Тепловое действие тока

Сопротивление проводников является причиной выделения в них тепла при прохождении тока любой величины, однако при токах, когда на каждый квадратный миллиметр поперечного сечения не очень толстого проводника приходится менее 1 а, заметного повышения его температуры не происходит. Число ампер, приходящееся на каждый квадратный миллиметр сечения проводника, называется плотностью тока Практикой установлены нормы плотности тока для медных проводников разного назначения, используемых в различных условиях их охлаждения в окружающей среде.

Средние плотности тока для изолированных и голых проводов в помещениях и на открытом воздухе приведены в табл. 3.

Таблица 3

Тепловое действие тока

Для проводов, намотанных в катушки, средняя норма плотности тока не должна превосходить 2 а/мм2, иначе катушки (или обмотки) будут перегреваться. В случае, если включение обмоток должно производиться лишь эпизодически и ненадолго (например, обмотки электрозвонка), плотность тока допустимо повысить до 5 а/мм2 и даже более.

При чрезмерном увеличении тока, проходящего через проводник данного диаметра, проводник расплавится. Это явление используется для устройства так называемых плавких предохранителей.

В табл. 4 указаны диаметры проволок из разных материалов, расплавляющихся при токах в 1, 2 и т. д. ампера (данные относятся к прямолинейно натянутым голым проволокам в спокойном воздухе). При других условиях, например когда проволока изолирована, расплавление произойдет при меньших токах, а если голую проволоку обдувать струей воздуха или поместить ее в масло, — при больших.

Таблица 4

Тепловое действие тока

Количественные расчеты перехода энергии электрического тока в энергию тепла производятся по формуле, выражающей закон Ленца,

Тепловое действие тока

Из курса начальной физики следует помнить, что энергия или работа равняется равномерно развиваемой мощности, умноженной на время ее действия.

Мощность электрического тока измеряется в ваттах, причем 1 вт= 1а × 1в.

Пользуясь формулой закона Ома, 1 в можно представить как 1 а × 1 ом, вследствие чего 1 вт= 1 а × 1 а×1 ом или, переходя к более общему выражению для мощности и применяя символические обозначения,

Тепловое действие тока

Легко видеть, что в правой части формулы для Q кал произведение l2Rt выражает не что иное, как работу тока в ватт-секундах (вт-сек), или, что то же самое, в джоулях (дж), а числовой множитель 0,24 необходим в качестве коэффициента пропорциональности для перевода единиц работы — джоулей — в тепловые единицы — калории.

Более крупными единицами мощности электрического тока являются киловатт (квт)=103 ватт (вт) и мегаватт (мгвт) = 106 ватта, более мелкими — милливатт (мвт) = 10-3 ватт и микроватт (мквт) = 10-6 ватта. Укоренившиеся в технической терминологии и в практике расчетов единицы работы, кроме ватт-секунды, имеют следующие названия и значения: ватт-час (вт-ч) = 3600 ватт-секунд (вт-сек), гектоватт-час (гвт-ч) — = 100 ватт-часов, киловатт-час (квт-ч) = 1000 ватт-часов и мегаватт-час (мгвт-ч) = 1000 киловатт-часов.

Смотрите также