Электр тогының жылулық қуаты және оның практикалық қолданылуы

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:33

Өткізгіштің қызу себебі металдың молекулалық торының иондарымен бөлшектердің ретті соқтығысуы кезінде оның ішінде қозғалатын электрондардың энергиясы (басқаша айтқанда ток энергиясы) болып табылады. элемент энергияның жылы түріне немесе Q түрленеді, сондықтан «жылулық қуат» ұғымы «» қалыптасады.

Токтың жұмысы SI бірліктерінің халықаралық жүйесі арқылы өлшенеді, оған джоуль (Дж) қолданады, ток күші «ватт» (Вт) ретінде анықталады. Тәжірибеде жүйеден ауытқып, олар токтың жұмысын өлшейтін жүйеден тыс бірліктерді де пайдалана алады. Олардың ішінде ватт-сағат (Вт × сағ), киловатт-сағат (қысқартылған кВт × сағ) бар. Мысалы, 1 Вт сағ нақты қуаты 1 ватт және бір сағат уақыт ұзақтығы бар токтың жұмысын білдіреді.

Егер электрондар металдан жасалған қозғалмайтын өткізгіштің бойымен қозғалатын болса, бұл жағдайда түзілетін токтың барлық пайдалы жұмысы металл құрылымын қыздыруға бөлінеді және энергияның сақталу заңының ережелеріне сүйене отырып, мұны Q=A=IUt=I 2^Rt=(U2^{/R)t формуласымен сипаттауға болады. Мұндай қатынас белгілі Джоуль-Ленц заңын дәл көрсетеді. Тарихи тұрғыдан оны алғаш рет ғалым эмпирикалық жолмен анықтаған19 ғасырдың ортасында Д. Джоуль, сонымен қатар одан тәуелсіз басқа ғалым – Э. Ленц. Жылу қуаты 1873 жылы орыс инженері А. Ладыгин қарапайым қыздыру шамын ойлап тапқаннан бері техникалық дизайнда практикалық қолдануды тапты.}

Токтың жылу қуаты бірқатар электр аспаптары мен өнеркәсіптік қондырғыларда, атап айтқанда, жылу өлшейтін аспаптарда, жылыту типті электр плиталарында, электр дәнекерлеу және инвентарлық жабдықтарда, электр жылыту эффектісі бойынша тұрмыстық аспаптарда қолданылады. өте таралған - қазандықтар, дәнекерлеу үтіктері, шәйнектер, үтіктер.

Тамақ өнеркәсібінде жылу эффектісін табады. Пайдаланудың жоғары үлесімен жылу қуатына кепілдік беретін электр контактілі жылыту мүмкіндігі қолданылады. Белгілі бір дәрежеде кедергісі бар тамақ өніміне әсер ететін ток және оның жылулық қуаты ондағы біркелкі қызуды тудыратындықтан туындайды. Шұжықтардың қалай өндірілетініне мысал келтіре аламыз: арнайы диспенсер арқылы тартылған ет қабырғалары бір уақытта электрод қызметін атқаратын металл қалыптарға түседі. Мұнда өнімнің бүкіл ауданы мен көлемі бойынша тұрақты қыздырудың біркелкілігі қамтамасыз етіледі, белгіленген температура сақталады, тағамдық өнімнің оңтайлы биологиялық құндылығы сақталады, осы факторлармен бірге технологиялық жұмыстардың ұзақтығы және энергия шығыны сақталады. ең кіші.

Меншікті жылуэлектр тогының қуаты (ω), басқаша айтқанда, белгілі бір уақыт бірлігінде көлем бірлігіне бөлінетін жылу мөлшері келесідей есептеледі. Өткізгіштің көлденең қимасы dS, ұзындығы dl ток бағытына параллель және кедергісі R=p(dl/dS), dV=dSdl теңдеулерін құрайтын өткізгіштің элементар цилиндрлік көлемі (dV).

Джоуль-Ленц заңының анықтамаларына сәйкес, біз алған көлемдегі бөлінген уақыт (dt) үшін dQ=I²Rdt тең жылу деңгейі=p(dl/dS)(jdS)²dt=pj²dVdt. Бұл жағдайда ω=(dQ)/(dVdt)=pj² және осы жерде Ом заңын қолданып j=γE ток тығыздығын және p=1/γ қатынасын белгілейміз. бірден ω=jE=γE^{2 өрнегін алыңыз.} Ол дифференциалды түрде Джоуль-Ленц заңының түсінігін береді.