О Направено еДжоул е физическо явление, което се състои от преобразуване наенергияелектрическив топлина. Това явление възниква, когато електрически ток преминава през тяло. Причиняват постоянните сблъсъци, които се случват между електроните и атомите, изграждащи кристалната структура на тялото температурата му се увеличава, което води до превръщане на част от електрическата енергия, съдържаща се в носителите на заряд топлина.
Вижсъщо:Каква е скоростта на електрическия ток?
Формула за ефект на Джоул
От джаулов закон, възможно е да се изчисли количеството топлина, разсейвана от проводник, преминаващ от електрически ток. За да се използва този закон, е необходимо електрическото съпротивление на материала да е постоянно, както и електрическият ток, който преминава през него.
Въпрос: - топлина (J или вар)
i - електрически ток (A)
R - електрическо съпротивление (Ω)
T - времеви интервал (и)
Показаната формула показва, че разсейваното количество топлина е право пропорционално на квадрата на електрически ток, умножен по електрическо съпротивление и по продължителността на времето, необходимо на тока да премине тялото.
Вижсъщо: Физически открития, станали вследствие на злополука
Joule Effect Utilities
Благодарение на ефекта на Джоул е възможно да се преобразува електрическата енергия в топлина, както правим в:
- душове,
- крокпоти,
- електрически скари,
- ютии и др.
Ефектът на Джоул се появява върху всеки материал, проводник или изолатор, който има ненулево електрическо съпротивление.
Това явление е по-изразително в материалиизолатори, чиито електрически съпротивления обикновено са по-високи. Въпреки това, когато изолационните материали се пресичат от интензивни електрически токове, възможно е те да възникнат в тях дефекти непоправимо поради голямото повишаване на температурата.
Рискове, свързани с ефекта на Джоул
Основните рискове, свързани с ефекта на Джоул, произтичат от повишаване на температурата. В електрическите инсталации се изискват проводими проводници и други електронни устройства, за да работят при безопасни температури, но фактори като инсталациинебрежен, присъствиеввлага,прахвизлишък,нишкиобелени и окислениена електронните компоненти може да доведе до увеличаване на електрическото им съпротивление, което води до по-голямо разсейване на топлината, като по този начин увеличава шансовете за поява на пожари, например.
Вижсъщо:Всичко за калориметрията
Експеримент с ефект на Джоул
Те съществуват експерименти в ниска цена е достатъчно достъпни това може да се направи в класната стая, за да се докаже съществуването на ефекта на Джоул. Един от тях се състои в докосване на клемите на a 9V батерия в парче от стоманена вълна.
Когато докоснем стоманената вата към клемите на батерията, се образува електрически ток, по този начин, процес на отопление. Бързо температурата на стоманената вълна се увеличава, докато се зачерви.
Глава нагоре: този експеримент може да причини изгаряния и пожари, изпълнете го само в присъствието на родители или настойници. |
Упражнения върху ефекта на Джоул
Въпрос 1) Провеждащ проводник с електрическо съпротивление, равно на 0,5 Ω, се преминава от електрически ток от 2,0 A за период от време от 2,0 минути. Определете количеството топлина, отделяно от този проводник в джаули.
а) 240 J
б) 4 J
в) 400J
г) 40J
д) 120 J
Обратна връзка: Буква а
Резолюция:
За да се изчисли количеството на разсейваната топлина, е необходимо да се използва законът на Джоул:
Въпрос 2) Що се отнася до ефекта на Джоул, отбележете какво е правилно.
а) Ефектът на Джоул се появява само при високи температури.
б) Ефектът на Джоул възниква от сблъсъци между носители на заряд и атоми, които изграждат кристалната решетка на материала.
в) Възможно е да се контролира загубата на енергия чрез ефекта на Джоул чрез увеличаване на интензивността на електрическия ток.
г) Количеството топлина, което се разсейва от ефекта на Джоул, е обратно пропорционално на електрическото съпротивление на материала.
д) Проводимите материали не подлежат на ефект на Джоул.
Шаблон:Буква Б
Резолюция:
Нека да разгледаме отговорите:
The) НЕВЯРНО - ефектът на Джоул може да възникне при всякаква температура, но този ефект се увеличава при високотемпературни режими.
Б) ИСТИНСКИ
° С) FALSE - количеството топлина, разсейвано от ефекта на Джоул, е право пропорционално на квадрата на текущия интензитет.
д) НЕВЯРНО - количеството топлина, отделяно от ефекта на Джоул, е право пропорционално на модула на електрическото съпротивление.
и) НЕВЯРНО - всички материали, които имат електрическо съпротивление, са обект на ефект на Джоул.
Въпрос 3) Проводим проводник се пренася от електрически ток от 0,5 A за 30 s. Тъй като електрическото съпротивление на този проводник е равно на 0,8 Ω, количеството калории, освободено от проводника през този период от време, поради ефекта на Джоул, е равно на
Данни: 1 кал = 4 Дж
а) 15,0 кал.
б) 12,0 кал.
в) 1,5 кал.
г) 6,0 кал.
д) 4,5 кал.
Обратна връзка: Буква В
Резолюция:
Ще използваме закона на Джоул, за да изчислим количеството топлина, което се разсейва от проводящия проводник:
Според извършеното изчисление количеството топлина, което се разсейва от този проводящ проводник, е 1,5 кал, така че правилната алтернатива е буквата С.
От мен Рафаел Хелерброк
