Actiunea termica a curentului

Orice conductor prin care trece un curent se încălzeşte. Electronii care se deplasează prin conductor se freacă şi se ciocnesc cu particulele conductorului, fă- cînd ca aceste particule să se deplaseze rapid. Deplasarea rapidă a moleculelor duce la urcarea temperaturii. Cu cît puterea curentului este mai mare şi cu cît curentul trece prin conductor un timp mai îndelungat, cu atît încălzirea va fi mai mare. Legile acţiunii termice a curentului au fost stabilite încă îri anul 1844 de savantul rus E. H. Lenţ.

Puterea curentului este în funcţie de tensiune, de curent şi de rezistenţă. Tot astfel şi cantitatea de căldură produsă de curent, depinde de aceste mărimi. De asemenea este de foarte mare importanţă să se ştie că mărindu-se curentul, canitatea de căldură care se degajă în rezistenţa respectivă, creşte cu pătratul curentului. De exemplu, dacă curentul se măreşte de trei ori, încălzarea conductorului va creşte de nouă ori. O asemenea creştere rapidă a încălzirii conductorului poate avea urmări nedorite ca : arderea izolaţiei de pe conductor, sau chiar topirea conductorului însuşi.

Există multe aplicaţii practice ale acţiunii termice a curentului. In lămpile de iluminat, filamentul încălzit la incandescenţă serveşte ca sursă de lumină, iar în tuburile de radio ea este folosită pentru obţinerea fluxului de electroni care se deplasează în vid. In siguranţele fuzibile, curentul trece printr-o sîrmă subţire, care se topeşte cînd intensitatea curentului devine periculoasă. Siguranţa se alege totdeauna în aşa fel, încît ea sa ardă la un curent mai mic decît curentul periculos pentru izolaţia conductorilor.

O creştere inadmisibilă a curentului se obţine, dacă ia sursă se conectează o rezistenţă prea mică, adică dacă se produce o scurtcircuitare a sursei. In caz de scurtcircuitare, un curent mare este periculos nu numai pentru conductori, ci şi pentru sursa însăşi. Siguranţele fuzibile protejează sursa de curent şi conductorii împotriva consecinţelor periculoase ale scurtcircuitului. In fig. 15 este reprezentată conectarea u- nei siguranţe fuzibile. Acţiunea termică a curentului se mai foloseşte şi la aparatele electrice de încălzit (reşouri, fiare de călcat, ciocape de lipit, etc.).

încălzirea conductorului de catre curent este în funcţie de densitatea curentului, care reprezintă curentul m arnperi, ce revine unui mm2 de suprafaţă a secţiunii transversale a conductorului şi se exprimă în amperi pe milimetru pătrat (A/mm2). Ca să nu se supraîncălzească, conductorii se aleg pe baza a- numitor norme stabilite pentru densitatea curentului. Pentru înfăşurările cu mai multe straturi de sîrmă izolantă, densitatea curentului nu trebuie să depăşească 2 A/mm2. Pentru reostatele cu o înfăşurare dintr-un singur strat de sîrmă neizolată pe un material rezistent la căldură, de exemplu pe porţelan, densitatea curentului poate fi de 5 A/mm2.

Pentru calculul conductorilor trebuie să stabilim suprafaţa secţiunii transversale a conductorului. Acest lucru poate fi făcut înmulţind 0,8 (mai corect ar trebui sa inmultim cu PI/4, unde PI = 3.14 dar pentru calcule rapide se poate consider aproximativ PI/4 = 0.8) cu diamertul conductorului d la pătrat. De exemplu, pentru un conductor cu un diametru de 0,5 mm, vom obţine o suprafaţă a secţiunii transversale : 0,8 – 0,52² = 0,8 x 0,25 = 0,2 mm2. La o densitate a curentului de 2 A/mm2, prin acest conductor, după cum rezultă, poate trece un curent de 0,2 x 2 = 0,4 A. Trebuie să reţinem că la schimbarea diametrului conductorului, suprafaţa secţiunii lui transversale şi deci şi valoarea curentului admisibil, variază cu patratul secţiunii. Dacă în loc de un conductor cu diametrul de 0,5 mm vom lua un conductor de 1 mm, adică de două ori mai gros. suprafaţa secţiunii transversale se va mări de patru ori. La o densitate a curentului de 2 A/mm2, curentul admisibil se va mări de patru ori şi va fi egal cu 1,6 A. Tabela 1 cuprinde valorile curenţilor admisibili pentru conductorii cu diametre diferite.

Aproape la toţi conductorii metalici rezistenţa se măreşte prin încălzire. Intr-un conductor încălzit, moleculele au o vibraţie proprie haotică mai rapidă şi împiedică mai mult deplasarea electronilor. Aliajele pentru reostate (nichelina, manganina, nicromul, etc.) îşi schimbă foarte puţin rezistenţa în funcţie de încălzire. La o încălzire de 250°C, rezistenţa unui conductor de cupru se dublează. La o încălzire normală, filamentul din wolfram are o rezistenţă a- proximativ de 10 ori mai mare decît la rece. Acest lucru trebuie ţinut în seamă, cînd folosim lămpile cu incandescenţă să funcţioneze ca rezistenţe. Spre deosebire de metale, cărbunele îşi micşorează rezistenţa la încălzire.

Observaţii
1. Datele pentru conductorii care iui figurează în această tabelă treime luate ca date medii, de exemplu pentru conductorii de nichelin de (0.18 mm diametru se poate socoti că secţiunea esue de 0.025 mm2: rezistenţa unui metru este de 17 ohms, iar curentul admisibil de 0.05 A.
2. Pentru o alta densitate a curentului, datele din ultima rubrică trebue mo-dificate în mod corespunzător; de exemplu pentru o densitate a curentului de 6 A/mm2 ele trebiie mărite de 3 ori.