การเคลื่อนที่ในตัวนำใด ๆ กระแสไฟฟ้าจะถ่ายเทพลังงานบางส่วนไปซึ่งทำให้ตัวนำร้อนขึ้น การถ่ายโอนพลังงานดำเนินการที่ระดับของโมเลกุล: อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนในปัจจุบันกับไอออนหรืออะตอมของตัวนำ พลังงานส่วนหนึ่งยังคงอยู่กับส่วนหลัง
ผลกระทบทางความร้อนของกระแสไฟฟ้าทำให้อนุภาคของตัวนำเคลื่อนที่เร็วขึ้น จากนั้นพลังงานภายในจะเพิ่มขึ้นและเปลี่ยนเป็นความร้อน
สูตรการคำนวณและองค์ประกอบ
ผลทางความร้อนของกระแสไฟฟ้าสามารถยืนยันได้ด้วยการทดลองต่างๆ โดยที่งานของกระแสไฟฟ้าจะผ่านเข้าสู่พลังงานตัวนำภายใน ในเวลาเดียวกันหลังเพิ่มขึ้น จากนั้นตัวนำส่งไปยังวัตถุโดยรอบ กล่าวคือ ถ่ายเทความร้อนด้วยความร้อนของตัวนำ
สูตรการคำนวณในกรณีนี้คือ A=UIt.
ปริมาณความร้อนแสดงด้วย Q จากนั้น Q=A หรือ Q=UIt รู้ว่า U=IR,ปรากฎว่า Q=I2Rt ซึ่งกำหนดขึ้นในกฎหมาย Joule-Lenz
กฎของการกระทำทางความร้อนของกระแส - กฎจูล-เลนซ์
นักวิทยาศาสตร์หลายคนได้ศึกษาตัวนำไฟฟ้าที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน อย่างไรก็ตาม ผลงานที่โดดเด่นที่สุดคือ James Joule จากอังกฤษและ Emil Khristianovich Lenz จากรัสเซีย นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองทำงานแยกจากกันและได้ข้อสรุปจากผลการทดลองโดยอิสระจากกัน
พวกเขาได้รับกฎหมายที่อนุญาตให้คุณประเมินความร้อนที่ได้รับจากการกระทำของกระแสบนตัวนำ พวกเขาเรียกมันว่ากฎหมายจูล-เลนซ์
ลองพิจารณาผลทางความร้อนของกระแสไฟฟ้าในทางปฏิบัติ ยกตัวอย่างต่อไปนี้:
- หลอดไฟธรรมดา
- เครื่องทำความร้อน
- ฟิวส์ในอพาร์ตเมนต์
- อาร์คไฟฟ้า
หลอดไส้
ผลกระทบทางความร้อนของกระแสและการค้นพบกฎหมายมีส่วนทำให้เกิดการพัฒนาวิศวกรรมไฟฟ้าและเพิ่มโอกาสในการใช้ไฟฟ้า วิธีนำผลการวิจัยไปใช้ในตัวอย่างหลอดไส้ธรรมดา
ถูกออกแบบให้ดึงด้ายที่ทำด้วยลวดทังสเตนเข้าไปด้านใน โลหะนี้เป็นวัสดุทนไฟที่มีความต้านทานสูง เมื่อผ่านหลอดไฟ จะเกิดผลความร้อนของกระแสไฟฟ้า
พลังงานของตัวนำถูกเปลี่ยนเป็นความร้อน เกลียวจะร้อนขึ้นและเริ่มเรืองแสง ข้อเสียของหลอดไฟอยู่ที่การสูญเสียพลังงานจำนวนมาก เนื่องจากมีเพียงพลังงานส่วนเล็ก ๆ ก็เริ่มเรืองแสง ส่วนหลักเพิ่งร้อนขึ้น
เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งนี้ได้ดีขึ้น เราจึงนำปัจจัยด้านประสิทธิภาพมาใช้ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการทำงานและการแปลงเป็นไฟฟ้า ประสิทธิภาพและผลกระทบทางความร้อนของกระแสไฟถูกใช้ในพื้นที่ต่างๆ เนื่องจากมีอุปกรณ์หลายอย่างที่ผลิตขึ้นโดยใช้หลักการนี้ ยิ่งไปกว่านั้น อุปกรณ์เหล่านี้คืออุปกรณ์ทำความร้อน เตาไฟฟ้า หม้อไอน้ำ และอุปกรณ์อื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน
อุปกรณ์ทำความร้อน
โดยปกติในการออกแบบอุปกรณ์ทั้งหมดเพื่อให้ความร้อนจะมีเกลียวโลหะซึ่งมีหน้าที่ให้ความร้อน หากน้ำร้อนขึ้น ขดลวดจะถูกติดตั้งแบบแยกส่วน และในอุปกรณ์ดังกล่าวจะรักษาสมดุลระหว่างพลังงานจากเครือข่ายและการแลกเปลี่ยนความร้อน
นักวิทยาศาสตร์ถูกท้าทายอย่างต่อเนื่องเพื่อลดการสูญเสียพลังงานและค้นหาวิธีที่ดีที่สุดและแผนงานที่มีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับการดำเนินการเพื่อลดผลกระทบจากความร้อนของกระแสไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ใช้วิธีการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าระหว่างการส่งกำลัง ซึ่งจะช่วยลดความแรงของกระแสไฟ แต่วิธีนี้ก็ลดความปลอดภัยในการทำงานของสายไฟไปพร้อม ๆ กัน
งานวิจัยอีกเรื่องคือการเลือกลวด ท้ายที่สุดการสูญเสียความร้อนและตัวบ่งชี้อื่น ๆ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของพวกมัน นอกจากนี้ในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ทำความร้อนจะมีการปล่อยพลังงานจำนวนมาก ดังนั้นเกลียวจึงทำมาจากวัสดุที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อการนี้ สามารถรับน้ำหนักวัสดุได้สูง
อพาร์ทเมนท์ฟิวส์
ฟิวส์พิเศษถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการป้องกันและความปลอดภัยของวงจรไฟฟ้า ส่วนหลักคือลวดที่ทำจากโลหะหลอมต่ำ มันทำงานในจุกพอร์ซเลนมีเกลียวและหน้าสัมผัสอยู่ตรงกลาง จุกไม้ก๊อกถูกใส่เข้าไปในตลับซึ่งอยู่ในกล่องลายคราม
ลวดตะกั่วเป็นส่วนหนึ่งของโซ่ทั่วไป หากผลกระทบทางความร้อนของกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่วนตัดขวางของตัวนำจะไม่ทนต่อและจะเริ่มละลาย ด้วยเหตุนี้ เครือข่ายจะเปิดขึ้น และการโอเวอร์โหลดในปัจจุบันจะไม่เกิดขึ้น
อาร์คไฟฟ้า
อาร์คไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพพอสมควร ใช้เชื่อมโครงสร้างโลหะ และยังทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงอันทรงพลัง
อุปกรณ์มีพื้นฐานมาจากสิ่งต่อไปนี้ นำแท่งคาร์บอนสองอันมาต่อสายไฟแล้วต่อเข้ากับตัวยึดฉนวน หลังจากนั้นแท่งจะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสซึ่งให้แรงดันไฟน้อย แต่ออกแบบมาสำหรับกระแสไฟขนาดใหญ่ เชื่อมต่อลิโน่ ห้ามมิให้เปิดถ่านหินในเครือข่ายเมืองเนื่องจากอาจทำให้เกิดไฟไหม้ได้ หากคุณสัมผัสถ่านหินอันหนึ่งกับอีกก้อนหนึ่ง คุณจะเห็นได้ว่าถ่านนั้นร้อนแค่ไหน ไม่ควรมองที่เปลวไฟนี้ เพราะมันเป็นอันตรายต่อดวงตา อาร์คไฟฟ้าใช้ในเตาหลอมโลหะ เช่นเดียวกับในอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่ทรงพลัง เช่น สปอตไลท์ เครื่องฉายภาพยนตร์ ฯลฯ
