Φυσική Γ': Φαινόμενο Joule

Post date: Feb 8, 2012 4:08:55 PM

Φαινόμενο Joule:

Όταν από έναν αντιστάτη διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα τότε αυξάνεται η θερμοκρασία του και εκλύεται θερμότητα στο περιβάλλον.

Πάνω σε αυτό το φαινόμενο βασίζεται η τεχνολογία πολλών ηλεκτρικών συσκευών όπως ο φούρνος, οι ηλεκτρικές εστίες, η τοστιέρα, ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας και τόσα άλλα. Σε αυτές τις περιπτώσεις οι συσκευές σχεδιάζονται ώστε το φαιν, Joule να ενισχύεται και να μεγιστοποιείται το ποσοστό μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική.

Αλλά ακόμα και όταν η έκλυση θερμότητας δεν είναι επιθυμητή σε μία συσκευή - όπως για παράδειγμα στην τηλεόραση ή στον υπολογιστή - παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία των συσκευών αυξάνεται σύμφωνα με το φαινόμενο Joule. Σε τέτοιες περιπτώσεις προσπαθούμε να μειώσουμε το ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας που μετατρέπεται σε θερμική γιατί εκτός από τις απώλειες, η άνοδος της θερμοκρασίας θα μπορούσε να βλάψει τα ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Ενισχύουμε το φαινόμενο Joule

"Ανεχόμαστε" το φαινόμενο Joule

Με την κατάλληλη επιλογή αντιστάτη, στην περίπτωση του φούρνου και του ηλεκτρικού σίδερου καταναλώνεται ηλεκτρικό ρεύμα αποκλειστικά για την παραγωγή θερμότητας.

Πρόκειται για συσκευές ιδιαίτερα ενεργοβόρες

Στον Η/Υ και στο φωτιστικό η θέρμανση των αγωγών είναι ανεπιθύμητη, όμως την ανεχόμαστε αφού δεν μπορούμε να την εξαλείψουμε. Στον Η/Υ αντιμετωπίζεται με το εγκατεστημένο ανεμιστηράκι.

Το φαινόμενο Joule χρησιμοποιείται στις τηκόμενες ασφάλειες. Πρόκειται για σημεία των κυκλωμάτων τα οποία είναι πιο ευαίσθητα στην άνοδο της θερμοκρασίας και θα μας "ειδοποιήσουν" αν επιβαρύνουμε τους αγωγούς με μεγάλες εντάσεις ρεύματος, γιατί θα καούν πρώτα αυτές και θα θέσουν το κύκλωμα εκτός λειτουργίας.

Σε πολλές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται πλέον πιο εύχρηστοι ασφαλειοδιακόπτες οι οποίοι θέτουν το κύκλωμά μας προσωρινά εκτός λειτουργίας και μόλις κρυώσουν επανέρχονται.

Στο παρακάτω παράδειγμα που λύσαμε και στην τάξη, υπολογίστε αν αντέχει η ασφάλεια του κυκλώματος.

Βήμα 1ο: Υπολογίστε την ισοδύναμη αντίσταση Rολ από την παράλληλη σύνδεση

Βήμα 2ο: Υπολογίστε το Ι αφού ήδη γνωρίζετε το Rολ και το V, χρησιμοποιώντας το νόμο του Ωμ.

Βήμα 3ο: Συγκρίνετε την τιμή ρεύματος που βρήκατε με την ονομαστική τιμή της ασφάλειας. Αν την υπερβαίνει τότε η ασφάλεια θα καεί.