Joule Effect: co to je, vzorec, použití, cvičení

Ó Je to vyrobenoJoule je fyzikální jev, který se skládá z konverzeenergieelektrickýv teplo. K tomuto jevu dochází, když elektrický proud prochází jakýmkoli tělesem. Konstantní srážky, ke kterým dochází mezi elektrony a atomy, které tvoří krystalovou strukturu těla, způsobují jeho teplota se zvyšuje, což způsobuje přeměnu části elektrické energie obsažené v nosičích náboje teplo.

Dívej setaky:Jaká je rychlost elektrického proudu?

Joule Effect Formula

Z jouleův zákon, je možné vypočítat množství tepla rozptýleného vodičem, kterým prochází elektrický proud. K využití tohoto zákona je nutné, aby byl elektrický odpor materiálu konstantní a také elektrický proud, který jím prochází.

Q - teplo (J nebo vápno)

i - elektrický proud (A)

R - elektrický odpor (Ω)

t - časový interval

Zobrazený vzorec ukazuje, že množství rozptýleného tepla je přímo úměrné druhé mocnině elektrický proud vynásobený elektrickým odporem a dobou, po kterou proud trval tělo.

Dívej setaky: Objevy fyziky, k nimž došlo při nehodě

Joule Effect Utilities

Díky Jouleovu efektu je možné přeměnit elektrickou energii na teplo, jako to děláme v:

• sprchy,

• hrnky,

• elektrické grily,

• žehličky atd.

Jouleův efekt nastává na jakémkoli materiálu, vodič nebo izolátor, který má nenulový elektrický odpor.

Tento jev je výraznější v materiályizolátory, jejichž elektrické odpory jsou obecně vyšší. Pokud však izolační materiály procházejí intenzivními elektrickými proudy, je možné, že v nich vznikají vady neopravitelný kvůli velkému zvýšení teploty.

Elektrické grily se zahřívají průchodem elektrického proudu v důsledku Jouleova jevu.

Rizika související s Jouleovým efektem

Hlavní rizika spojená s Jouleovým efektem vyplývají z zvýšení teploty. V elektrických instalacích jsou vodivé vodiče a další elektronická zařízení povinna pracovat při bezpečných teplotách, nicméně faktory jako např instalacenedbalý, přítomnostvvlhkost,prachvpřebytek,vláknaoloupaný a oxidaceelektronických součástek mohou způsobit zvýšení jejich elektrického odporu, což vede k většímu rozptylu tepla, čímž se zvyšuje pravděpodobnost výskytu požáry, například.

Dívej setaky:Vše o kalorimetrii

Experiment s Jouleovým efektem

Existují experimenty v nízké náklady stačí přístupné to lze provést ve třídě k prokázání existence Jouleova jevu. Jedním z nich je dotknout se svorek a 9V baterie v kousku Ocelová vlna.

Když se dotkneme ocelové vlny na svorkách baterie, vytvoří se elektrický proud, tedy proces ohřevu. Teplota ocelové vlny se rychle zvyšuje, až se zčervená.

Hlavy vzhůru: tento experiment může způsobit popáleniny a požáry, provádějte ho pouze v přítomnosti rodičů nebo zákonných zástupců.

Cvičení na Jouleův efekt

Otázka 1) Vodivý vodič s elektrickým odporem rovným 0,5 Ω prochází elektrickým proudem 2,0 A po dobu 2,0 minut. Určete množství tepla rozptýleného tímto drátem v joulech.

a) 240 J

b) 4 J

c) 400 J.

d) 40J

e) 120 J

Šablona: Písmeno a

Řešení:

Pro výpočet množství rozptýleného tepla je nutné použít Jouleův zákon:

Ve výše uvedeném výpočtu bylo nutné převést časový interval udávaný v minutách na sekundy. Bylo tedy možné vypočítat množství rozptýleného tepla, které se rovnalo 240 J.

Otázka 2) Pokud jde o efekt Joule, zkontrolujte, co je správné.

a) Jouleův efekt nastává pouze při vysokých teplotách.

b) Jouleův efekt vzniká při srážkách mezi nosiči náboje a atomy, které tvoří krystalovou mřížku materiálu.

c) Je možné řídit ztrátu energie pomocí Jouleova jevu zvýšením intenzity elektrického proudu.

d) Množství tepla, které se rozptýlí Joulovým jevem, je nepřímo úměrné elektrickému odporu materiálu.

e) Vodivé materiály nepodléhají Jouleovu jevu.

Šablona:Písmeno B.

Řešení:

Podívejme se na odpovědi:

The) NEPRAVDIVÉ - Jouleův efekt může nastat při jakékoli teplotě, ale při vysokých teplotních režimech se tento efekt zvyšuje.

B) NEMOVITÝ

C) NEPRAVDIVÉ - množství tepla rozptýleného Joulovým jevem je přímo úměrné druhé mocnině intenzity proudu.

d) NEPRAVDIVÉ - množství tepla rozptýleného Joulovým jevem je přímo úměrné modulu elektrického odporu.

a) NEPRAVDIVÉ - všechny materiály, které mají elektrický odpor, podléhají Jouleovu jevu.

Otázka 3) Vodivý vodič je veden elektrickým proudem 0,5 A po dobu 30 s. Protože elektrický odpor tohoto drátu se rovná 0,8 Ω, množství kalorií uvolněných drátu během tohoto časového období, v důsledku Jouleova efektu, se rovná

Data: 1 kal = 4 J.

a) 15,0 kal.

b) 12,0 kal.

c) 1,5 kal.

d) 6,0 kal.

e) 4,5 kal.

Šablona: Písmeno C.

Řešení:

Použijeme Jouleův zákon k výpočtu množství tepla, které se rozptýlí vodivým drátem:

Podle provedeného výpočtu je množství tepla, které je odváděno tímto vodivým drátem, 1,5 cal, takže správnou alternativou je písmeno C.

Podle mě. Rafael Helerbrock