Efectele curentului electric

Efectul termic 

  Efectul termic (denumit și efect Joule-Lenz) este reprezentat de disiparea căldurii într-un conductor traversat de un curent electric. Aceasta se datorează interacțiunii particulelor curentului (de regulă electroni) cu atomii conductorului, interacțiuni prin care primele le cedează ultimilor din energia lor cinetică, contribuind la mărirea agitației termice în masa conductorului.
   Aplicații industriale Produsele folosite la încălzirea industrială, precum și pentru uzul casnic, funcționează pe baza efectului Joule-Lenz. Elementul de circuit comun în construcția acestor produse este un rezistor (sau mai multe, grupate adecvat) în care se dezvoltă efectul Joule al curentului electric. Rezistorul său (elementul rezistiv care disipă căldura) este realizat din nicrom, feronicrom, fecral, kanthal, cromal ș.a. Aceste materiale sunt rezistente la temperaturi mari, au rezistivitate electrică ridicată și un coeficient mare de temperatură al rezistivității. Efectul termic al curentului electric are multiple aplicații industriale: cuptoarele încălzite electric, tăierea metalelor, sudarea cu arc electric etc. Arcul electric este un curent electric de mare intensitate. La separarea sub sarcină electrică a două piese metalice în contact, densitatea de curent crește foarte mult datorită micșorării zonelor de contact, pe măsura depărtării pieselor și datorită tensiunii electromotoare (t.e.m.) de autoinducție care ia naștere la întreruperea curentului. Datorită efectului Joule-Lenz foarte puternic, metalul este topit local și vaporizat. În condițiile existenței vaporilor metalici și a contactelor puternic încălzite, aerul dintre contacte se ionizează și ia naștere o plasmă fierbinte cu temperaturi de cca. 6.000–7.000 K. Sub acțiunea diferenței de potențial dintre contacte plasma se deplasează, formând arcul electric; deci curentul electric continuă să existe și după întreruperea mecanică a circuitului. Din procesele de recombinare ale purtătorilor de sarcină, arcul electric eliberează energie sub formă de radiații luminoase intense. La sudarea metalelor, arcul electric se formează între un electrod și piesa de sudat; tăierea metalelor se realizează prin topire locală cu arc electric, iar la întreruperea circuitelor electrice arcul este stins prin metode și dispozitive speciale care favorizează procesele de deionizare în coloana de arc. La întrerupătorul cu pârghie, pentru a se evita topirea sau distrugerea parțială prin arc electric a pieselor de contact, între acestea se montează în paralel un condensator. Condensatorul se încarcă și preia energia eliberată de câmpul magnetic prin curentul de autoinducție, fără a se mai produce un arc electric. Când un material conductor este plasat într-un câmp magnetic alternativ, curenții induși determină încălzirea materialului. La frecvențe mari încălzirea este mai pronunțată la suprafața materialului conductor; efectul este utilizat la tratamente superficiale ale metalelor și pentru lipire. Cuptoarele electrice se utilizează și pentru topirea metalelor. Dacă un dielectric este introdus între două armături plane, alimentate în curent alternativ, acesta se încălzește din cauza pierderilor de polarizare. Fenomenul este utilizat pentru topirea maselor plastice, la încălzirea îmbinărilor din lemn, la încălzirea alimentelor în cuptoarele cu microunde ș.a. Calculul la încălzirea produsă de trecerea curentului electric prin conductoarele aparatelor și mașinilor electrice este foarte important: încălzirea nu trebuie să afecteze stabilitatea termică a materialelor izolatoare.]