Dzheyms Preskott Dzhoul (stânga) și Emiliy Hristianovich Lents (dreapta)
Incalzitoare electrice de toate tipurile posibile folosite de omenire timp de secole, datorită proprietății unui curent electric pentru a genera căldură atunci când trece prin conductor. Acest fenomen are un factor negativ și - supraîncălzită de cabluri din cauza curent prea mare a fost de multe ori cauza scurtcircuitelor și incendii. Căldura de funcționare a curentului electric a fost studiat într-un curs de școală fizică, dar mulți au uitat că de cunoștințe.
Pentru prima dată dependența de eliberare a căldurii din puterea curentului electric a fost formulată și este definită matematic de James Joule în 1841, și mai târziu, în 1842, indiferent de el, Emilem Lentsem. În onoarea acestor fizicieni, și a fost numit Joule-Lenz folosit pentru a calcula încălzitoarele electrice și pierderea puterii la generarea de căldură în liniile electrice.
Determinarea Joule - Lenz
Definiția verbală, în conformitate cu legea lui Joule și cercetarea lui Lenz este după cum urmează:
Cantitatea de căldură eliberată într-o anumită măsură, atunci când fluxul de curent conductor este direct proporțională cu multiplicarea densității curentului electric și intensitatea câmpului electric
Într-o formulă această lege este după cum urmează:
Exprimarea Joule legii - Lenz
Așa cum este descris mai sus, opțiunile sunt rareori folosite în viața de zi cu zi, și, având în vedere că aproape toate de eliberare calcule de uz casnic de căldură din funcționarea curentului electric în legătură cu fire subțiri (cabluri, fire, filamente, cabluri, căile conductoare de pe placa, și așa mai departe. P.), utilizând încălzirea joule cu formula prezentată în formă integrală:
Forma integrată a legii
Definiția verbală a încălzirii Joule este:
Definiția verbală a Joule legii - Lenz
Dacă presupunem că puterea actuală și rezistența conductorului nu se modifică în timp, Joule - Legea lui Lenz poate fi scrisă într-o formă simplificată:
Aplicarea legii și algebrice transformările lui Ohm, obținem echivalentul cu formula prezentată mai jos:
Expresii echivalente de căldură în conformitate cu legea lui Ohm
Aplicarea și semnificația practică a legii Joule - Lenz
Studiile privind căldura Joule și prin muncă Lenz curent electric înțelegere științifică semnificativ avansată a proceselor fizice și formulele de bază derivate nu s-au schimbat și sunt încă utilizate în prezent în diferite domenii ale științei și tehnologiei. În domeniul ingineriei electrice, există mai multe probleme tehnice, în cazul în care cantitatea de căldură eliberată de fluxul de curent este de mare importanță în calculul acestor parametri:
- Pierderea de căldură în linii electrice;
- Specificații sarme rețele de cabluri;
- Puterea termica (cantitatea de căldură) de încălzitoare electrice;
- Temperatura de comutare disjunctoare;
- Topirea fuse de temperatură;
- căldură diverse aparate electrice și elemente de radio.
Aparatele electrice care utilizează o performanță termică de curent
Efectul termic al curentului electric în rețeaua de cabluri electrice (ETL), nu este de dorit, din cauza pierderilor substanțiale de energie electrică la căldură.
Conform diferitelor rapoarte în liniile de putere se pierde până la 40% din totalul energiei electrice produse în lume. Pentru a reduce pierderile de energie electrică de transport pe distanțe lungi, pentru a ridica liniile de transmisie de tensiune, producând estimări ale derivaților cu formula Legii lui Joule - Lenz.
Diagrama tuturor pierderilor de putere posibile, printre care pierderea de căldură la liniile aeriene constituie partea leului (64%)
Calculul pierderilor de energie în liniile electrice
Ca un exemplu, putem lua un complot ipotetic al liniei de transmisie a puterii la stația de transformare. Deoarece conductorii de linie de transport și consumator de energie electrică (stații de transformare) conectate în serie. prin ele curge același I. curent Conform Joule luate în considerare aici - suma Lenz alocată firele de căldură QW (pierderea de căldură), se calculează după cum urmează:
Energia produsă de curent electric (Qc), în sarcina este calculată în conformitate cu legea lui Ohm:
Astfel, cu curenti egali în prima formulă poate fi inserat în locul I expresie Qc / Uc. deoarece I = Qc / Uc:
Dacă ignora dependența firului de rezistență la schimbările de temperatură, se poate presupune Rw neschimbat (constant). Astfel, cu un consum de energie constant al consumatorului (stația de transformare), firele de căldură într-o linie de transmisie este invers proporțională cu pătratul tensiunii la punctul final. Cu alte cuvinte, puterea de tensiune mai mare, mai puțin pierderile de energie.
Pentru transmiterea energiei electrice de înaltă tensiune necesită stâlp de înaltă tensiune mare de energie electrică
Dreptul muncii Joule - Lenz în casă
Aceste calcule sunt valabile și în casa în transmiterea energiei electrice pe distanțe scurte - cum ar fi de la turbina eoliană la invertor. În cazul în care sursa de alimentare autonomă este apreciată per watt generat de tensiune joasă de energie moară de vânt și ar putea fi mai avantajos să se ridice transformator de tensiune direct de turbina eoliană decât este cheltuit pe o secțiune mare a cablului, pentru a reduce pierderea de transmisie a puterii.
La o distanță semnificativă turbină eoliană de joasă tensiune în curent alternativ pentru a reduce pierderile de energie va fi mai profitabil pentru a se conecta printr-un transformator ridicător
sunt extrem de mici în cabluri rețelele naționale la distanță, pentru a reduce pierderile de căldură pentru a ridica tensiunea, astfel încât în calculul cablarea este considerat performanță termică a curentului în conformitate cu legea lui Joule - Lenz atunci când aleg firele de sectiuni transversale pentru încălzirea termică a acestora nu este adus la topire și de izolație contra incendiului și materialele din jur. Alegerea cablului pentru putere și calculele efectuate în conformitate cu secțiunea de cabluri de tabele și reglementările SAE, și sunt descrise în detaliu pe alte pagini ale acestei resurse.
Raportul dintre intensitatea curentului și a conductoarelor secțiune transversală
La calcularea elementelor de radio de temperatura de încălzire, banda bimetalică a disjunctorului sau siguranța utilizate Joule - Lenz în formă integrală, deoarece temperatura crește schimbările de rezistență ale acestor materiale. În aceste calcule complexe, de asemenea, să ia în considerare disiparea căldurii, căldura din alte surse de căldură, capacitatea termică proprie, și mulți alți factori.
Simularea pe calculator a dispozitivului de căldură semiconductoare
performanța termică utilă a curentului electric
Operațiunea de combustibil a curentului electric este utilizat pe scară largă în încălzitoare electrice, care utilizează o conexiune serie de conductoare cu rezistență diferită. Acest principiu funcționează după cum urmează: un conductor conectat în serie cu aceleași fluxuri de curent, deci, prin Joule - Lenz, de căldură să iasă în evidență mai mult din material conductor, cu o rezistență mare.
Spirala cu rezistență crescută este de încălzire, dar cablurile sunt reci
Astfel, cablul de alimentare și firele conductoare electrice rămân relativ reci, în timp ce elementul de încălzire este încălzit la o temperatură de emisie roșu. Ca material pentru conductorii elementelor de încălzire utilizate aliaje cu un conținut ridicat (în raport cu cupru și cabluri de aluminiu) rezistivitate - nicrom, constantan, tungsten și altele.
Lămpile cu incandescență incandescente sunt realizate din aliaje de wolfram refractare
În conexiune paralelă vor fi mai mulți conductori de căldură de pe elementul de încălzire cu rezistență mai mică, deoarece scade actuale relative învecinate crește componente de circuit. Ca un exemplu, două exemplu evident strălucire becuri de putere variabilă - lampa de căldură mai puternic și fluxul luminos mai mult.
curenți turbionari. curenți turbionari și aplicarea lor