Μάθημα : Φυσική Γ' Γυμνασίου

3.1. ΘΕΡΜΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

Φαινόμενο Τζάουλ   

Όταν από έναν αντιστάτη διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα, η θερμοκρασία του αυξάνεται.

Η ηλεκτρική ενέργεια σε έναν αντιστάτη μετατρέπεται σε θερμική.

Εφαρμογές του φαινομένου Τζάουλ

Το φαινόμενο εφαρμόζεται πολύ στην καθημερινή μας ζωή, πχ:

1. 1. Λαμπτήρας πυρακτώσεως: Θερμαίνεται ένα σύρμα τόσο πολύ ώστε φωτοβολεί. Το σύρμα πρέπει να είναι δύστηκτο (βολφράμιο) για να μη λιώνει και να περιβάλλεται από αδρανές αέριο ή κενό για να μην οξειδώνεται.
   2. Ηλεκτρική κουζίνα και ηλεκτρικός θερμοσίφωνας: Μέσω αντιστατών, μεταφέρεται θερμότητα στο μαγειρικό σκεύος ή στο νερό.
   3. Τηκόμενη ασφάλεια: Όταν διαρρέεται από μεγάλη ένταση ρεύματος το σύρμα υπερθερμαίνεται και λιώνει οπότε ανοίγει το κύκλωμα, για να αποφευχθεί βραχυκύκλωμα. Το σύρμα πρέπει να είναι από εύτηκτο μέταλλο.

Βραχυκύκλωμα        

Το φαινόμενο κατά το οποίο η πηγή συνδέεται με σύρματα πολύ μικρής αντίστασης ονομάζεται βραχυκύκλωμα. Αφού η αντίσταση είναι πολύ μικρή, η ένταση του ρεύματος γίνεται πολύ μεγάλη (I=V/R)

3.2. ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

Μαγνητικό πεδίο                   

Μαγνητικό πεδίο ονομάζεται ο χώρος στον οποίο ασκούνται μαγνητικές δυνάμεις.

 Πείραμα Ερστεντ

Όταν ένας αγωγός διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, δημιουργεί γύρω του ένα μαγνητικό πεδίο, δηλαδή ασκεί μαγνητική δύναμη.

Ηλεκτρισμός και Μαγνητισμός

Ο ηλεκτρισμός και μαγνητισμός συνδέονται, αφού τα κινούμενα μαγνητισμός ηλεκτρικά φορτία δημιουργούν εκτός από ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο.

 Ηλεκτρομαγνήτης

Κάθε πηνίο που διαρρέεται από ρεύμα συμπεριφέρεται σα μαγνήτης και ονομάζεται ηλεκτρομαγνήτης.

 Ρευματοφόρος αγωγός σε μαγνητικό πεδίο

Όταν ένας αγωγός που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα βρίσκεται σε μαγνητικό πεδίο, του ασκείται μαγννητική δύναμη από το πεδίο.

3.3. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΙΣΧΥΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

Ηλεκτρική ενέργεια που προσφέρεται σε συσκευή

Η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνει μία συσκευή είναι ανάλογη της  τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα της, της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος που τη διαρρέει και του χρόνου λειτουργίας.

𝐸𝜂𝜆 = 𝑉𝐼𝑡 

Απόδειξη:

𝐸𝜂𝜆 = 𝑉𝑞 = 𝑉𝐼𝑡

Μονάδα μέτρησης SI           

Η ηλεκτρική ενέργεια μετριέται σε Joule και ισχύει 1𝐽 = 1𝑉1𝐴1𝐶

Ισχύς

Γενικά, ισχύς είναι το πηλίκο της ενέργειας που μεταφέρεται/ μετατρέπεται σε κάποιο χρόνο προς το χρόνο αυτό.

𝑃 = 𝐸 / 𝑡

Ηλεκτρική ισχύς       

Ηλεκτρική ισχύς που καταναλώνει μία ηλεκτρική συσκευή θα είναι το γινόμενο της τάσης στα άκρα της επί την ένταση που τη διαρρέει.

𝑃𝜂𝜆 = 𝑉𝐼 

Απόδειξη:                 

𝑃𝜂𝜆 = 𝑉𝐼 = 𝐸𝜂𝜆 / 𝑡 = 𝑉𝐼𝑡 / 𝑡

Μονάδα μέτρησης SI           

Η ηλεκτρική ισχύς μετριέται σε Watt και ισχύει 1𝑊 = 1𝑉1𝐴

Κιλοβατώρα

Η κιλοβατώρα (1kWh) είναι μία άλλη μονάδα μέτρησης της ενέργειας, αντί του Joule. Οι εταιρίες παροχής ενέργειας μετρούν την ενέργεια με κιλοβατώρες. Μια κιλοβατώρα είναι η ενέργεια που καταναλώνεται από μία μηχανή ισχύος 1kW σε μία ώρα. 

1𝑘𝑊ℎ = 1𝑘𝑊 ∙ 1ℎ