Moviéndose en cualquier conductor, una corriente eléctrica le transfiere algo de energía, lo que hace que el conductor se caliente. La transferencia de energía se realiza a nivel de las moléculas: como resultado de la interacción de los electrones actuales con los iones o átomos del conductor, parte de la energía permanece en este último.
El efecto térmico de la corriente conduce a un movimiento más rápido de las partículas del conductor. Entonces su energía interna aumenta y se transforma en calor.
Fórmula de cálculo y sus elementos
El efecto térmico de la corriente se puede confirmar mediante varios experimentos, donde el trabajo de la corriente se convierte en energía del conductor interno. Al mismo tiempo, este último aumenta. Luego, el conductor lo entrega a los cuerpos circundantes, es decir, la transferencia de calor se lleva a cabo con el calentamiento del conductor.
La fórmula de cálculo en este caso es la siguiente: A=UIt.
La cantidad de calor se puede indicar con Q. Entonces Q=A o Q=UIt. Sabiendo que U=IR,resulta Q=I2Rt, que se formuló en la ley de Joule-Lenz.
La ley de la acción térmica de la corriente - la ley de Joule-Lenz
El conductor por donde fluye la corriente eléctrica ha sido estudiado por muchos científicos. Sin embargo, los resultados más notables los lograron James Joule de Inglaterra y Emil Khristianovich Lenz de Rusia. Ambos científicos trabajaron por separado y las conclusiones basadas en los resultados de los experimentos se hicieron de forma independiente.
Derivan una ley que permite estimar el calor recibido como resultado de la acción de la corriente sobre un conductor. Lo llamaron la ley de Joule-Lenz.
Consideremos en la práctica el efecto térmico de la corriente. Tome los siguientes ejemplos:
- Una bombilla normal.
- Calentadores.
- Fusible en el apartamento.
- Arco eléctrico.
Bombilla incandescente
El efecto térmico de la corriente y el descubrimiento de la ley contribuyeron al desarrollo de la ingeniería eléctrica y aumentaron las oportunidades para el uso de la electricidad. La forma en que se aplican los resultados de la investigación se puede ver en el ejemplo de una bombilla incandescente normal.
Está diseñado de tal manera que un hilo hecho de alambre de tungsteno se tira hacia adentro. Este metal es refractario con alta resistividad. Al pasar por una bombilla se lleva a cabo el efecto térmico de una corriente eléctrica.
La energía del conductor se transforma en calor, la espiral se calienta y comienza a brillar. La desventaja de la bombilla eléctrica radica en las grandes pérdidas de energía, ya que sólo debido auna pequeña parte de la energía, comienza a brillar. La parte principal simplemente se calienta.
Para comprender mejor esto, se introduce un factor de eficiencia, que demuestra la eficiencia de operación y conversión en electricidad. La eficiencia y el efecto térmico de la corriente se utilizan en diferentes áreas, ya que existen muchos dispositivos fabricados en base a este principio. En mayor medida, se trata de aparatos de calefacción, cocinas eléctricas, calderas y otros aparatos similares.
El dispositivo de los aparatos de calefacción
Por lo general, en el diseño de todos los dispositivos para calentar hay una espiral de metal, cuya función es calentar. Si se calienta agua, entonces la batería se instala de forma aislada, y en dichos dispositivos se mantiene un equilibrio entre la energía de la red y el intercambio de calor.
Los científicos enfrentan el desafío constante de reducir las pérdidas de energía y encontrar las mejores formas y los esquemas más eficientes para su implementación a fin de reducir el efecto térmico de la corriente. Por ejemplo, se usa un método para aumentar el voltaje durante la transmisión de energía, reduciendo así la intensidad de la corriente. Pero este método, al mismo tiempo, reduce la seguridad de la operación de las líneas eléctricas.
Otra área de investigación es la selección de cables. Después de todo, la pérdida de calor y otros indicadores dependen de sus propiedades. Además, durante el funcionamiento de los dispositivos de calefacción, se libera una gran cantidad de energía. Por ello, las espirales están fabricadas con materiales especialmente diseñados para este fin, capaces de soportar elevadas cargas, materiales.
Fusibles de apartamento
Se utilizan fusibles especiales para mejorar la protección y seguridad de los circuitos eléctricos. La parte principal es un alambre hecho de metal de bajo punto de fusión. Corre en un corcho de porcelana, tiene una rosca de tornillo y un contacto en el centro. El corcho se inserta en el cartucho ubicado en la caja de porcelana.
El hilo conductor es parte de una cadena común. Si el efecto térmico de la corriente eléctrica aumenta bruscamente, la sección transversal del conductor no resistirá y comenzará a derretirse. Como resultado, la red se abrirá y no se producirán sobrecargas actuales.
Arco eléctrico
El arco eléctrico es un convertidor de energía eléctrica bastante eficiente. Se utiliza para soldar estructuras metálicas y también sirve como una potente fuente de luz.
El dispositivo se basa en lo siguiente. Tome dos varillas de carbono, conecte los cables y fíjelos en soportes aislantes. Después de eso, las varillas se conectan a una fuente de corriente, que genera un voltaje pequeño, pero está diseñada para una corriente grande. Conecte el reóstato. Está prohibido encender carbones en la red de la ciudad, ya que esto puede provocar un incendio. Si tocas un carbón con otro, puedes ver lo calientes que están. Es mejor no mirar esta llama, porque es dañina para los ojos. El arco eléctrico se utiliza en hornos de fundición de metales, así como en dispositivos de iluminación tan potentes como focos, proyectores de cine, etc.
