Электрический нагрев является процессом получения тепловой энергии от химических элементов или приборов, с использованием внешней электрической энергии.
Электрическое устройство оснащено нагревательным элементом в виде резистора, который работает по принципу нагрева Джоуля, передавая тепловую энергию.
Еще несколько лет назад такая энергия едва ли нашла широкое коммерческое применение, однако сегодня она широко используется в различных отраслях.
Что такое преобразование электрической энергии в тепловую
Электрический ток представляет собой направленное движение электрических частиц.
При столкновении движущихся частиц с ионами или молекулами вещества кинетическая энергия движущихся частиц частично передается ионам или молекулам, вследствие чего происходит нагревание проводника.
Таким образом, электрическая энергия преобразуется в тепловую, которая тратится на нагрев провода и рассеивается в окружающую среду.
Скорость преобразования электрической энергии в тепловую определяется мощностью:
Р =UI
или, учитывая, что U = Ir, получаем:
P=UI=I2r.
Электрическая энергия, переходящая в тепловую,
W = Pt = Prt.
Так как в системе СИ единицей количества тепла, так же как и единицей энергии, является джоуль, то выделенное в сопротивлении тепло:
Q = I2rt.
Полученное выражение, определяющее соотношение между количеством выделенного тепла, силой тока, сопротивлением и временем, было найдено в 1844 г. опытным путем русским академиком Э. X. Ленцем и одновременно английским ученым Джоулем.
Этот процесс сейчас называется преобразование электрической энергии в тепловую законом Джоуля-Ленца который гласит:
Количество тепла, выделенного током в проводнике, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения ток а.
Применение
Преобразование электрической энергии в тепло находит полезное применение в разнообразных нагревательных и осветительных приборах и устройствах.
В остальных приборах и устройствах преобразование электрической энергии в тепловую является непроизводительным расходом энергии (потерями), снижающими к.п.д. их.
Кроме того, тепло, вызывая нагревание этих устройств, ограничивает их нагрузку, а при перегрузке повышение температуры может повести к повреждению изоляции или сокращению срока работы установки.
Пример определения количество тепла, выделенное в нагревательном приборе
Определить количество тепла, выделенное в нагревательном приборе в течение 15 мин, если сопротивление прибора 22 ом, а напряжение сети 110 в.
Сила тока:
I = U : r = 110 : 22 = 5a
Количество тепла, выделенное в приборе:
Q = I2rt = 52 • 22 • 15 • 60 = 49 500 дж.
Быстрые ответы?
За счет быстрого движения заряженных электрических частиц. Основной пример электроэнергии, который мы видим в нашей повседневной жизни, включает в себя все приборы, которые производят тепло при подаче электричества
Известно несколько способов преобразования электрической энергии в тепловую -сопротивлением, индукционный, дуговой, диэлектрический, термоэлектрический, электронный и световой (лазерный).
Закон Джоуля-Ленца.