Incalzirea unui conductor la trecera curentului de conductie-Efectul Joule-Lenz

Incalzirea unui conductor la trecera curentului de conductie-Efectul Joule-Lenz

Consideratiuni teoretice :

Legea lui Joule, cunoscuta si sub denumirea de Efectul Joule, este o lege a fizicii care exprima relatia caldurii generate de un curent care parcurge un conductor. Legea este exprimata astfel :

in care :

Q - caldura degajata, [Q]si  = J (joule)

I – intensitatea curentului electric [I]si = A (amper)

R – rezistivitatea electrica [R]si = Ω (ohm)

t – timpul [t]si = s (secunde)

La nivel atomic, efectul Joule este rezultatul miscarii electronilor si ciocnirea acestora cu atomii din conductor, efectuand un transfer de moment catre atom, marindu-i energia cinetica.

Concret, efectul Joule consta in cresterea temperaturii unui conductor ca un rezultat al rezistentei in urma parcurgerii acestuia de un curent electric.

Experimentul :

Se considera o placa de cupru de dimensiuni date, 1x1 m, si un decupaj de forma circulara de raza r=0.1 m.

REFERAT: Ce sa faceti inainte de inundatie? REFERAT: Executarea si receptionarea ancorajelor metalice tip inel-con si dorn

Camerele de stingere care echipeaza aparatele de inalta tensiune se realizeaza in multe variante care se pot grupa dupa solutia constructive si dupa principiul de functionare.In figura 17 sunt prezentate cateva tipuri de camere inguste de tip labirind in care stingerea arcului electric este favorizata de suflajul transversal sau lateral de ulei.

Figura14:

Camera de stingere larga.

Figura15:

Camera de stingere inguste.

Figura16:

Gratar pentru divizarea arcului:

1-piese de contact;

2-placa de cupru sau otel;

3-arc fragmentat.

Figura17:

Camere de stingere inguste,de tip labirint:

1-contact fix;2-conta

Pe una din laturi se ataseaza o tensiune de 0.1 V

Curentul electric genereaza incalzirea placii. Se analizeaza distributia de temperatura pe suprafata.

Se efectueaza o verificare pentru a stabili veridicitatea experimentului. Problema prezinta simetrie, deci fluxul de caldura « care intra » este numeric egal si de semn contrar cu fluxul termic « care iese ». Problema este verificata, precizia calculului fiind de 3 zecimale. Pentru acuratete in calcul se poate realiza o rafinare a suprafetei de lucru.

Se analizeaza variatia temperaturii in punctul (0.5 ;0.75) cand se modifica conductivitatea electrica si cea termica cu ½, ¼, 1/8, fata de cea de referinta, cea a cuprului.

Rezultatele sunt dispuse grafic :

Se remarca o crestere accentuata a temperaturii in timp, pana la atingerea unui palier. Odata atins palierul, vriatia temperaturii este mica.