ا صنعت منجول هي ظاهرة فيزيائية تتكون من تحويلطاقةكهربائيفي الحرارة. تحدث هذه الظاهرة عندما يمر تيار كهربائي عبر الجسم. تسبب الاصطدامات المستمرة التي تحدث بين الإلكترونات والذرات التي تشكل التركيب البلوري للجسم تزداد درجة حرارته ، مما يؤدي إلى تحويل جزء من الطاقة الكهربائية الموجودة في ناقلات الشحنة إلى الحرارة.
نظرةأيضا:ما هي سرعة التيار الكهربائي؟
صيغة تأثير الجول
من قانون الجول، من الممكن حساب كمية الحرارة المشتتة بواسطة موصل يمر بواسطة تيار كهربائي. للاستفادة من هذا القانون ، من الضروري أن تكون المقاومة الكهربائية للمادة ثابتة ، وكذلك التيار الكهربائي الذي يمر عبرها.
س - الحرارة (J أو الجير)
أنا - التيار الكهربائي (أ)
ص - المقاومة الكهربائية (Ω)
ر - فترات زمنية)
توضح الصيغة الموضحة أن كمية الحرارة التي يتم تبديدها تتناسب طرديًا مع مربع مضروب التيار الكهربائي في المقاومة الكهربائية وطول الوقت الذي يستغرقه التيار للعبور الجسم.
نظرةأيضا: اكتشافات الفيزياء التي حدثت بالصدفة
أدوات تأثير جول
بفضل تأثير جول ، من الممكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة ، كما نفعل في:
- الاستحمام،
- الفخار
- مشاوي كهربائية
- مكاوي إلخ.
يحدث تأثير جول على أي مادة ، موصل أو عازل، التي لديها مقاومة كهربائية غير صفرية.
هذه الظاهرة أكثر تعبيرا في موادعوازل ، التي تكون مقاوماتها الكهربائية أعلى بشكل عام. ومع ذلك ، عند عبور التيارات الكهربائية الشديدة للمواد العازلة ، فمن الممكن أن تنشأ فيها عيوب لا يمكن إصلاحه بسبب الزيادة الكبيرة في درجة الحرارة.
المخاطر المتعلقة بتأثير الجول
تنشأ المخاطر الرئيسية المتعلقة بتأثير جول من زيادة درجة الحرارة. في التركيبات الكهربائية ، يجب أن تعمل الأسلاك الموصلة والأجهزة الإلكترونية الأخرى في درجات حرارة آمنة ، مع وجود عوامل مثل المنشآتقذرة, حضورفيرطوبة،غبارفيإفراط،الخيوطمقشر و ال أكسدةمن المكونات الإلكترونية يمكن أن تتسبب في زيادة مقاومتها الكهربائية ، مما يؤدي إلى زيادة تبديد الحرارة ، وبالتالي زيادة فرص حدوثها حرائق على سبيل المثال.
نظرةأيضا:كل شيء عن قياس السعرات الحرارية
تجربة تأثير الجول
انهم موجودين التجارب في منخفض الكلفة كفى يمكن الوصول يمكن القيام به في الفصل الدراسي لإثبات وجود تأثير جول. واحد منهم هو لمس المحطات الطرفية بطارية 9 فولت في قطعة من الصوف الصلب.
عندما نلمس الصوف الفولاذي بأطراف البطارية ، يتشكل تيار كهربائي ، وبالتالي ، فإن عملية التسخين. تزداد درجة حرارة الصوف الفولاذي بسرعة حتى يتحول إلى الأحمر الساخن.
انتباه: يمكن أن تسبب هذه التجربة حروقًا وحرائق ، ولا يتم إجراؤها إلا في حضور الوالدين أو الأوصياء. |
تمارين على تأثير الجول
السؤال رقم 1) سلك موصل بمقاومة كهربائية تساوي 0.5 Ω يتم اجتيازه بواسطة تيار كهربائي قدره 2.0 A خلال فترة زمنية مدتها 2.0 دقيقة. أوجد كمية الحرارة التي يبددها هذا السلك بالجول.
أ) 240 جول
ب) 4 ي
ج) 400J
د) 40 ي
هـ) 120 ج
تعليق: الحرف ا
القرار:
لحساب كمية الحرارة المشتتة ، من الضروري استخدام قانون جول:
السؤال 2) فيما يتعلق بتأثير جول ، حدد ما هو صحيح.
أ) يحدث تأثير جول فقط في درجات حرارة عالية.
ب) ينشأ تأثير جول من الاصطدامات بين حاملات الشحنة والذرات التي تشكل الشبكة البلورية للمادة.
ج) من الممكن التحكم في فقدان الطاقة بتأثير جول عن طريق زيادة شدة التيار الكهربائي.
د) كمية الحرارة التي يتبددها تأثير جول تتناسب عكسياً مع المقاومة الكهربائية للمادة.
هـ) لا تخضع المواد الموصلة لتأثير جول.
قالب:حرف الباء
القرار:
لنلقِ نظرة على الإجابات:
ال) خاطئة - يمكن أن يحدث تأثير الجول في أي درجة حرارة ، ومع ذلك ، فإن هذا التأثير يزداد في أنظمة درجات الحرارة المرتفعة.
ب) حقيقة
ç) خاطئة - كمية الحرارة التي يتبددها تأثير جول تتناسب طرديًا مع مربع شدة التيار.
د) خاطئة - كمية الحرارة التي يبددها تأثير جول تتناسب طرديًا مع معامل المقاومة الكهربائية.
و) خاطئة - جميع المواد التي لها مقاومة كهربائية تخضع لتأثير جول.
السؤال 3) يُحمل سلك موصل بواسطة تيار كهربائي قدره 0.5 أمبير لمدة 30 ثانية. نظرًا لأن المقاومة الكهربائية لهذا السلك تساوي 0.8 Ω ، فإن كمية السعرات الحرارية التي يطلقها السلك خلال هذه الفترة الزمنية ، بسبب تأثير جول ، تساوي
البيانات: 1 كال = 4 جول
أ) 15.0 كالوري.
ب) 12.0 كالوري.
ج) 1.5 كالوري.
د) 6.0 كالوري.
هـ) 4.5 كالوري.
تعليق: الحرف ج
القرار:
سنستخدم قانون جول لحساب كمية الحرارة التي يتبددها السلك الموصل:
وفقًا للحسابات التي تم إجراؤها ، فإن كمية الحرارة التي يتبددها هذا السلك الموصّل هي 1.5 كالوري ، لذا فإن البديل الصحيح هو الحرف C.
من جانبي رافائيل هيلربروك