किसी भी चालक में गति करते हुए विद्युत धारा उसमें कुछ ऊर्जा स्थानांतरित करती है, जिससे चालक गर्म हो जाता है। ऊर्जा हस्तांतरण अणुओं के स्तर पर किया जाता है: कंडक्टर के आयनों या परमाणुओं के साथ वर्तमान इलेक्ट्रॉनों की बातचीत के परिणामस्वरूप, ऊर्जा का कुछ हिस्सा बाद वाले के साथ रहता है।
धारा के ऊष्मीय प्रभाव से चालक के कणों की गति तेज होती है। तब इसकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है और गर्मी में बदल जाती है।
गणना सूत्र और उसके तत्व
धारा के ऊष्मीय प्रभाव की पुष्टि विभिन्न प्रयोगों द्वारा की जा सकती है, जहाँ धारा का कार्य आंतरिक चालक ऊर्जा में जाता है। उसी समय, उत्तरार्द्ध बढ़ता है। फिर कंडक्टर इसे आसपास के पिंडों को देता है, यानी कंडक्टर को गर्म करके गर्मी हस्तांतरण किया जाता है।
इस मामले में गणना का सूत्र इस प्रकार है: A=UIt.
ऊष्मा की मात्रा को Q से निरूपित किया जा सकता है। फिर Q=A या Q=UIt। यह जानते हुए कि यू=आईआर,यह Q=I2Rt निकला, जिसे जूल-लेन्ज़ नियम में तैयार किया गया था।
धारा की तापीय क्रिया का नियम - जूल-लेन्ज़ नियम
विद्युत प्रवाहित करने वाले कंडक्टर का अध्ययन कई वैज्ञानिकों ने किया है। हालांकि, सबसे उल्लेखनीय परिणाम इंग्लैंड के जेम्स जूल और रूस के एमिल ख्रीस्तियानोविच लेन्ज़ द्वारा प्राप्त किए गए थे। दोनों वैज्ञानिकों ने अलग-अलग काम किया और प्रयोगों के परिणामों के आधार पर निष्कर्ष एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से निकाले गए।
उन्होंने एक नियम निकाला है जो आपको कंडक्टर पर करंट की क्रिया के परिणामस्वरूप प्राप्त गर्मी का अनुमान लगाने की अनुमति देता है। उन्होंने इसे जूल-लेन्ज़ नियम कहा।
आइए व्यवहार में धारा के ऊष्मीय प्रभाव पर विचार करें। निम्नलिखित उदाहरण लें:
- एक नियमित प्रकाश बल्ब।
- हीटर्स।
- अपार्टमेंट में फ्यूज।
- इलेक्ट्रिक आर्क।
तापदीप्त बल्ब
धारा के ऊष्मीय प्रभाव और कानून की खोज ने इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विकास में योगदान दिया और बिजली के उपयोग के अवसरों में वृद्धि की। शोध के परिणामों को कैसे लागू किया जाता है, इसे एक साधारण गरमागरम प्रकाश बल्ब के उदाहरण में देखा जा सकता है।
इसे इस तरह से डिजाइन किया गया है कि टंगस्टन तार से बना एक धागा अंदर खींच लिया जाता है। यह धातु उच्च प्रतिरोधकता के साथ दुर्दम्य है। प्रकाश बल्ब से गुजरने पर विद्युत धारा का ऊष्मीय प्रभाव होता है।
कंडक्टर की ऊर्जा गर्मी में बदल जाती है, सर्पिल गर्म हो जाता है और चमकने लगता है। प्रकाश बल्ब का नुकसान बड़े ऊर्जा नुकसान में निहित है, क्योंकि केवल के कारणऊर्जा का एक छोटा सा हिस्सा, यह चमकने लगता है। मुख्य भाग बस गर्म हो जाता है।
इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, एक दक्षता कारक पेश किया गया है, जो बिजली में संचालन और रूपांतरण की दक्षता को प्रदर्शित करता है। करंट की दक्षता और तापीय प्रभाव का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है, क्योंकि इस सिद्धांत के आधार पर कई उपकरण बनाए जाते हैं। काफी हद तक, ये हीटिंग डिवाइस, इलेक्ट्रिक स्टोव, बॉयलर और इसी तरह के अन्य डिवाइस हैं।
हीटिंग उपकरणों का उपकरण
आमतौर पर, हीटिंग के लिए सभी उपकरणों के डिजाइन में एक धातु सर्पिल होता है, जिसका कार्य हीटिंग होता है। यदि पानी को गर्म किया जाता है, तो कॉइल को आइसोलेशन में स्थापित किया जाता है, और ऐसे उपकरणों में नेटवर्क से ऊर्जा और हीट एक्सचेंज के बीच संतुलन बना रहता है।
विद्युत धारा के ऊष्मीय प्रभाव को कम करने के लिए वैज्ञानिकों को ऊर्जा के नुकसान को कम करने और उनके कार्यान्वयन के लिए सर्वोत्तम तरीके और सबसे कुशल योजनाओं को खोजने के लिए लगातार चुनौती दी जाती है। उदाहरण के लिए, पावर ट्रांसमिशन के दौरान वोल्टेज बढ़ाने की एक विधि का उपयोग किया जाता है, जिससे वर्तमान ताकत कम हो जाती है। लेकिन यह विधि, साथ ही, बिजली लाइनों के संचालन की सुरक्षा को कम करती है।
अनुसंधान का एक अन्य क्षेत्र तार चयन है। आखिरकार, गर्मी का नुकसान और अन्य संकेतक उनके गुणों पर निर्भर करते हैं। इसके अलावा, हीटिंग उपकरणों के संचालन के दौरान, बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। इसलिए, सर्पिल इस उद्देश्य के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन की गई सामग्रियों से बने होते हैं, जो उच्च भार, सामग्री को सहन करने में सक्षम होते हैं।
अपार्टमेंट फ़्यूज़
विद्युत सर्किट की सुरक्षा और सुरक्षा में सुधार के लिए विशेष फ़्यूज़ का उपयोग किया जाता है। मुख्य भाग कम पिघलने वाली धातु से बना तार है। यह एक चीनी मिट्टी के बरतन कॉर्क में चलता है, इसमें एक पेंच धागा और केंद्र में एक संपर्क होता है। कॉर्क को पोर्सिलेन बॉक्स में स्थित कार्ट्रिज में डाला जाता है।
सीसा तार एक सामान्य श्रृंखला का हिस्सा है। यदि विद्युत प्रवाह का ऊष्मीय प्रभाव तेजी से बढ़ता है, तो कंडक्टर का क्रॉस सेक्शन सहन नहीं करेगा, और यह पिघलना शुरू हो जाएगा। इसके परिणामस्वरूप, नेटवर्क खुल जाएगा, और वर्तमान ओवरलोड नहीं होगा।
विद्युत चाप
विद्युत चाप विद्युत ऊर्जा का काफी कुशल कनवर्टर है। इसका उपयोग धातु संरचनाओं को वेल्डिंग करते समय किया जाता है, और यह एक शक्तिशाली प्रकाश स्रोत के रूप में भी कार्य करता है।
डिवाइस निम्नलिखित पर आधारित है। दो कार्बन रॉड लें, तारों को कनेक्ट करें और उन्हें इंसुलेटिंग होल्डर में लगाएं। उसके बाद, छड़ एक वर्तमान स्रोत से जुड़े होते हैं, जो एक छोटा वोल्टेज देता है, लेकिन एक बड़े प्रवाह के लिए डिज़ाइन किया गया है। रिओस्तात कनेक्ट करें। शहर के नेटवर्क में कोयले को चालू करना मना है, क्योंकि इससे आग लग सकती है। यदि आप एक कोयले को दूसरे को छूते हैं, तो आप देख सकते हैं कि वे कितने गर्म हैं। इस लौ को न देखना ही बेहतर है, क्योंकि यह आंखों के लिए हानिकारक है। विद्युत चाप का उपयोग धातु गलाने वाली भट्टियों के साथ-साथ स्पॉटलाइट, मूवी प्रोजेक्टर आदि जैसे शक्तिशाली प्रकाश उपकरणों में किया जाता है।
