Herhangi bir iletkende hareket eden bir elektrik akımı, ona bir miktar enerji aktarır ve bu da iletkenin ısınmasına neden olur. Enerji transferi moleküller düzeyinde gerçekleştirilir: mevcut elektronların iletkenin iyonları veya atomları ile etkileşiminin bir sonucu olarak, enerjinin bir kısmı ikincisinde kalır.
Akımın termal etkisi, iletken parçacıklarının daha hızlı hareket etmesine yol açar. Sonra iç enerjisi artar ve ısıya dönüşür.
Hesaplama formülü ve öğeleri
Akımın termal etkisi, akımın çalışmasının dahili iletken enerjisine geçtiği çeşitli deneylerle doğrulanabilir. Aynı zamanda, ikincisi artar. Daha sonra iletken çevredeki cisimlere verir yani iletkenin ısıtılması ile ısı transferi gerçekleşir.
Bu durumda hesaplama formülü aşağıdaki gibidir: A=UIt.
Isı miktarı Q ile gösterilebilir. O zaman Q=A veya Q=UIt. U=IR olduğunu bilerek,Joule-Lenz yasasında formüle edilen Q=I2Rt çıkıyor.
Akımın termal etkisi yasası - Joule-Lenz yasası
Elektrik akımının aktığı iletken birçok bilim insanı tarafından incelenmiştir. Bununla birlikte, en dikkate değer sonuçlar İngiltere'den James Joule ve Rusya'dan Emil Khristianovich Lenz tarafından elde edildi. Her iki bilim insanı da ayrı ayrı çalıştı ve deneylerin sonuçlarına dayanan sonuçlar birbirinden bağımsız olarak yapıldı.
Akımın bir iletken üzerindeki hareketinin sonucu olarak alınan ısıyı tahmin etmenizi sağlayan bir yasa çıkardılar. Buna Joule-Lenz yasası dediler.
Akımın termal etkisini pratikte ele alalım. Aşağıdaki örnekleri alın:
- Normal bir ampul.
- Isıtıcılar.
- Dairede sigorta.
- Elektrik arkı.
Akkor ampul
Akımın termal etkisi ve yasanın keşfi, elektrik mühendisliğinin gelişmesine ve elektrik kullanımı için fırsatların artmasına katkıda bulundu. Araştırma sonuçlarının nasıl uygulandığı, sıradan bir akkor ampul örneğinde görülebilir.
Tungsten telden yapılmış bir ipliğin içeriye çekileceği şekilde tasarlanmıştır. Bu metal yüksek dirençli refrakterdir. Bir ampulden geçerken, bir elektrik akımının termal etkisi gerçekleştirilir.
İletkenin enerjisi ısıya dönüşür, spiral ısınır ve parlamaya başlar. Ampulün dezavantajı, büyük enerji kayıplarında yatmaktadır, çünkü sadeceenerjinin küçük bir kısmı parlamaya başlar. Ana kısım ısınıyor.
Bunu daha iyi anlamak için, çalışma ve elektriğe dönüştürmenin verimliliğini gösteren bir verimlilik faktörü tanıtıldı. Akımın verimi ve termal etkisi bu prensibe dayalı olarak yapılan birçok cihaz olduğu için farklı alanlarda kullanılmaktadır. Bunlar büyük ölçüde ısıtma cihazları, elektrikli sobalar, kazanlar ve diğer benzer cihazlardır.
Isıtma cihazlarının cihazı
Genellikle, tüm ısıtma cihazlarının tasarımında, işlevi ısıtma olan metal bir spiral vardır. Su ısıtılırsa, bobin izolasyonlu olarak kurulur ve bu tür cihazlarda ağdan gelen enerji ile ısı değişimi arasında bir denge sağlanır.
Bilim adamları, akımın termal etkisini az altmak için enerji kayıplarını az altmak ve uygulamaları için en iyi yolları ve en verimli planları bulmak için sürekli olarak zorlanırlar. Örneğin, güç aktarımı sırasında voltajı artırma yöntemi kullanılır, böylece akım gücü azalır. Ancak bu yöntem aynı zamanda elektrik hatlarının çalışma güvenliğini de az altır.
Bir başka araştırma alanı da tel seçimidir. Sonuçta, ısı kaybı ve diğer göstergeler özelliklerine bağlıdır. Ayrıca, ısıtma cihazlarının çalışması sırasında büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu nedenle spiraller, bu amaç için özel olarak tasarlanmış, yüksek yüklere, malzemelere dayanabilen malzemelerden yapılmıştır.
Daire sigortaları
Elektrik devrelerinin korumasını ve güvenliğini artırmak için özel sigortalar kullanılır. Ana kısım, düşük erime noktalı metalden yapılmış bir teldir. Porselen bir mantar içinde çalışır, bir vida dişi ve merkezde bir kontağı vardır. Porselen kutu içerisinde yer alan kartuşun içerisine mantar yerleştirilir.
Kurşun teli ortak bir zincirin parçasıdır. Elektrik akımının termal etkisi keskin bir şekilde artarsa, iletkenin kesiti dayanamaz ve erimeye başlar. Bunun sonucunda ağ açılacak ve mevcut aşırı yüklenmeler olmayacak.
Elektrik ark
Elektrik arkı, elektrik enerjisinin oldukça verimli bir dönüştürücüsüdür. Metal yapıların kaynağında kullanılır ve aynı zamanda güçlü bir ışık kaynağı görevi görür.
Cihaz aşağıdakilere dayanmaktadır. İki karbon çubuk alın, kabloları bağlayın ve yalıtım tutucularına takın. Bundan sonra, çubuklar, küçük bir voltaj veren ancak büyük bir akım için tasarlanmış bir akım kaynağına bağlanır. Reostayı bağlayın. Yangına neden olabileceğinden şehir şebekesinde kömür yakmak yasaktır. Bir kömüre diğerine dokunursanız, ne kadar sıcak olduklarını görebilirsiniz. Bu aleve bakmamak daha iyidir, çünkü göze zararlıdır. Elektrik arkı metal ergitme fırınlarında ve ayrıca spot ışıkları, film projektörleri vb. gibi güçlü aydınlatma cihazlarında kullanılır.
