Цеплавая магутнасць электрычнага току і яе практычнае прымяненне

Прычына награвання правадыра крыецца ў тым, што энергія якія рухаюцца ў ім электронаў (іншымі словамі, энергія току) пры паслядоўным сутыкненні часціц з іёнамі малекулярнай рашоткі металічнага элемента пераўтворыцца ў цёплы тып энергіі, або Q, так утворыцца паняцце «цеплавая магутнасць».

Працу току вымераюць з дапамогай міжнароднай сістэмы адзінак СІ, ужываючы да яе джоўль (Дж), магутнасць току вызначаюць як «ват» (Вт). Адыходзячы ад сістэмы на практыцы, могуць прымяняць у тым ліку і пазасыстэмныя адзінкі, вымяраюць працу току. Сярод іх ват-гадзіна (Вт × ч), кілават-гадзіну (скарочана кВт × г). Напрыклад, 1 Вт × ч пазначае працу току з удзельнай магутнасцю 1 ват і працягласцю часу на адну гадзіну.

Калі электроны рухаюцца па нерухомым правадыру з металу, у гэтым выпадку ўся карысная праца выпрацоўваемага току размяркоўваецца на награванне металічнай канструкцыі, і, зыходзячы з палажэнняў закона захавання энергіі, гэта можна апісаць формулай Q = A = IUt = I ² Rt = (U ² / R) * t. Такія суадносіны з дакладнасцю выказваюць вядомы закон Джоўля-Ленца. Гістарычна ён упершыню быў вызначаны дасведчаным шляхам навукоўцам Д. джоўль ў сярэдзіне 19-га стагоддзя, і ў той жа час незалежна ад яго яшчэ адным навукоўцам - Э.Ленцем. Практычнае прымяненне цеплавая магутнасць знайшла ў тэхнічным выкананні з вынаходкі ў 1873 годзе рускім інжынерам А. Ладыгіна звычайнай лямпы напальвання.

Цеплавая магутнасць току задзейнічаецца ў цэлым шэрагу электрычных прыбораў і прамысловых установак, а менавіта, у цеплавых вымяральных прыборах, награвальнага тыпу электрычных печках, электросварочное і инвенторной апаратуры, вельмі распаўсюджаны бытавыя прыборы на электрычным награвальным эфекце - кіпяцільнікі, паяльнікі, чайнікі, прасы.

Знаходзіць сябе цеплавой эфект і ў харчовай прамысловасці. З высокай доляй выкарыстання прымяняецца магчымасць электракантактнага нагрэву, што гарантуе цеплавая магутнасць. Ён абумоўліваецца тым, што ток і яго цеплавая магутнасць, аказваючы ўплыў на харчовы прадукт, які валодае пэўнай ступенню супраціву, выклікае ў ім раўнамернае разаграванне. Можна прывесці ў прыклад тое, як вырабляюцца каўбасныя вырабы: праз адмысловы дазатар мясной фарш паступае ў металічныя формы, сценкі якіх адначасова служаць электродамі. Тут забяспечваецца пастаянная раўнамернасць нагрэву па ўсёй плошчы і аб'ёму прадукту, падтрымліваецца зададзеная тэмпература, захоўваецца аптымальная біялагічная каштоўнасць харчовага прадукта, разам з гэтымі фактарамі працягласць тэхналагічных работ і выдатак энергіі застаюцца найменшымі.

Удзельная цеплавая магутнасць электрычнага току (ω), іншымі словамі - колькасць цеплыні, што вылучаецца ў адзінцы аб'ёму за пэўную адзінку часу, разлічваецца наступным чынам. Элементарны цыліндрычны аб'ём правадыра (dV), з папярочным правадніковыя перасекам dS, даўжынёй dl, паралельнай кірунку току, і супрацівам складаюць ўраўненні R = p (dl / dS), dV = dSdl.

Згодна з вызначэньняў закона Джоўля-Ленца, за адведзенае час (dt) ва ўзятым намі аб'ёме вылучыцца ўзровень цеплыні, роўны dQ = I ² Rdt = p (dl / dS) (jdS) ² dt = pj ² dVdt. У такім выпадку ω = (dQ) / (dVdt) = pj ² і, ужываючы тут закон Ома для ўстанаўлення шчыльнасці току j = γE і суадносіны p = 1 / γ, мы адразу атрымліваем выраз ω = jE = γE ^2. Яно ў дыферэнцыяльнай форме дае паняцце пра закон Джоўля-Ленца.