Concetti Chiave
- Il passaggio della corrente elettrica riscalda i fili conduttori, fenomeno noto come effetto Joule, utilizzato in dispositivi come stufe elettriche e lampadine a incandescenza.
- Le stufe elettriche utilizzano fili di nichel-cromo per diffondere calore, grazie alla loro alta resistenza e punto di fusione elevato.
- Le lampadine a incandescenza contengono un filamento di tungsteno che si riscalda e diventa luminoso senza bruciare, grazie all'assenza di ossigeno nel bulbo.
- Un corto circuito può causare un intenso riscaldamento dei fili, aumentando il rischio di incendio; per prevenirlo si usano valvole fusibili.
- Le valvole fusibili interrompono il circuito fondendosi prima del rame, grazie a un filo di piombo-stagno che si scioglie a temperature più basse.
L'effetto termico della corrente elettrica
E' facile rilevare che un filo conduttore, quando è percorso dalla corrente elettrica, si riscalda. Tale effetto termico è detto anche effetto Joule. Tra le numerose applicazioni dell'effetto joule sono da ricordare gli apparecchi di riscaldamento elettrici, la lampadina a filamento incandescente e le valvole fusibili.
Se hai a disposizione una stufa elettrica, puoi osservare che essa è formata essenzialmente da un supporto refrattario su cui è avvolto un filo di nichel-cromo, una lega che presenta elevata resistenza elettrica e che fonde soltanto a temperature molto alte.
Esamina una comune lampadina elettrica a filamento. Essa è formata di un bulbo di vetro nel cui interno penetrano due grossi fili. Gli estremi di questi fili sono collegati con un esile filamento a spirale di tungsteno. Il bulbo non contiene ossigeno, ma soltanto un gas inerte, di solito l'azoto. Al passaggio della corrente elettrica il filamento di tungsteno, per effetto joule, si riscalda oltre 2500 °C, e diviene incandescente e luminoso, senza bruciare. La lampada a incandescenza fu inventata dall'americano T. Edison.
Capita talvolta che due tratti del filo conduttore di corrente elettrica per il consumo della parte isolante, vengano a contatto tra loro e generino un corto circuito. In tal caso, poichè la resistenza diviene minima, la corrente elettrica può raggiungere intensità talmente elevate da portare all'incandescenza il filo conduttore con grave pericolo d'incendio dell'impianto stesso e delle cose circostanti. Per ovviare a questo inconveniente si utilizzano le valvole fusibili, fili di piombo-stagno disposti in serie con il circuito. La corrente elettrica che circola, scalda non soltanto il filo di rame, ma anche il filo di piobo. E' quindi ovvio che, aumentando l'effetto termico, a una determinata temperatura il piombo fode e interrompe il circuito; il piombo infatti fonde prima che il rame diventi incandescente.
Domande da interrogazione
- Che cos'è l'effetto Joule e quali sono le sue applicazioni comuni?
- Come funziona una lampadina a filamento incandescente?
- Qual è il ruolo delle valvole fusibili in un circuito elettrico?
L'effetto Joule è il riscaldamento di un filo conduttore quando è percorso da corrente elettrica. Le sue applicazioni comuni includono apparecchi di riscaldamento elettrici, lampadine a filamento incandescente e valvole fusibili.
Una lampadina a filamento incandescente è composta da un bulbo di vetro con un filamento di tungsteno. Quando passa la corrente, il filamento si riscalda oltre 2500 °C, diventando incandescente e luminoso senza bruciare, grazie all'assenza di ossigeno nel bulbo.
Le valvole fusibili, fatte di piombo-stagno, sono utilizzate per prevenire incendi causati da cortocircuiti. Quando la corrente aumenta e il filo si riscalda, il piombo fonde prima del rame, interrompendo il circuito e prevenendo il surriscaldamento.
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