E f ec e c t u l J o u l e – Lent z EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC:
Electroterapia utilizează curentul electric în tratamentul diferitelor afecţiuni şi în diagnostic. Efectele directe şi indirecte ale curentului electric sunt: - efectul termic al electricităţii este bazat pe legea Joule-Lenz: legea Joule-Lenz: prin trecerea curentului electric printr-un printr-un conductor, acesta se încălzeşte; organismul se comportă ca un conductor şi se încălzeşte la trecerea curentului electric prin el; - efectul chimic: prin trecerea curentului electric se produce electr oliză oliză în ţesuturi; electroliza se produce doar la curent continuu, nu şi la curent alternativ; se pot steriliza canalele radiculare prin electroliză în câmp electric; dintre electrozi disociază ioni din electrolit – electrolit – anioni la polul pozitiv şi cationi la polul polul negativ; - efectul fizic: electroforeza, cataforeza, anaforeza; soluţia coloidală într -un câmp electric se desface, iar particulele sunt atrase la poli, ele trecând printr -un -un perete gros, dar care trebuie să fie poros; - efectul magnetic: când trece pr intr-un intr-un conductor, curentul electric realizează un câmp magnetic; astfel se realizează inducţia electroelectro -magnetică; aşa se realizează curentul alternativ şi mişcarea motorului electric; alt efect este cel de magnetism. - Curenţii de înaltă frecvenţă (curenţi Tesla) – se – se pot realiza prin circuit oscilant cu lămpi sau cu diode sau prin circuit scânteie (bobină-condensator). (bobină-condensator). Efectul Joule (numit si efectul electrocaloric sau efectul electrotermic) reprezinta fenomenul fizic de incalzire a corpurilor la trecerea curentului electric prin ele. Efectul Joule se opune trecerii curentului prin corpuri cu structura cristalina si cu electroni liberi pentru a pastra legaturile dintre electroni stabile. Acest efect „de opunere” conduce la o disipare de energie si deci la incalzirea materialului prin care trece curentul electric. Efectul Joule este un fenomen fizic, ceea ce implica faptul ca toate consecintele sale nu pot fi reversibile sau inlaturate. Consecintele sale sunt atât negative (daunatoare) cat si pozitive (folositoare). Oamenii au cautat sa foloseasca acest efect, care face parte din viata de zi cu zi a fiecaruia si au incercat sa -i inlature consecintele daunatoare. Efectul poarta numele fizicianului englez James Prescott Joule(1818-1889), care a facut numeroase cercetari in domeniul electricitatii si al termodinamicii. In cursul investigatiilor sale despre caldura emisa intr-un circuit electric, a formulat o lege, cunoscuta sub numele de legea lui Joule: cantitatea de caldura Q degajata la trecerea curentului electric printr-un conductor este direct proportionala cu rezistenta
R a conductorului, cu patratul intensitatii curentului si cu timpul t considerat. Expresia matematica a legii este: Q=R*I*I*t.
Consecinte daunatoare sunt: incalzirea oricarui conductor parcurs de curent: masinile electrice se incalzesc foarte rapid si suprafetele necesita sa fie marite in dimensiune pentru a rezista la trecerea curentului, pentru ca cu cat suprafata este mai mare cu atât rezistenta este mai mica, iar cu cat rezistivitatea materialului este mai mare si rezistenta creste (R=O*l/S); in
transportul energiei electrice prin stalpii de inalta tensiune, efectul Joule duce la pierderi de energie electrica . Insa consecintele pozitive ale efectului Joule sunt i n numar mult mai mare decat cele negative. Majoritatea aplicatiilor efectului Joule se refera la aparate de uz casnic, deci la anumite facilitati care confera mai multa usurinta vieţii omului. Astfel, unele dintre cele mai cunoscute aplicatii aleefectului Joule sunt: resoul, fierul de calcat, radiatoarele, fierbatorul electric, masina de spalat, uscatorul de par, bricheta de la automobile si unele instrumente de masura a temperaturii. Toate aceste aparate functioneaza in urma aparitiei efectului Joule după un principiu relativ simplu: la trecerea curentului, in interiorul fiecarui aparat exista un conductor prin care trece curentul electric. Datorita efectului Joule apare cresterea de temperatura, pe care fiecare aparat o foloseste cu un anumit scop. Efectul Joule-Lenz se opune trecerii curentului prin corpuri cu structura cristalina si electroni liberi pentru a pastra legaturile dintre electroni stabile. Trebuie precizat faptul ca efectul Joule se manifesta atata timp cat mediul conducator are o anumita rezistenta electrica, deoarece, sub o anumita valoare a temperaturii, foarte scazuta, rezistivitatea conductorilor scade brusc la valori mici, rezultand fenomenul de supraconductibilitate. Efectul termic (denumit şi efect Joule-Lenz) este reprezentat de disiparea căldurii intr-un conductor traversat de un curent electric. Aceasta se datorează interacţ iunii particulelor curentului (de regulă electroni) cu atomii conductorului, interacţ iuni prin care primele le cedează ultimilor din energia lor cinetică, contribuind la mărirea agitaţ iei termice in masa conductorului. Produsele folosite la incălzirea industrială, precum şi pentru uzul casnic, funcţ ionează pe baza efectului Joule-Lenz. Elementul de circuit comun in construcţ ia acestor produse este un rezistor (sau mai multe, grupate adecvat) in care se dezvoltă efectul Joule al curentului electric. Rezistorul său (elementul rezistiv care disipă căldura) este realizat din nicrom, feronicrom, fecral, kanthal, cromal ş.a. Aceste materiale sunt rezistente la temperaturi mari, au rezistivitate electrică ridicată şi un coeficient mare de temperatur ă al rezistivităţ ii. Efectul termic al curentului electric are multiple aplicaţ ii industriale: cuptoarele incălzite electric, tăierea metalelor, sudarea cu arc electric etc.
Arcul electric este un curent electric de mare intensitate. La separarea sub sarcină electrică a două piese metalice in contact, densitatea de curent creşte foarte mult datorită micşor ării zonelor de contact, pe măsura depărtării pieselor şi datorită tensiunii electromotoare (t.e.m.) de autoinducţ ie care ia naştere la intreruperea curentului. Datorită efectului Joule-Lenz foarte puternic, metalul este topit local şi vaporizat. In condiţ iile existenţ ei vaporilor metalici şi a contactelor puternic incălzite, aerul dintre contacte se ionizează şi ia naştere o plasmă fierbinte cu temperaturi de cca. 6.000 –7.000 K. Sub acţ iunea diferenţ ei de potenţ ial dintre contacte plasma se deplasează, formand arcul electric; deci curentul electric continuă să existe şi după intreruperea mecanică a circuitului. Din procesele de recombinare ale purtătorilor de sarcină, arcul electric eliberează energie sub formă de radiaţ ii luminoase intense. La sudarea metalelor, arcul electric se formează intre un electrod şi piesa de sudat; tăierea metalelor se realizează prin topire locală cu arc electric, iar la intreruperea circuitelor electrice arcul este stins prin metode şi dispozitive speciale care favorizează procesele de deionizare in coloana de arc. La intrerupătorul cu parghie, pentru a se evita topirea sau distrugerea par ţi ală prin arc electric a pieselor de contact, intre acestea se montează in paralel un condensator. Condensatorul se incarcă şi preia energia eliberată de campul magnetic prin curentul de autoinducţ ie, f ăr ă a se mai produce un arc electric. Cand un material conductor este plasat intr-un camp magnetic alternativ, curenţ ii induşi determină incălzirea materialului. La frecvenţ e mari incălzirea este mai pronunţ ată la suprafaţ a materialului conductor; efectul este utilizat la tratamente superficiale ale metalelor şi pentru lipire. Cuptoarele electrice se utilizează şi pentru topirea metalelor. Dacă un dielectric este introdus intre două armături plane, alimentate in curent alternativ, acesta se incălzeşte din cauza pierderilor de polarizare. Fenomenul este utilizat pentru topirea maselor plastice, la incălzirea imbinărilor din lemn, la incălzirea alimentelor in cuptoarele cu microunde ş.a. Calculul la incălzirea produsă de trecerea curentului electric prin conductoarele aparatelor şi maşinilor electrice este foarte important: incălzirea nu trebuie să afecteze stabilitatea termică a materialelor izolatoare.
Aparat pentru ablatie cu radiofrecventa-Therm oco n (aplic atie medic ala) Domeniui de utilizare:
Thermocon furnizeaza caldura in corpul omenesc prin intermediul radio frecventei fara nici un inconvenient sau contractie musculara. -Electrodul izolat a carui parte f inala este destinata sa livreze acest curent electric este inserat in corp prin piele si genereaza efectul Joule prin partea activa. -Efectul Joule va coagula tesutul respectiv pana la necroza tumorii (termocoagulare) sau va bloca un nerv pentru a elimina durerea. -Operatia este bazata pe incizie dar operarea cu Thermocon este bazata pe inserarea percutanata a unei canule care va lasa cicatrici foarte mici si va facilita
astfel o recuperare intradevar rapida. -Avand multe avantaje cum ar fi siguranta pacientului, usurinta in folosire, repetabilitatea operatiilor, Thermocon de asemenea controleaza cu acuratete puterea de iesire (temperatura) a partii active a electrodului, pentru a putea determina si comanda exact forma si dimensiunea leziunii generate. -Displayul LCD al aparatului arata in timp real impedanta, stimularea electrica, puterea, timpul, conditiile de operare, pentru a ne da o imagine cat mai precisa asupra evenimentelor care se petrec.
Madalina Buzea Master IMC An II
