Concetti Chiave
- L'effetto Joule si verifica quando un filo conduttore si riscalda per il passaggio della corrente elettrica, ed è fondamentale in apparecchi come stufe e lampadine a filamento.
- La lampadina a filamento contiene un filamento di tungsteno che, riscaldandosi oltre i 2500 °C, produce luce senza bruciare grazie all'assenza di ossigeno nel bulbo.
- Le stufe elettriche utilizzano fili di nichel-cromo, noti per la loro elevata resistenza, per convertire l'energia elettrica in calore.
- I cortocircuiti possono verificarsi quando fili conduttori si toccano, creando rischi di incendio; per prevenirli, si impiegano valvole fusibili che si fondono a temperature inferiori rispetto ai fili di rame.
- Le valvole fusibili, composte da fili di piombo-stagno, interrompono il circuito quando la corrente genera calore eccessivo, proteggendo l'impianto elettrico.
Qual è l'effetto joule e quali sono le sue applicazioni?
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. Quando passa la corrente, il filo si riscaldo e diffonde calore. Altri apparecchi di riscaldamento, simili alla stufa elettrica, sono i bollitori elettrici, il ferro da stiro elettrico, la cucina elettrica, ecc.
Funzionamento della lampadina a filamento
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.
Prevenzione dei cortocircuiti
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
- Qual è l'effetto Joule e quali sono alcune delle sue applicazioni?
- Come funziona una lampadina a filamento?
- Quali sono i rischi dei cortocircuiti e come si possono prevenire?
L'effetto Joule è il riscaldamento di un filo conduttore percorso dalla corrente elettrica. Tra le sue applicazioni ci sono gli apparecchi di riscaldamento elettrici, come stufe, bollitori e ferri da stiro, oltre alla lampadina a filamento incandescente e alle valvole fusibili.
Una lampadina a filamento è composta da un bulbo di vetro con un filamento di tungsteno che, al passaggio della corrente elettrica, si riscalda oltre 2500 °C diventando incandescente e luminoso, senza bruciare. Questo tipo di lampada fu inventato da Thomas Edison.
I cortocircuiti si verificano quando due tratti di filo conduttore si toccano, causando un aumento pericoloso dell'intensità della corrente. Per prevenire tali incidenti si utilizzano valvole fusibili, che interrompono il circuito quando la temperatura raggiunge un certo livello, fondendo il filo di piombo prima che il rame diventi incandescente.
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