4. Из чего складывается полная мощность источника тока и её математическое выражение?
5. Единица измерения мощности электрического тока и её физическая сущность.
15 Тепловое действие электрического тока
Закон Джоуля - Ленца
При протекании через проводник электрического тока электроны сталкиваются с молекулами вещества. Молекулы постоянно находятся в тепловом колебательном движении; размах их колебаний определяет температуру тела. Электроны, сталкиваясь с молекулами, отдают им часть своей энергии, размах колебаний молекул увеличивается и температура проводника повышается.
Соотношение между количеством тепла, выделяющимся в проводнике, и силой тока, протекающего через него, было установлено в 1844 г. русским учёным Ленцем и англичанином Джоулем. Это соотношение называется законом Джоуля-Ленца
Q = I2 ∙R∙t, Дж,
Или в калориях
Q = 0,24I2 ∙R∙t, кал.
При прохождении электрического тока по проводнику количество тепла, выделяемого током, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени действия тока.
Электрические приборы, использующие тепловое действие электрического тока, носят название тепловых приборов.
По своему назначению тепловые приборы делятся на нагревательные и осветительные. В нагревательных приборах – электрических печах, калориферных установках – энергия электрического тока преобразуется в полезную тепловую энергию, нужную для плавления и нагревания металлов, обогрева воздуха в помещениях и др.
В осветительных приборах полезным эффектом является световая энергия , выделяемая раскалёнными проводниками. К осветительным тепловым приборам относятся лампы накаливания.
Нагрев проводников зависит от плотности тока, протекающего в них, и условий их охлаждения. Плотностью тока в проводнике называется отношение силы тока к площади поперечного сечения проводника. Плотность тока измеряется в а/мм2 .
На тепловом действии электрического тока основана работа электрической дуги. При кратковременном соприкосновении двух проводников, подключённых к полюсам достаточно мощного источника тока, место контакта их сильно разогревается и находящийся между контактами воздух ионизируется, т. е. нейтральные атомы воздуха расщепляются на положительно и отрицательно заряженные частицы. Ионизированный воздух хорошо проводит электрический ток, поэтому при раздвигании раскалённых концов проводника между ними возникает дуговой разряд.
Огромная температура, развивающаяся при горении дуги (свыше 3000о С), и большая сила света позволили широко использовать электрическую дугу в нагревательных аппаратах – электрических дуговых печах, при электрической сварке и в осветительных приборах – прожекторах, кинопроекционных аппаратах.
Примерные контрольные вопросы
1. Причины теплового действия электрического тока.
2. Сформулируйте закон Джоуля - Ленца и запишите его математическое выражение.
3. Как называются приборы, использующие тепловое действие электрического тока и как они разделяются по своему назначению?
4. Где используются тепловая и световая виды энергии?
5. Отчего зависит нагрев проводников и что такое плотность тока?
6. Принцип работы электрической дуги и область её применения.
16. Потери в подводящих проводах
При протекании электрического тока по подводящим проводам и кабелям в них выделяется тепло. Нагрев проводов и кабелей вреден, так как он приводит к потере части энергии при передаче её от источника к потребителю. Кроме того, значительный нагрев кабелей может привести к порче их изоляции. Поэтому допустимая плотность тока в них ограничивается до 3 – 12 А/мм2 (для медных жил) в зависимости от вида изоляции кабеля или провода, сечения токоведущих жил и условий охлаждения линии.
Мощность, расходуемая на нагрев соединительных проводов и кабелей, называется мощностью потерь в линии
ΔP = I2 ∙Rпр
Кабельные и воздушные линии, кроме потерь мощности, характеризуются также величиной потери напряжения ΔU, представляющей собой разность напряжения у источника энергии Uист и у потребителя Uпотр и определяемой по закону Ома
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.