Efectul Joule (numit si efectul electrocaloric sau efectul electrotermic) [616001]

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICA

EFECTUL JOULE

STUDENT: [anonimizat]
2016

Efectul Joule (numit si efectul electrocaloric sau efectul electrotermic)
repre zinta fenomenul fizic de incalzire a corpurilor la trecerea curentului electric
prin ele. Efectul Joule se opune trecerii curentului prin corpuri cu structura
cristalina si cu electroni liberi pentru a pastra legaturile dintre electroni stabile.
Acest efec t „de opunere” conduce la o disipare de energie si deci la incalzirea
materialului prin care trece curentul electric.
Efectul Joule este un fenomen fizic, ceea ce implica faptul ca toate
consecintele sale nu pot fi reversibile sau inlaturate. Consecintel e sale sunt atât
negative (daunatoare) cat si pozitive (folositoare). Oamenii au cautat sa
foloseasca acest efect, care face parte din viata de zi cu zi a fiecaruia si au
incercat sa -i inlature consecintele daunatoare.
Efectul poarta numele fizicianului englez James Prescott Joule(1818 -1889),
care a facut numeroase cercetari in domeniul electricitatii si al termodinamicii. In
cursul investigatiilor sale despre caldura emisa intr -un circuit electric, a formulat
o lege, cunoscuta sub numele de legea lui Jou le: cantitatea de caldura Q degajata
la trecerea curentului electric printr -un conductor este direct proportionala cu
rezistenta R a conductorului, cu patratul intensitatii curentului si cu timpul t
considerat. Expresia matematica a legii este: Q=R*I*I*t.

Consecinte daunatoare sunt : – incalzirea oricarui conductor parcurs de
curent: masinile electrice se incalzesc foarte rapid si suprafetele necesita sa fie
marite in dimensiune pentru a rezista la trecerea curentului, pentru ca cu cat
suprafata este mai mare cu atât rezistenta este mai mica, iar cu cat rezistivitatea
materialului este mai mare si rezistenta creste (R=O*l/S);
–in transportul energiei electrice prin stalpii de inalta tensiune, efectul Joule
duce la pierderi de energie elect rica .

Insa consecintele pozitive ale efectului Joule sunt in numar mult mai mare
decat cele negative. Majoritatea aplicatiilor efectului Joule se refera la aparate de
uz casnic, deci la anumite facilitati care confera mai multa usurinta vieții omului.
Astfel, unele dintre cele mai cunoscute aplicatii aleefectului Joule sunt: resoul,
fierul de calcat, radiatoarele, fierbatorul electric, masina de spalat, uscatorul de
par, bricheta de la automobile si unele instrumente de masura a temperaturii.
Toate aceste aparate functioneaza in urma aparitiei efectului Joule după un
principiu relativ simplu: la trecerea curentului, in interiorul fiecarui aparat exista
un conductor prin care trece curentul electric. Datorita efectului Joule apare
cresterea de tempera tura, pe care fiecare aparat o foloseste cu un anumit scop.

RADIATORUL
Aparatele care sunt folosite in general pentru pentru a transfera caldura din
sistemul de incalzire catre suprafata care trebiue inacalzita sunt numite in limbajul
uzual radiatoare . Radiatoarele obsnuite sunt alcatuite dintr -o serie de placi de fier
sau din fire care au o suprafata totala relativ mare.
Folosirea electricitatii pentru incalzire este o practica care devine tot mai
frecventa spre sfarsitul secolului xx nu numai in lo cuinte private ci si in cladiri
publice. Incalzirea electrica costa in general mai multdecat energia obtinuta prin
arderea combustibililor, dar are avantajul ca este o procedura mai curata si
necesita un spatiu mult mai redus pentru a functiona. Elementele de incalzire sau
firele pot fi amplasate in interiorul sau pe suprafata peretelui, sub pervazul
ferestrelor sau chiar sub podea sau in tavan, in cazul in care este dorita obtinerea
unor temperaturi mai reduse. Costurile totale ale inacalzirii electrice po t fi reduse
substantialprin folosirea unor dispozitive care transfera caldura dintr -o zona mai
calda intr -o zona mai rece prin folosirea energiei mecanice.

Radiatoarele electrice au in componenta o rezistenta electrica, care
transforma energia electrica in energie termica. Energia termica este transferata
unui agent intermediar, care se prezinta in stare lichida solida sau gazoasa si care
se incalzeste, putand fi asftel folosit in scopuri diverse.
Cele mai frecvente exemple de radiatoare sunt: calorife rul electric,
radiatorul, aeroterma.

RESOUL
Resoul este un aparat de uz casnic folosit pentru pregatirea hranei sau
pentru incalzire. Resoul are in componenta o rezistenta electrica care transforma
direct energia electrica in energie termica, fara a f olosi un agent intermediar (cum
se intampla in cazul radiatoarelor). De fapt, resoul este o forma rudimentara a
radiatorului.

AEROTERMA
Aeroterma este un aparat de uz casnic folosita la incalzirea unor spatii
reduse. Aeroterma transforma energia el ectrica in energie termica pe care o
transfera aerului. Aerul este incalzit de catre rezistenta si vehiculat de un
ventilator. Pe principiul aerotermei functioneaza si uscatotul de par (pheon -ul),
care este de fapt o aeroterma in „miniatura”.

FIERUL DE CALCAT
Fierul de calcat este un aparat de uz casnic folosit pentru netezirea
imbracamintii din panza. In cazul fierului de calcat curentul electric trece printr -o
rezistenta electrica, de diferite forme si dimensiuni. Aceasta rezistenta transforma
energi a electrica in energie termica si o transfera unei talpi confectionata dintr -un
material cu grad de conductibilitate ridicat. Astfel talpa se incalzeste intr -un
interval de timp foarte redus.
Temperatura talpii fierului de calcat este controlata de unter mostat, prin
reglarea caruia se obtin diferie valori ale temperaturii talpii (diferentele de
temperatura sunt necesare datorita diferitei temperaturi pe care o pot suporta
materialele de confectii). După incalzirea talpii, fierul de calcat este pregatit
pentru a putea fi intrebuintat la netezirea hainelor.

MASINA DE SPALAT
Masina de spalat este un aparat de uz casnic folosit la curatarea hainelor. Ea
are in componenta o rezistenta electrica comandata de un bloc electronic care
transforma energia electrica in energie termica, transferand -o pe aceasta din urma
apei folosita in procesul tehnologic de spalat.

In toate aparatele mentionate mai sus, caldura este produsa in urma aparitiei
efectului Joule. Deci, chiar daca are si consecinte daunatoare efectul Joule
usureaza si confera (in mod indirect) confort vieții omului.