Surse de energie [632062]

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCUR ESTI

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICA

Surse de energie

EFECTUL JOULE – LENZ

Student: [anonimizat]: 121 A

Introducere

Efectul termic al curentului electric (efectul Joule -Lenz) este
reprezentat de disiparea caldurii intr -un conductor traversat de un
curent electric.Acesta se datoreaza interact iunii particulelor curentului
(electroni) cu atomii conductorului, interactiuni prin care prim ele le
cedeaza ultimilor din energia cinetica, contribuind la marirea agitatiei
termice in masa conductorului.
Efectul Joule -Lenz se opune trecerii curentului pri n corpuri cu
structura cristalina si cu electroni liberi pentru a pastra legaturile dintre
electroni stabile.Acest efect de opunere conduce la o disipare de
energie si deci la incalzirea materialului prin care trece curentul electric.
Efectul poarta numele fiz icianului englez James Prescott
Joule(1818 -1889) ,
care in cursul investigatiilor sale despre caldura emisa intr -un circuit
electric, a formulat o lege,cunoscuta sub numele de legea lui Joule:
cantitatea de caldur a 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:
Q=R*I2*t

Consecinetele efectului Joule -Lenz

❖ Consecinte pozitiv e:
Majoritatea aplicatiilor efectului Joule se refera la aparate de uz casnic.
Unele dintre cele mai cunoscute aplicatii ale efectului Joule sunt: resoul,
fierul de calcat, radiatoarele, fierbatorul electric, uscatorul de par.
Toate aceste aparate function eaza in urma aparitiei efectului Joule: la
trecerea curentului, in interiorul fiecarui aparat exista un conductor prin
care trece curentul electric , rez ultand o crestere de temperatura , pe care
fiecare aparat o foloseste cu un anumit scop.

❖ Consecinte ne gative :
Incalzirea oricarui conductor parcurs de curent: masinile electrice se
incalzesc rapid si suprafetele necesita sa fie marite in dimensiune pentru a
rezista la trecerea curentului. Cu cat suprafata este mai mare cu atat
rezistenta este mai mica, iar cu cat rezistivitatea materialului este mai mare
si rezistenta creste.
In transportul energiei electrice prin stalpii de tensiune, efectul Joule duce
la pierderi de energie electrica.

Aplicatii ale efectului Joule -Lenz

Aplicatii industriale

➢ Sudarea cu arc electric
Arcul electric este un curent electric de mare intensitate. La separarea sub
sarcina electrica a doua piese metalice in contact, densitatea de curent creste
foarte mult datorita micsorarii zonelor de contact , pe masura departarii
pieselor si datorita tensiunii electromotoare de autoinductie care ia nastere la
intreruperea curentului.
Datorita efectului Joule -Lenz foarte puternic, metalul este topit local si
vaporizat.In conditiile existentei vaporilor metalici si a contactelor puter nic
incalzite, aerul dintre contacte se ionizeaza si ia nastere o plasma fierbinte cu
temperaturi de aproximativ 6.000 -7.0000K. Sub actiunea diferentei de
potential dintre contacte, plasma se deplaseaza, formand arcul electric.
La sudarea metalelor, arcul electric se formeaza intre un electrod si piesa de
sudat.
➢ Taierea metalelor
Se realizeaza prin topire locala cu arc electric,iar la intreruperea circuitelor
electrice arcul este stins prin metode si dispositive speciale care favorizeaza
procesele de deio nizare in coloana de arc. La intrerupatorul cu parghie,
pentru a se evita topirea sau distrugerea partiala prin arc electric a pieselor
de contact, intre acestea se monteaza in paralel un condensator.
Condensatorul se incarca si preia energia eliberata de campul magnetic prin
curentul de autoinductie, fara a se mai produce un arc electric.
➢ Cuptoarele electrice
Daca un dielectric este introdus intre doua armaturi plane, alimentate in
curent alternativ, acesta se incalzeste din cauza pierderilor de polarizare.

Fenomenul este utilizat pentru topirea maselor plastic, la incalzirea
alimentelor in cuptorele cu microun de, etc. 1

Exemple practice ale efectului Joule Lenz

➢ Fierul de calcat
In cazul fierului de calcat curentul electric trece printr -o rezistenta electrica,
de diferite forme si dimensiuni .Aceasta rezistenta transforma energia
electrica in energie termica si o transfera unei placi confectionata dintr -un
material cu grad de conductibilitate ridicat.Temperatura placii este
controlata de un termostat, prin reglarea caruia se obtin diferite valori.

➢ Masina de spalat
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.

➢ Resoul
Resoul are in compo nenta o rezistenta electrica care trasforma direct
energia electrica in energie termica.

➢ Aeroterma
Aeroterma transforma energia electrica in energie termica pe care o
transfera aerului.Aerul este incalzit de catre rezistenta si vehiculat de un
ventilat or.

Bibliografie
1. https://ro.wikipedia.org/wiki/Efectele_curentului_electric