efectele+termice+ale+curentului+electric

Efectul termic
Efectul termic (denumit şi efect Joule-Lenz) este reprezentat de disiparea căldurii într-un conductor traversat de un curent electric. Aceasta se datorează interacţiunii particulelor curentului (de regulă [|electroni]) cu atomii conductorului, interacţiuni prin care primele le cedează ultimilor din [|energia lor cinetică], contribuind la mărirea agitaţiei termice în masa conductorului.

Aplicaţii industriale
Produsele folosite la încălzirea industrială, precum şi pentru uzul casnic, funcţionează pe baza efectului Joule-Lenz. Elementul de circuit comun în construcţia acestor produse este un rezistor (sau mai multe, grupate adecvat) în care se dezvoltă efectul Joule al curentului electric. Rezistorul său (elementul rezistiv care disipă căldura) este realizat din nicrom, feronicrom, fecral, kanthal, cromal ş.a. Aceste materiale sunt rezistente la temperaturi mari, au rezistivitate electrică ridicată şi un coeficient mare de temperatură al rezistivităţii. Efectul termic al curentului electric are multiple aplicaţii industriale: cuptoarele încălzite electric, tăierea metalelor, sudarea cu arc electric etc. Arcul electric este un curent electric de mare intensitate. La separarea sub sarcină electrică a două piese metalice în contact, densitatea de curent creşte foarte mult datorită micşorării zonelor de contact, pe măsura depărtării pieselor şi datorită tensiunii electromotoare (t.e.m.) de autoinducţie care ia naştere la întreruperea curentului. Datorită efectului Joule-Lenz foarte puternic, metalul este topit local şi vaporizat. În condiţiile existenţei vaporilor metalici şi a contactelor puternic încălzite, aerul dintre contacte se ionizează şi ia naştere o plasmă fierbinte cu temperaturi de cca. 6.000–7.000 K. Sub acţiunea diferenţei de potenţial dintre contacte plasma se deplasează, formând arcul electric; deci curentul electric continuă să existe şi după întreruperea mecanică a circuitului. Din procesele de recombinare ale purtătorilor de sarcină, arcul electric eliberează energie sub formă de radiaţii luminoase intense. La sudarea metalelor, arcul electric se formează între un electrod şi piesa de sudat; tăierea metalelor se realizează prin topire locală cu arc electric, iar la întreruperea circuitelor electrice arcul este stins prin metode şi dispozitive speciale care favorizează procesele de deionizare în coloana de arc. La întrerupătorul cu pârghie, pentru a se evita topirea sau distrugerea parţială prin arc electric a pieselor de contact, între acestea se montează în paralel un condensator. Condensatorul se încarcă şi preia energia eliberată de câmpul magnetic prin curentul de autoinducţie, fără a se mai produce un arc electric. Când un material conductor este plasat într-un câmp magnetic alternativ, curenţii induşi determină încălzirea materialului. La frecvenţe mari încălzirea este mai pronunţată la suprafaţa materialului conductor; efectul este utilizat la tratamente superficiale ale metalelor şi pentru lipire. Cuptoarele electrice se utilizează şi pentru topirea metalelor. Dacă un dielectric este introdus între două armături plane, alimentate în curent alternativ, acesta se încălzeşte din cauza pierderilor de polarizare. Fenomenul este utilizat pentru topirea maselor plastice, la încălzirea îmbinărilor din lemn, la încălzirea alimentelor în cuptoarele cu microunde ş.a. Calculul la încălzirea produsă de trecerea curentului electric prin conductoarele aparatelor şi maşinilor electrice este foarte important: încălzirea nu trebuie să afecteze stabilitatea termică a materialelor izolatoar.