Thermische kracht van elektrische stroom en de praktische toepassing ervan

2024 Auteur: Angel Austin | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 05:37

De reden voor het verwarmen van de geleider ligt in het feit dat de energie van de elektronen die erin bewegen (met andere woorden, de energie van de stroom) tijdens de opeenvolgende botsing van deeltjes met ionen van het moleculaire rooster van een metaal element wordt omgezet in een warme vorm van energie, of Q, dus het concept van "thermische energie" wordt gevormd "".

Het werk van de stroom wordt gemeten met behulp van het internationale systeem van eenheden SI, waarbij joule (J) wordt toegepast, het vermogen van de stroom wordt gedefinieerd als "watt" (W). Afwijkend van het systeem in de praktijk, kunnen ze ook off-system units gebruiken die het werk van de stroom meten. Onder hen zijn wattuur (W × h), kilowattuur (afgekort kW × h). 1 Wh betekent bijvoorbeeld de arbeid van een stroom met een specifiek vermogen van 1 watt en een tijdsduur van één uur.

Als elektronen langs een vaste geleider van metaal bewegen, wordt in dit geval al het nuttige werk van de gegenereerde stroom verdeeld om de metalen structuur te verwarmen en, op basis van de bepalingen van de wet van behoud van energie, dit kan worden beschreven met de formule Q=A=IUt=I 2^Rt=(U2^{/R)t. Dergelijke verhoudingen geven nauwkeurig de bekende Joule-Lenz-wet weer. Historisch gezien werd het eerst empirisch bepaald door een wetenschapperD. Joule in het midden van de 19e eeuw, en tegelijkertijd onafhankelijk van hem door een andere wetenschapper - E. Lenz. Thermische energie heeft praktische toepassing gevonden in technisch ontwerp sinds de uitvinding in 1873 door de Russische ingenieur A. Ladygin van een gewone gloeilamp.}

Het thermische vermogen van de stroom wordt gebruikt in een aantal elektrische apparaten en industriële installaties, namelijk in thermische meetinstrumenten, elektrische kachels van het type verwarming, elektrische las- en inventarisapparatuur, huishoudelijke apparaten op het elektrische verwarmingseffect zijn heel gewoon - ketels, soldeerbouten, waterkokers, strijkijzers.

Vindt zichzelf een thermisch effect in de voedingsindustrie. Bij een hoog gebruiksaandeel wordt gebruik gemaakt van de mogelijkheid van elektrocontactverwarming, wat thermisch vermogen garandeert. Het wordt veroorzaakt door het feit dat de stroom en het thermische vermogen, dat het voedselproduct beïnvloedt, dat een zekere mate van weerstand heeft, een uniforme verwarming veroorzaakt. We kunnen een voorbeeld geven van hoe worst wordt geproduceerd: via een speciale dispenser komt gehakt in metalen vormen, waarvan de wanden tegelijkertijd als elektroden dienen. Hierbij wordt een constante gelijkmatigheid van verwarming over het gehele oppervlak en volume van het product gewaarborgd, wordt de ingestelde temperatuur gehandhaafd, wordt de optimale biologische waarde van het voedingsproduct gehandhaafd, samen met deze factoren blijven de duur van technologisch werk en energieverbruik de belangrijkste kleinste.

Specifieke warmtehet vermogen van de elektrische stroom (ω), oftewel de hoeveelheid warmte die per volume-eenheid gedurende een bepaalde tijdseenheid vrijkomt, wordt als volgt berekend. Een elementair cilindrisch volume van een geleider (dV), met een doorsnede van de geleider dS, een lengte dl evenwijdig aan de stroomrichting, en een weerstand vormen de vergelijkingen R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Volgens de definities van de wet van Joule-Lenz, voor de toegewezen tijd (dt) in het door ons genomen volume, een warmteniveau gelijk aan dQ=I²Rdt=p(dl/dS)(jdS)²dt=pj²dVdt. In dit geval, ω=(dQ)/(dVdt)=pj² en, hier de wet van Ohm toepassend om de stroomdichtheid j=γE en de verhouding p=1/γ vast te stellen, vinden we verkrijg onmiddellijk de uitdrukking ω=jE=γE^2. Het geeft het concept van de wet van Joule-Lenz in differentiële vorm.