Рюкзак со светящимся экраном, на который можно закачать свою картинкуПочему нагревается проводник с током: разберем подробности
Почему при прохождении электрического тока проводник нагревается? Ответ на этот вопрос крайне важен при выборе материалов и сечения проводников, а также в контексте борьбы с последствиями токов короткого замыкания.
Поэтому в нашей статье мы постараемся максимально подробно, но при этом на доступном языке, разобраться с причинами нагрева, его этапами и использовании этого свойства проводников на пpaктике.
Содержание
- Причины нагрева проводников и их этапы
- Выбор проводников
- Использование нагрева материалов при прохождении тока на пpaктике
- Вывод
Причины нагрева проводников и их этапы
Так почему при прохождении тока проводник нагревается? Ответ на этот вопрос независимо друг от друга дали Джеймс Джоуль в 1841 году, и Эмиль Ленц в 1842 году. В связи с этим. открытый ими закон получил название Джоуля-Ленца.
Закон Джоуля-Ленца
Джеймс Джоуль Эмиль ЛенцЗвучит этот закон, как: мощность тепла, выделяемого в единице объема проводника, равна произведению напряженности электрического тока к его плотности. Если из этого определения вам сразу все стало понятно, то наша статья не для вас. Мы поговорим с теми, кто, как и я, когда услышал первый раз это определение, удивленно хлопал глазами.
Поэтому мы будем по минимуму использовать формулы, а постараемся на пальцах объяснить, что значит этот закон:
Соответственно, чем большее количество времени протекает ток по проводнику, чем большее сопротивление проводника, чем больший ток протекает по проводнику, тем быстрее и больше он нагревается. Вот так хаpaктеризует нагревание проводников электрическим током закон Джоуля-Ленца.
Обратите внимание! Электрическая проводимость, а соответственно и сопротивление проводника, напрямую зависит от его температуры. Чем она выше, тем больше сопротивление проводника. Поэтому получается лавинообразный процесс. Проводник греется, его сопротивление растет, и он греется еще больше. В связи с этим, процессу отвода тепла от проводника следует уделять самое пристальное внимание.
Отвод тепла от проводника и этапы нагрева
В связи с приведенным выше свойством, с нагревом проводников нужно бороться. Достигается это за счет выбора оптимального сечения провода, а также материала. То есть, сечение провода должно соответствовать максимально допустимому току, который может протекать в нем, а также нормально выдерживать кратковременные перегрузки.
- Дабы все это правильно рассчитать, мы должны знать не только как закон Джоуля-Ленца нагревание проводников электрическим током рассчитывает, но и как посчитать отдачу тепла проводником. Ведь наш проводник находится не в вакууме, и отдает тепло окружающей среде.
- Сразу давайте определимся, какие параметры влияют на теплоотдачу проводника. Прежде всего, это сечение проводника, ведь вполне логично, что чем большая площадь проводника соприкасается с окружающим воздухом, тем быстрее он ее отдает.
- Следующим важным критерием является так называемый коэффициент теплоотдачи материала, из которого выполнен проводник. Или как этот параметр еще называют — теплопроводность материала. Ведь ни для кого не секрет, что теплопроводность у материалов разная.
- Ну и последним параметром, является разность между температурой окружающей среды и материалом проводника. Ведь как говорит инструкция: чем больше этот перепад, тем быстрее материал отдает тепло.
- Исходя из этих всех параметров, влияющих на теплоотдачу, можно предположить, что для любого проводника и любого тока имеется, так называемая, установившаяся температура. То есть, температура, при которой существует равенство получаемой энергии от протекания тока и отводимого тепла.
- Такую температуру называют установившимся режимом. И она должна быть в пределах рабочей температуры провода. Рабочая температура провода обычно ограничена типом используемой изоляции.
Например, для ПВХ-изоляции она не должна превышать 70⁰С, а разнообразные материалы с пропиткой лаком способны выдерживать температуры до 120⁰С и выше.
Выбор проводников
Как вы можете понять из всего выше написанного, проводники следует выбирать из условий нагрева. Дабы при определённом токе их температура не превышала максимально допустимую. Сделать это можно своими руками, благодаря таблицам в ПУЭ. Но и в этом вопросе сначала необходимо разобраться.
- В ПУЭ приведены таблицы, по которым можно осуществить выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока, способу прокладки и другим параметрам. Но для начала мы точно должны знать условия монтажа и работы провода. Давайте разберем, зачем это нужно.
- Но прежде разберемся с током. Ни для кого не секрет, что в течение времени ток в проводнике будет меняться. И какой из них следует рассматривать в качестве результирующего для выбора сечения проводника, непонятно. На этот вопрос нам отвечает п. 1.3.2 ПУЭ, который гласит, что для выбора следует применять средний ток в течении получаса, наиболее нагруженного в течении суток.
- Теперь давайте определимся с температурой. В разных местах монтажа она может достаточно сильно отличаться от рабочей температуры. Это следует учитывать. Поэтому в табл. 1.3.3 ПУЭ приведены поправочные коэффициенты для различной кабельно-проводниковой продукции, если температуры в которых будет работать кабель, отличается от рабочей.
- Выбор проводников по нагреву, плотности тока, обязательно учитывает способ прокладки проводника. Это может быть одиночная прокладка по воздуху, а может быть монтаж в земле или в трубах. Согласитесь, теплоотведение у таких проводников будет существенно отличаться. И это обязательно стоит учитывать.
- Так же следует учитывать количество жил проводника. То ли у нас охлаждается одна жила, то ли три, которые соприкасаются.
Обратите внимание! В табл. 1.3.12 ПУЭ имеется отдельный поправочный коэффициент при монтаже проводников пучками. Ведь если у нас рядом проложено сразу несколько проводников, то они вполне могут нагревать друг друга и заметно хуже остывать. И это так же должно учитываться.
Выбор сечения проводников в резиновой и ПВХ изоляции- В итоге мы сможем воспользоваться таблицами 1.3.4. – 1.3.11 ПУЭ, которые предписывают, проводники какого сечения использовать для различных токов, и при использовании проводников с различными типами изоляции.
Обратите внимание! Если вы выбираете проводник для жилого помещения, то сразу должны исключить провода и кабели, выполненные из алюминия. Ведь согласно новых норм ПУЭ от 2001 года, такой материал в электропроводках жилых зданий запрещен.
Таблица экономической плотности тока- Но эти таблицы можно применять для не самых мощных линий. При расчётах межсистемных высоковольтных линий с напряжением в 330к В и выше, опираться на эти таблицы нельзя. В этом случае используют таблицу 1.3.36 ПУЭ, которая позволяет выбрать сечение проводников, исходя из экономической плотности тока.
Из этого видео Вы узнаете о требованиях к проводникам.
Использование нагрева материалов при прохождении тока на пpaктике
Но далеко не всегда нагрев проводников электрическим током является негативным фактором. Люди научились применять этот закон и себе на пользу. И примеров такого применения масса. Мы приведем лишь некоторые из них.
- Самым первым и самым распространенным, является применение закона Джоуля-Ленца в электрических печах, нагревателях и фенах. Для этого, в качестве проводника, сознательно устанавливается материал с большим сопротивлением. При протекании через него тока выделяется большое количество тепла, которое потом соответствующим образом используется человеком.
- Еще одним способом применения этого закона, являются теплые полы в вашем доме или греющие кабели, которые применяют в строительстве и канализационных системах. Для них так же сознательно применяется проводник с высоким сопротивлением.
- И даже лампочка «Ильича» отчасти использует этот закон. Только тут материал подбирается не только исходя из сопротивления, но и из яркости свечения в нагретом состоянии.
- Но нагревание электрическим током проводников нашло свое применение и в электроэнергетике. Все вы наверняка сталкивались с пpeдoxpaнителями. Суть данного защитного устройства сводится к тому, что в емкость с условно неизменными параметрами помещают проводник определенного сечения. При протекании через этот проводник тока больше допустимого, он перегорает, и тем самым обесточивает защищаемую сеть.
И это только несколько примеров на скорую руку. На самом деле их на порядок больше. Поэтому нагрев проводников при протекании по ним электрического тока это далеко не всегда «зло».
Вывод
Мы очень надеемся, что теперь вы знаете, как можно объяснить нагревание проводника электрическим током, и понимаете сам процесс. Так же вы должны понимать, с чем связаны определенные ограничения при выборе сечения проводников, и не будет ли слишком велика цена игнорирования этих правил.
Ведь все из них основаны на реальных пpaктических и научных обоснованиях, а электротехника очень жестоко наказывает тех, кто их игнорирует.
Комментарии:
Узнайте, что такое освещенность, в чем измеряется, чем отличается от яркости. Читайте, какие приборы используются для измерений, как их правильно провести. Какие важные показатели необходимо учесть при выборе источников освещения....
14 12 2025 12:23:29
Светодиодные лампы h4 — led-автолампы для ближнего света автомобилей. Правильная установка светодиодных ламп h4 в фары. Цоколи ламп h4. Как работают светодиодные лампочки....
13 12 2025 2:38:36
Особенности и виды ультрафиолетовой лампы. Назначение и принцип работы лампы. Как пользоваться лампой дома? Сколько можно находиться под ультрафиолетовой лампой? Плюсы и минусы лампы. Срок службы....
12 12 2025 4:27:59
Читайте, какие лампочки H11 светят лучше – галогеновые, ксеноновые или светодиодные. Узнайте, какие показатели при выборе важнее яркого свечения. Какие производители предлагают самые качественные и самые дешевые источники света для автомобилей. Почему некоторые автовладельцы ценят продукцию некоторых китайских производителей....
11 12 2025 18:54:27
Читайте здесь, как правильно подключить светодиодную ленту с датчиком движения, какие инструменты и материалы потребуются, как подобрать лед-полоску и датчик движения, какие схемы подключения бывают, как выглядит пошаговая инструкция по подключению, а также стоит ли заниматься самостоятельным ее изготовлением или лучше купить готовую....
10 12 2025 9:43:49
Расскажем подробно, но не сильно углубляясь, особенно в специальные термины о назначении и принципе действия этого устройства. Также постараемся ответить на некоторые наиболее часто возникающие вопросы, и постараемся подсказать, как правильно выбрать сетевой фильтр для вашей техники....
08 12 2025 3:29:58
Читайте здесь, что такое коннектор для светодиодной ленты, какие разновидности его бывают, а также чем хаpaктеризуются их наиболее распространенные модификации – NLSC-PLSC, прижимные, прокалывающие и экземпляры для подключения к проводам....
07 12 2025 12:48:48
Освещение в производственных помещениях, вопрос достаточно объемный и учитывающий массу параметров....
06 12 2025 18:12:53
Правильная маркировка проводов и шнуров позволяет значительно облегчить монтаж и ремонт любых электрических сетей. Ведь правильная маркировка не только облегчит сам процесс монтажа, но и позволит вам или любому другому человеку просто взглянув в распределительную коробку, щиток или на провода, определить их назначение...
05 12 2025 4:20:29
Как прозвонить провод на авто, в квартире или на даче? С таким вопросом наверняка не раз сталкивался каждый из нас. Ведь без электроэнергии сейчас некуда, а провода и кабели являются «кровеносной системой» энергетики....
04 12 2025 0:16:46
Светильник из бутылки: преимущества и недостатки материала. В каких помещениях квартиры или дома лучше использовать такие светильники: варианты дизайна и украшения. Из какой бутылки лучше сделать светильник: стекло или пластик....
03 12 2025 18:20:13
Какой прибор служит для измерения освещенности: разновидности и популярные модели для использования в домашних условиях. Для чего необходимо измерять освещенность в помещениях. Как правильно замерить освещенность люксметром....
02 12 2025 19:49:40
Читайте здесь, как сделать подсветку стен своими руками, какие особенности имеет система подсветки в различных помещениях квартиры или дома, каковы основные цели установки подсветки, на что обратить внимание при выборе осветительных приборов для нее....
01 12 2025 10:18:48
Как сделать самодельный светодиодный светильник: расчет инструкция сборки корпуса. Как правильно выбрать тип конструкции и какие материалы можно использовать для изготовления led изделия....
30 11 2025 7:57:12
Правильный расчет блока питания для светодиодной ленты. Примеры расчетов и правильный подбор блока для питания светодиодного освещения...
29 11 2025 23:15:24
Иногда в процессе эксплуатации может возникнуть потребность выполнить расчет мощности провода по сечению. Это может потребоваться в случае, если вам необходимо добавить в существующую сеть нового потребителя или заменить существующий прибор более мощным....
27 11 2025 4:43:46
Читайте, как правильно подобрать ультрафиолетовую лампу для черепах. Как установить прибор, чтобы питомец получил максимум польз от него. Особенности использования УФ-ламп...
26 11 2025 17:55:26
Освещенность в люксах: таблицы с нормами по СНиПу. Как правильно переводить люксы в люмены и их соотношение. С помощью каких приборов можно определить уровень освещенности в люксах....
25 11 2025 4:51:27
Мы решили уделить несколько слов процессу выбора выключателей трехклавишных с розеткой, а также разобраться с подключением таких модульных устройств к электрической сети и потребителю....
24 11 2025 13:58:44
Для их создания используют провод обмоточный. Расскажем о его видах и марках, особенностях и применении разных типов....
23 11 2025 4:15:30
Чтобы избежать этого, необходимо производить оконцовку кабеля специальным наконечником. Как производится изготовление кабельных наконечников, рассматривается в статье....
22 11 2025 18:20:28
При ремонте и перепланировке квартиры достаточно часто возникает вопрос: «Как из выключателя сделать розетку и наоборот?». Как известно нечего невозможного нет и если вы хотите выполнить такую рокировку, то мы вам с удовольствием в этом поможем. Ведь в этом нет нечего сложного, главное в точности следовать нашим рекомендациям....
21 11 2025 12:48:17
Рассмотрим более подробно достоинства, недостатки и разновидности жалюзи на окна с электроприводом, виды механизированного управления ими и их особенности....
20 11 2025 21:35:22
Освещение для сауны и бани должно отвечать целому ряду норм и требований. Ведь не для кого не секрет, что эти помещения относятся к особо сырым и жарким....
17 11 2025 18:31:43
Работа над созданием новых и усовершенствование старых источников света идет постоянно. Давайте же разберем лампы уличного освещения, которые сделали нашу жизнь намного удобнее и безопаснее....
16 11 2025 11:36:25
Как соединить два алюминиевых провода между собой? Казалось бы, достаточно бaнaльный вопрос, но и здесь первый приходящий на ум ответ не всегда верен....
15 11 2025 13:13:34
Что такое габаритные огни и ходовые ближнего света? Как их можно различить? Преимущества и недостатки....
14 11 2025 19:59:54
Цепная пила на аккумуляторе стала отличным помощником для работы с древесиной на приусадебных участках и в мастерских. О видах, их хаpaктеристиках и выборе сегодня и расскажем...
12 11 2025 12:55:26
Как подключить диммер: сферы применения и способы управления. Разновидности диммеров, их устройство и принцип действия. Особенности установки диммера вместо обычного выключателя. Настройка диммирования из нескольких мест....
11 11 2025 3:54:28
Читайте здесь, как сделать рассеиватель для светодиодной лены своими руками, каковы его функции и принцип действия, какие виды светодиодных ленточных рассеивателей существуют и где они применяются, какие материалы используются и как своими руками изготовить такой рассеиватель....
10 11 2025 11:22:32
Публикация посвящена трековым системам освещения. Мы узнаем их конструкционные особенности, классификацию, возможности применения в интерьерах и много чего еще интересного....
09 11 2025 7:33:57
Напольный накопительный электрический водонагреватель не так широко распространен, как их настенные собратья. И дело здесь не столько в их не эффективности, сколько в целесообразности....
08 11 2025 22:34:36
Сделать садовый светильник своими руками по силам любому человеку, обладающему хотя бы начальными навыками пайки. Купить комплектующие можно через интернет или в магазине радиоэлектроники....
07 11 2025 7:54:48
Читайте здесь, что такое контроллер для светодиодной ленты, какое назначение он имеет в работе трехцветной лед-полоски, какие виды контроллеров существуют и чем они различаются, какие основные параметры влияют на его выбор и как правильно выполнить его подключение своими руками....
06 11 2025 17:57:48
Технология монтажа растровых светильников, схема разводки электропроводки. Что такое растровый светильник — особенности, преимущества и недостатки использования. Разновидности и конструктивные особенности, какой выбрать, встраиваемый или накладной....
05 11 2025 7:43:42
Есть задача-выбрать фотореле для уличного светодиодного светильника LS-50 Street (220в/50В) в условиях низких температур (Якутия) Светильник устанавливается на столбе. Что посоветуете...
04 11 2025 22:47:47
В какой момент искрит рубильник, нормально это или нет, как от этого избавиться, и когда на это можно не обращать внимания, мы и поговорим в нашей статье....
03 11 2025 5:54:17
Что делать, если в мониторе вышла из строя лампа подсветки — можно ли отремонтировать, как проверить лампы подсветки. Переделка ламп подсветки ЖК монитора на светодиодные ленты, пошаговая инструкция, как сделать своими руками....
02 11 2025 14:50:45
Узнайте, как можно использовать понижающий трaнcформатор в качестве источника питания для светодиодных ламп. Читайте, какими особенностями он обладает, выясните для себя достоинства и недостатки такого варианта конструкции....
01 11 2025 13:48:15
Ваш вопрос в большей степени лежит в юридической плоскости. Ведь с точки зрения безопасной эксплуатации электроустановок вы не работаете с электричеством....
31 10 2025 16:30:38
Cтробоскоп схема tl494. Как собрать стробоскоп на автомобиль своими руками. Электрическая схема стробоскопа....
30 10 2025 0:45:26
Подключение розетки с заземлением может вызвать определенные трудности у людей, мало знакомых с электротехникой....
29 10 2025 7:30:19
Выясните, зачем необходима подсветка для орхидей, выращиваемых в домашних условиях, как организовать систему освещения и когда ее использовать. Основные требования к используемым в установке лампам....
28 10 2025 10:54:11
Водяной или электрический теплый пол и какой лучше? Именно такой вопрос возникает у многих во время ремонта ванной комнаты. Ведь теплый пол — это не только удобно и пpaктично, но и экономно. Поэтому о целесообразности такого покрытия речь даже не идет. И чтобы разобраться с этим вопросом давайте рассмотрим каждый из имеющихся вариантов....
27 10 2025 14:11:10
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
