Efectele curentului electric

Efectele curentului electric

Efectul caloric. Curentul electric incalzeste conductorii prin care circula. Pe baza acestui efect al curentului electric functioneaza resoul, plita electrica, ciocanul electric de lipit, becul electric, cuptorul electric, se realizeaza sudura electrica etc.

In principiu, trecerea unui curent prin orice metal bun conducator de electricitate are drept o anumita incalzire a acestuia. Pentru ca aceasta incalzire sa nu prezinte un pericol pentru conducatoare, aparate electrice si materiale combustibile din apropiere, instalatiile electrice se dimensioneaza astfel incat incalzirea lor sa fie mentinuta in limite nepericuloase.

Totusi, in practica apar situatii cand din diferite cauze, caldura degajata, in general, de anumite puncte ale instalatiei electrice prezinta pericol de aprindere a materialelor combustibile.

Practia ne-a aratat ca excesul de caldura apare in punctele de rezistenta marita ca, de exemplu, la conexiunile facute necorespunzator (prin suruburi, borne etc.). Rezistenta de trecere in punctele de contact depinde in mare masura de apasarea in aceste puncte. Punctele de conexiune se pot incalzi simtitor din cauza slabirii contactelor, vibratiilor, slabirii arcurilor de apasare etc.

La aprecierea pericolului de incendiu prezentat de o instalatie electrica, punctele critice (rezistentele de trecere) trebuie cercetate cu o deosebita atentie, deoarece o rezistenta de cativa miliohmi este capabila sa transforme caldura in puteri de multi wati. Pericolul de incendiu poate sa apara chiar si acolo unde conductoarele electrice sunt desizolate sau unde repararea unei defectiuni s-a facut in mod necorespunzator. Faptul ca incalzirea creste proportional cu patratul intensitatii, mareste si pericolul de incendiu pentru ca o data cu marirea randamentului diferitelor aparate electrice si cu introducerea prizelor de 10 amperi in locul celor de 6 amperi, intregul dispozitiv de conexiune se incalzeste intr-o masura considerabila.

Incalzirea conductoarelor trebuie redusa la minimum posibil, cand este vorba de motoare electrice, de instalatii pentru producerea si transportul energiei electrice sau de distribuirea ei in locuinte. Pentru conductoare electrice sau sarmele de bobinaj, va trebui sa se recurga la grosimi cu atat mai mari, cu cat curentul care le parcurge este mai intens. Oricare ar fi situatia, temperatura conductorului rezulta dintr-un echilibru dinamic, intre cantitatea de caldura produsa prin efectul Joule-Lenz si caldura cedata mediului inconjurator.

Aplicatii ale efectului caloric al curentului electric. Pe baza efectului caloric al curentului electric s-a trecut atat in industrie cat si pentru nevoile gospodaresti la construirea si folosirea diferitelor agregate si aparate care constituie marturii ale progresului si civilizatiei secolului in care traim.

In industrie se folosesc cuptoare electrice pentru topirea pieselor, fabricarea otelurilor speciale, calirea otelului, topirea etc.

Cuptoarele electrice sunt de trei tipuri: cuptoare cu rezistenta, cuptoare cu arc si cuptoare cu inductie.

Cuptorul cu rezistenta este format dintr-un sir de bare verticale semiconductoare, asezate in niste canale adanci. Aceste bare constituie rezistentele care se incalzesc prin trecerea curentului, dupa legea lui Joule-Lenz. Caldura se imprastie de aici in interiorul cuptorului.

La cuptorul cu arc voltaic, arcul se produce intre doi electrozi de carbune, supusi la tensiune si asezati la o anumita distanta unul de altul, intr-un cuptor captusit cu caramizi refractare si alti izolanti termici. Temperatura obtinuta este de circa 4000sC. Cuptorul cu arc serveste la prepararea carbidului, a carborundului, a oxizilor de azot etc.

Sudarea electrica. Pentru imbinarea pieselor metalice se utilizeaza cu bune rezultate sudarea prin rezistenta de contact si sudarea prin arc.

Sudarea electrica prin rezistenta de contact se realizeaza lipirea pieselor de sudat prin trecerea unui curent electric foarte puternic (5000 - 25000 amperi) prin piesele apropiate puse in contact in punctul sudat.

In acest punct de contact cele doua piese prezinta din punct de vedere electric, o rezistenta marita la trecerea curentului. Piesele se vor topi in acest punct datorita caldurii dezvoltate de curentul electric (efect Joule-Lenz), ce trece prin rezistenta de contact. Daca portiunile topite sunt apasate una de alta, se obtine imbinarea dorita.

La sudarea electrica cu ajutorul arcului voltaic se foloseste la locul de sudat un adaos de metal topit. Metalul de adaugat se prezinta sub forma unei vergele (electrod de sudare), care se topeste datorita arcului voltaic ce se produce intre vergeaua care constituie un electrod si piesa de sudat, care constituie celalalt electrod. Cei doi electrozi sunt legati la bornele unui transformator electric de sudura.

Aparate de uz casnic. Dintre aceste aparate se citeaza: fierbatorul electric, fierul de calcat, radiatorul electric, etc.

Fierbatorul electric este un aparat utilizat in menaj, cu ajutorul caruia se poate incalzi apa sau mancarea. El se compune dintr-o placa de material refractar pe care se monteaza un fir lung si subtire (rezistenta electrica) rasucit in spirala, pentru a ocupa un spatiu cat mai mic. La trecerea curentului prin rezistenta aceasta se incalzeste. Materialul refractar acumuleaza o parte din caldura rezistentei si o pastreaza pentru a o reda atunci cand nu mai este incalzita.

Fierul de calcat. Este format dintr-un bloc metalic, pe care se asaza un strat izolant de mica. Deasupra se asaza rezistenta ale carei capete se leaga la contactele electrice. La trecerea curentului electric prin rezistenta, aceasta se incalzeste si prin intermediul izolantului, incalzeste masa metalica, care inmagazineaza caldura primita.

Iluminatul electric. Iluminatul prin incandescenta unui filament de tungsten, volfram etc., este cel mai raspandit.. filamentul este montat in interiorul unui balon de sticla umplut cu gaz inert (argon, cripton etc.) prin trecerea curentului electric prin filamentm, acesta se incalzeste, devinde incandescent si emite raze luminoase.

In afara lampilor incandescente o mare raspandire o au lampile cu descarcari electrice (fluorescente).

Efectul chimic al curentului electric. La trecerea curentului electric printr-un lichid conductor (solutie de sare, acid sau baza) numit electrolit, se depun substante la electrozi si se produc reactii chimice. Electrodul legat la polul pozitiv al generatorului de electricitate se numeste anod, iar celalalt, legat la polul negativ, catod.

Ca exemple de descompunere electrolitica se poate da: descompunerea apei acidulate cu acid sulfuric (in acest caz se degaja hidrogen in volum de doua ori mai mare decat oxigenul, care se degaja la anod); descompunerea solutiei apoase de sulfat de cupru (degajare de oxigen la anod si depunere de cupru la catod) si electroliza clorurii de sodiu topite (la anod se degaja clorul iar la catod se depune sodilul metalic).

Produsele de descompunere electrolitica pot sa apara fie direct, fie prin reactii secundare. Ele se formeaza numai pe suprafata electrozilor.

Efectul magnetic. Acest efect a fost pus in evidenta de Oersted si consta in aparitia unui camp magnetic in jurul unui conductor parcurs de un curent electric, fapt ce poate fi dovedit cu ajutorul unui ac magnetic care poate fi deviat in pozitia N - S, atunci cand in vecinatatea sa se aduce un curent electric. Efectul magnetic al curentului electric a capatat numeroase utilizari, ca de exemplu, la fabricarea magnetilor, electromagnetilor, in terapie, la construirea soneriilor, la construirea de galvanometre etc.