротивлением.
Тепло, выделяемое электрическим током, измеряется в джоулях – сокращенно «Дж».
Демонстрация закона Джоуля-Ленца
Тепло, выделяющееся при прохождении тока силой 1 А через проводник сопротивлением 1 Ом за 1 секунду, называется тепловым эквивалентом, который равен 0,24 ккал.
Для справки. Малая калория — это количество тепла, необходимое 1 грамму воды для повышения температуры на 1°С.
В какой степени проявляется нагревательное действие электрического тока в проводнике, можно наблюдать на специальных устройствах, в которых ртуть перемещается через нагретый проводом воздух на расстояние, зависящее от силы тока.
Читайте также статью: Как вырастить рассаду сельдерея черешкового в домашних условиях
Применение теплового действия электротока
Катушка проводника нагревается под воздействием электрического тока, заставляя лампу накаливания светиться
Видео: Тепловое действие электрического тока или закон Джоуля-Ленца
Тепловые свойства электрического тока имеют широкий спектр применения. Наиболее распространенными из них являются:
- Представители электроосвещения:
- Лампы накаливания, у которых проволока помещается в стеклянный контейнер, из нее вытягивается воздух и нагревается электрическим током до свечения (вместо воздуха лампа может быть заполнена инертным газом, например азотом);
- В дуговых лампах электрический ток проходит через закрытые угли (угольные стержни), образуя искры в момент его незначительного разжижения, создавая электрическую дугу между углями, заставляя концы углей интенсивно светиться.
- Электронагревательные устройства в виде емкостей и пластин для использования при приготовлении пищевых продуктов, утюгов или нагревательных устройств, в которых тепло генерируется в высокоомной проволоке или тонком прокате на слюдяной пластине;
- Сварку или пайку можно выполнять с помощью электрической дуги, образующейся между обрабатываемой деталью и железным или углеродистым стержнем. Вольтову дугу можно образовать между двумя угольными электродами и далее направить на узел, оттянув их назад электромагнитом;
- Термические свойства электрического тока в специальных печах используются для получения некоторых веществ, таких как:
- Алюминий также производят, используя термический эффект токовых характеристик. Глинозем, содержащий алюминий, помещают в угольную электрическую печь. Между электрической печью и углем образуется сильная дуга, плавящая глинозем, а затем образующая жидкую массу электролиз, при котором выделяется на отрицательном электроде чистый алюминий;
- Производство стали также может осуществляться с использованием электрических печей с вольтовыми дугами, в которых конечный продукт (сталь) получается путем плавления чугуна и сборного металлического лома с использованием тепла, выделяющегося между двумя угольными электродами или между одним угольным электродом и вторым угольным электродом.). Форма самого расплава;
- Производство карбидов также осуществляется с использованием электрических печей;
- Азот извлекают из воздуха также в электропечах, где дуга переменного тока высокого напряжения притягивается к диску магнитом или направляется в трубку. Воздух прогоняется через эту дугу за счет его высокой температуры, образуя оксиды азота которые перерабатываются в азотную кислоту, а затем перерабатываются в нитрат калия.
- Озон получают из воздуха посредством высоковольтного источника разряда, так как в воздухе между электродами происходит процесс окисления и выделяется озон. Озон широко применяется для отделки тканей, очистки испорченного воздуха (озонирование) и главным образом для нейтрализации питьевой воды.
Появление электросталеплавильных печей
Тепловое воздействие электрического тока очень важно для человека, поскольку оно отражается на многих сторонах жизнедеятельности человека, в том числе в производственных цепочках многих перерабатывающих и горнодобывающих предприятий.
Читайте также статью: Как выбрать внешний датчик температуры для котла отопления. Датчик уличной температуры для газового котла
