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Riscaldamento Joule ed energia elettrica

1841
  • James Prescott Joule
Dimostrazione del riscaldamento Joule in un laboratorio d'epoca con apparecchi elettrici.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Riscaldamento Joule, o ohmico Il riscaldamento è il fenomeno per cui il calore viene prodotto da una corrente elettrica che attraversa un conduttore. La velocità di generazione del calore, o potenza dissipata (P), è data da Joule-s prima legge, [latex]P = VI[/latex]. By combining this with Legge di Ohm, the power can be expressed as [latex]P = I^2 R[/latex] or [latex]P = \frac{V^2}{R}[/latex].

La base fisica del riscaldamento Joule risiede nell'interazione tra i portatori di carica in movimento (elettroni) e gli ioni del conduttore. Quando gli elettroni vengono accelerati dal campo elettrico, collidono con gli ioni presenti nella struttura reticolare del materiale. Ogni collisione trasferisce energia cinetica dall'elettrone allo ione, aumentando l'energia vibrazionale di quest'ultimo. Questo aumento della vibrazione atomica si manifesta come un innalzamento della temperatura del conduttore.

Sebbene questo effetto venga sfruttato per applicazioni di riscaldamento, spesso rappresenta una fonte indesiderata di perdita di energia. Nella trasmissione di potenza, ad esempio, la relazione [latex]P = I^2 R[/latex] mostra che la perdita di potenza è proporzionale al quadrato della corrente. Per questo motivo l'elettricità viene trasmessa su lunghe distanze a tensioni molto elevate e correnti basse, per minimizzare queste perdite ‘I-quadrato-R’. Comprendere il riscaldamento Joule è fondamentale per la gestione termica nell'elettronica, per evitare che componenti come i microprocessori si surriscaldino e si guastino.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Elettromagnetismo

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • La legge di Ohm, che definisce la relazione tra tensione, corrente e resistenza.
  • La legge di conservazione dell'energia, che stabilisce che l'energia non può essere creata o distrutta
  • Primi esperimenti sull'elettricità e sul calore condotti da scienziati come Benjamin Franklin e Humphry Davy

Applicazioni

  • stufe e stufe elettriche
  • lampadine a incandescenza (riscaldamento di un filamento fino a farlo brillare)
  • fusibili, che fondono e interrompono un circuito quando la corrente è troppo alta
  • bollitori elettrici, tostapane e asciugacapelli
  • sistemi di sbrinamento su ali e parabrezza degli aerei

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: riscaldamento Joule, riscaldamento ohmico, energia elettrica, dissipazione di potenza, resistenza, perdita I^2R, conversione di energia, termodinamica, riscaldatore elettrico, James Prescott Joule.

Contesto storico

Riscaldamento Joule ed energia elettrica

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1833
1834
1836
1839-01-01
1842
1847
1850
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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

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