HΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΘΕΡΜΑΣΤΡΕΣ ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Ο μαθητής να μπορεί να αναφέρει και να περιγράφει τους τρόπους μετάδοσης της θερμότητας από τους διάφορους τύπους θερμάστρας. Η ηλεκτρική αντίσταση χρησιμοποιείται σε όλους τους τύπους ηλεκτρικής θερμάστρας. Η μετάδοση της θερμότητας από το θερμικό στοιχείο στο γύρω χώρο γίνεται µε διάφορους τρόπους: (α) Με φυσική κυκλοφορία Η αντίσταση είναι ακάλυπτη και έτσι αερίζεται και η θερμοκρασία της είναι χαμηλή. Ο αέρας θερμαίνεται από αυτήν, γίνεται πιο ελαφρύς, ανέρχεται και τη θέση του καταλαμβάνει λιγότερο θερμός αέρας. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται αργή αλλά σταθερή και οµοιόµορφη θέρμανση του χώρου. (β) Με τεχνητή κυκλοφορία Σε αυτή την περίπτωση, έχουμε δυο τρεις αντιστάσεις μέσα από τις οποίες ένας ανεμιστήρας κυκλοφορεί τον αέρα του δωματίου. Έχουμε, έτσι πιο γρήγορη θέρμανση από ότι στις θερμάστρες με φυσική κυκλοφορία.

(γ) Με ακτινοβολία Η αντίσταση πυρακτώνεται, οπότε ακτινοβολεί. Η ακτινοβολία της ταξιδεύει σε ευθεία γραµµή και θερμαίνει αμέσως πρόσωπα που βρίσκονται σε αυτή την ευθεία. Όταν διακοπεί το ηλεκτρικό ρεύμα, παύει αμέσως να θερμαίνει. Στην πρακτική εφαρμογή, χρησιμοποιείται κάτοπτρο που μαζεύει την ακτινοβολία σε µια δέσμη προς µια κατεύθυνση. Η πυράκτωση και ακτινοβολία της αντίστασης επιτυγχάνεται µε τον περιορισμό του αερισμού της αντίστασης. (δ) Με συσσώρευση Σε αυτή την περίπτωση, ένα σώμα (π.χ. υγρό) θερμαίνεται από την αντίσταση. Τα υγρά, όπως ξέρουμε, έχουν μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Έτσι αποθηκεύεται στο υγρό μεγάλη ποσότητα θερμότητας η οποία, έστω και κατά τις διακοπές του ηλεκτρικού ρεύματος, εκλύεται στο χώρο µε φυσική κυκλοφορία και µε ακτινοβολία χαμηλής έντασης. Στη συνέχεια θα εξετάσουμε τις θερμάστρες ακτινοβολίας.

Ηλεκτρική θερμάστρα ακτινοβολίας ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 1. Παρατηρεί και περιγράφει τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική  2. Περιγράφει την κατασκευή και λειτουργία της ηλεκτρικής θερμάστρας  3. Σχεδιάζει το ηλεκτρικό κύκλωμα της ηλεκτρικής θερμάστρας  4. Αποσυναρμολογεί τη συσκευή, κάνει μετρήσεις, εντοπίζει βλάβες και αντικαθιστά εξαρτήματα  5. Λαμβάνει όλα τα αναγκαία μέτρα ασφάλειας κατά την εργασία του  6. Εξηγεί τη σημασία της γείωσης και γειώνει σωστά τη συσκευή

Θερμότητα Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας που ρέει από ένα θερμό σώμα σε ένα λιγότερο θερμό. Η ποσότητα της θερμοκρασίας που ρέει σε ένα σώμα συμβολίζεται με το γράμμα Q και μετριέται σε kJ. Η ποσότητα της θερμότητας που απορροφά ένα σώμα εξαρτάται από: α) τη μάζα (m) του σώματος, σε χιλιόγραμμα (kg) β) τη διαφορά θερμοκρασίας που προκαλείται, σε βαθμούς Κελσίου (οC) γ) την ειδική θερμότητα του υλικού του σώματος (c) Η πιο πάνω σχέση γράφεται ως εξής: Q = m . (θ2 – θ1) . c

Μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική Για να υπολογισθεί η ηλεκτρική ενέργεια που χρειάζεται να καταναλωθεί για να υπάρχει μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας, χρησιμοποιείται το εξής ισοδύναμο: Ένα χιλιοβατώριο ή 1 kWh παράγει 3612 kJ θερμότητας. Το χιλιοβατώριο είναι η μονάδα της ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό συμβαίνει όταν όλη η παρεχόμενη ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα. Ένα χιλιοβατώριο ή κιλοβατώρα, είναι η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλίσκεται από μια ηλεκτρική συσκευή ισχύος 1 kW μέσα σε μια ώρα. Αν επιθυμούμε να βρούμε πόσα στοιχίζει η κατανάλωση μιας ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που μας παρέχεται από την Αρχή Ηλεκτρισμού, πολλαπλασιάζουμε τα χιλιοβατώρια επί την ταρίφα της Αρχής.

Ηλεκτρική θερμάστρα ακτινοβολίας Οι θερμάστρες ακτινοβολίας βασίζονται πάνω στην πυράκτωση του σύρματος της χρωμιονικελίνης. Το σύρμα τοποθετείται πάνω σε ένα πυρίμαχο στήριγμα όσο το δυνατό πιο μικρής επιφάνειας και με τη λιγότερη δυνατή κυκλοφορία αέρα, για να θερμαίνεται περισσότερο.  Στο σημείο εστίασης του κατόπτρου τοποθετείται μια κεραμική ράβδος με σπείρωμα. Στο σπείρωμα είναι τυλιγμένο το σύρμα της χρωμιονικελίνης. Η ισχύς της αντίστασης είναι συνήθως 1 k W .  Ένα μεταλλικό πλέγμα προστασίας είναι απαραίτητο σε όλες τις θερμάστρες ακτινοβολίας.  Όταν η αντίσταση θερμανθεί και μαζί με αυτή και η κεραμική ράβδος, η ακτινοβολία αντανακλάται και συγκεντρώνεται από το κάτοπτρο σε μια ορισμένη κατεύθυνση. Επιτυγχάνεται έτσι πιο έντονη θέρμανση.

Κάποτε υπάρχουν δυο ράβδοι με αντίσταση οπότε μπορούν με ένα διακόπτη να ενωθούν ηλεκτρικά και οι δυο παράλληλα. Όταν η ράβδος είναι μόνο μία, δεν πρέπει να υπάρχει διακόπτης πάνω στη θερμάστρα. Όταν οι ράβδοι είναι δύο, μόνο μία να διακόπτεται από διακόπτη που βρίσκεται πάνω στη θερμάστρα. Κι αυτό, για να μην παραμένει η θερμάστρα ή το καλώδιο ηλεκτροφόρο, επειδή ο χρήστης θα είναι υποχρεωμένος να διακόπτει από την πρίζα.  Σε ένα άλλο είδος θερμάστρας ακτινοβολίας η αντίσταση τοποθετείται μέσα σε ένα γυάλινο σωλήνα, πάλι μπροστά από ένα παραβολικό κάτοπτρο.

Να σχεδιάσετε το ηλεκτρικό κύκλωμα μιας θερμάστρας ακτινοβολίας Συμπτώματα Βλάβες Η θερμάστρα δε λειτουργεί καθόλου Καμένη ασφάλεια Κομμένη παροχή Καίγεται η ασφάλεια Βραχυκύκλωμα Λειτουργεί μόνο μία από τις δύο ράβδους Χαλασμένη η μία ράβδος Χαλασμένος ο διακόπτης Πέφτει ο αυτόματος διακόπτης Διαρροή. Χαμηλή αντίσταση μεταξύ L και E Αξιολόγηση Να ονομάσετε τα μέρη και να περιγράψετε τη λειτουργία μιας θερμάστρας ακτινοβολίας Να σχεδιάσετε το ηλεκτρικό κύκλωμα μιας θερμάστρας ακτινοβολίας Να αναφέρετε δύο συνηθισμένες βλάβες ηλεκτρικών θερμαστρών ακτινοβολίας και τα συμπτώματά τους