Incalzirea unui Conductor la TrecereaCurentului Electric de Conductie - Efectul Joule-LentzAcest laborator prezinta Incalzirea unui Conductor la Trecerea Curentului Electric de Conductie -Efectul Joule-Lentz.In acest PDF poti vizualiza cuprinsul si bibliografia (daca sunt disponibile) si aproximativ doua pagini dindocumentul original.Arhiva completa de pe site contine un fisier, intr-un numar total de 9 pagini.Fisierele documentului original au urmatoarele extensii: pdf.

ExtrasEFECTUL JOULE – LENTZ. LEGEA LUI JOULE:

Legea lui Joule, cunoscuta si sub denumirea de Efectul Joule, este o lege a fizicii care exprima relatiacaldurii

generate de un curent care parcurge un conductor.

Legea este exprimata astfel:

in care:

Q - caldura degajata, [Q]si = J (joule)

I – intensitatea curentului electric [I]si = A (amper)

R – rezistivitatea electrica [R]si = 8 (ohm)

t – timpul [t]si = s (secunde)

La nivel atomic, efectul Joule este rezultatul miscarii electronilor si ciocnirea acestora cu atomii dinconductor,

efectuand un transfer de moment catre atom, marindu-i energia cinetica. Concret, efectul Joule consta incresterea

temperaturii unui conductor ca un rezultat al rezistentei in urma parcurgerii acestuia de un curent electric.

Care este cauza unui astfel de efect?

Toate efectele curentului electric constau in transformarea energiei electrice intr-o alta forma de energie,in

cazul efectului Joule energia electrica transformandu-se in energia termica. De aceea este simplu deinteles de ce vom

cauta cauza acestui efect studiind modul in care se consuma energia campului electric atunci cand esterealizata o

miscare ordonata de sarcina electrica intr-un mediu conductor.

Asa cum cunoasteti, miscarea ordonata a purtatorii de sarcina intr-un conductor este caracterizata printr-o

viteza medie (viteza de drift), ce se mentine constanta in cazul unui curent electric continuu. Stabilirea,practic

instantanee, a curentului electric la inchiderea unui circuit este datorata campului electric, a carui vitezade propagare

este de ordinul vitezei luminii, mult mai mare decat viteza miscarii de drift a purtatorilor liberi dinconductor. Pentru

intretinerea miscarii ordonate a acestora, se consuma energie. Lucrul lucrul mecanic efectuat de fortelecampului la

deplasarea unei sarcini Q intre doua puncte A si B, cu potentiale VA, respectiv VB, are expresia:

L=Q( VA- VB)=QU

Caldura degajata intr-un interval de timp Dt, la trecerea unui curent electric continuu, de intensitate I,

printr-un rezistor de rezistenta R, este proportionala cu patratul intensitatii curentului electric, curezistenta

electrica a rezistorului si cu intervalul de timp considerat (legea Joule).

Utilizand definitia intensitatii curentului electric, energia consumata pentru transportul sarcinii electrice(care va fi

notata in acest context cu W, pentru a nu fi confunata cu t.e.m. a unei surse) poate fi scrisa sub forma:

W =UIDt

Aceasta energie este transferata ionilor retelei, prin ciocnirile care au loc in interiorul conductorului. Astfelse

intensifica miscarea termica, ceea ce va determina cresterea temperaturii acelui conductor, energiaelectrica

consumata fiind transformata ireversibil in caldura.

Efectul termic (denumit si efect Joule-Lenz) este reprezentat de disiparea caldurii intr-un conductor

traversat de un curent electric. Aceasta se datoreaza interactiunii particulelor curentului cu atomiiconductorului,

interactiuni prin care primele le cedeaza ultimilor din energia lor cinetica, contribuind la marirea agitatieitermice in

masa conductorului.

Produsele folosite la incalzirea industriala, precum si pentru uzul casnic, functioneaza pe baza efectuluiJoule-Lenz.

Elementul de circuit comun in constructia acestor produse este un rezistor (sau mai multe, grupateadecvat) in care se

dezvolta efectul Joule al curentului electric. Rezistorul sau (elementul rezistiv care disipa caldura) esterealizat din

nicrom, feronicrom, fecral, kanthal, cromal s.a. Aceste materiale sunt rezistente la temperaturi mari, aurezistivitate

electrica ridicata si un coeficient mare de temperatura al rezistivitatii. Efectul termic al curentului electricare multiple

aplicatii industriale: cuptoarele incalzite electric, taierea metalelor, sudarea cu arc electric etc.

Cand un material conductor este plasat intr-un camp magnetic alternativ, curentii indusi determinăincalzirea

materialului. La frecvente mari incalzirea este mai pronuntata la suprafata materialului conductor; efectuleste utilizat

la tratamente superficiale ale metalelor si pentru lipire.Calculul la incalzirea produsa de trecerea curentuluielectric

prin conductoarele aparatelor si masinilor electrice este foarte important: incalzirea nu trebuie sa afectezestabilitatea

termica a materialelor izolatoare.

Aplicatii industriale

Produsele folosite la incalzirea industriala, precum si pentru uzul casnic, functioneaza pe baza efectuluiJoule-Lenz.

Elementul de circuit comun in constructia acestor produse este un rezistor (sau mai multe, grupateadecvat) in care se

dezvolta efectul Joule al curentului electric. Rezistorul sau (elementul rezistiv care disipa căldura) esterealizat din

nicrom, feronicrom, fecral, kanthal, cromal a.a. Aceste materiale sunt rezistente la temperaturi mari, aurezistivitate

electrica ridicata si un coeficient mare de temperatura al rezistivitatii.

Efectul termic al curentului electric are multiple aplicatii industriale: cuptoarele incalzite electric, taiereametalelor,

sudarea cu arc electric etc. Arcul electric este un curent electric de mare intensitate. La separarea subsarcina

electrica a doua piese metalice in contact, densitatea de curent creste foarte mult datorita micsorariizonelor de

contact, pe masura departarii pieselor si datorita tensiunii electromotoare (t.e.m.) de autoinductie care ianastere la

intreruperea curentului. Datorita efectului Joule-Lenz foarte puternic, metalul este topit local si vaporizat.

In conditiile existentei vaporilor metalici si a contactelor puternic incalzite, aerul dintre contacte seionizeaza si ia

nastere o plasma fierbinte cu temperaturi de cca. 6.000–7.000 K. Sub actiunea diferentei de potentialdintre contacte

plasma se deplaseaza, formand arcul electric; deci curentul electric continua sa existe si dupa intrerupereamecanica a

circuitului. Din procesele de recombinare ale purtatorilor de sarcina, arcul electric elibereaza energie subforma de

radiatii luminoase intense. La sudarea metalelor, arcul electric se formeaza intre un electrod si piesa desudat; taierea

metalelor se realizeaza prin topire locala cu arc electric, iar la intreruperea circuitelor electrice arcul estestins prin

metode si dispozitive speciale care favorizeaza procesele de deionizare in coloana de arc. La intrerupatorulcu

parghie, pentru a se evita topirea sau distrugerea partiala prin arc electric a pieselor de contact, intreacestea se

monteaza in paralel un condensator. Condensatorul se incarca si preia energia eliberata de câmpulmagnetic prin

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Documentul complet de 9 pagini il poti citi daca il descarci din Biblioteca.RegieLive.ro

Imagini din documentul complet:

Mai multe detalii se gasesc in pagina documentului din Biblioteca.RegieLive.ro