O Det er lavetJoule er et fysisk fænomen, der består af konvertering afenergielektriski varme. Dette fænomen opstår, når en elektrisk strøm passerer gennem et legeme. De konstante kollisioner, der opstår mellem elektroner og atomer, der udgør kroppens krystalstruktur, forårsager dens temperatur stiger, hvilket får en del af den elektriske energi indeholdt i ladningsbærerne til at blive konverteret til varme.
Seogså:Hvad er hastigheden på den elektriske strøm?
Joule-effektformel
Fra joules lov, er det muligt at beregne den mængde varme, der ledes af en leder, der krydses af en elektrisk strøm. For at gøre brug af denne lov er det nødvendigt, at materialets elektriske modstand er konstant, såvel som den elektriske strøm, der passerer gennem den.
Q - varme (J eller kalk)
jeg - elektrisk strøm (A)
R - elektrisk modstand (Ω)
t - tidsinterval (er)
Den viste formel viser, at mængden af varme, der ledes, er direkte proportional med kvadratet af elektrisk strøm ganget med elektrisk modstand og med den tid, det tog strømmen at krydse kroppen.
Seogså: Fysiske opdagelser, der skete ved et uheld
Joule Effect Utilities
Takket være Joule-effekten er det muligt at omdanne elektrisk energi til varme, som vi gør i:
- brusere,
- crockpots,
- elektriske grill
- jern osv.
Joule-effekten opstår på ethvert materiale, leder eller isolator, som ikke har nul elektrisk modstand.
Dette fænomen er mere udtryksfuldt i materialerisolatorer, hvis elektriske modstande generelt er højere. Men når isoleringsmaterialer krydses af intense elektriske strømme, er det muligt, at de opstår i dem mangler uoprettelig på grund af den store temperaturstigning.
Risici relateret til Joule-effekten
De væsentligste risici i forbindelse med Joule - effekten stammer fra temperaturstigning. I elektriske installationer kræves ledende ledninger og andre elektroniske enheder til at fungere ved sikre temperaturer, dog faktorer som f.eks installationersløset, tilstedeværelseifugtighed,støvioverskydende,trådeskrællet og oxidationaf elektroniske komponenter kan medføre, at deres elektriske modstand øges, hvilket fører til større varmeafledning, hvilket øger chancerne for forekomst af brande, for eksempel.
Seogså:Alt om kalorimetri
Joule effekt eksperiment
De findes eksperimenter i lavpris er nok tilgængelig der kan gøres i klasselokalet for at bevise eksistensen af Joule-effekten. En af dem består i at røre terminalerne på en 9V batteri i et stykke ståluld.
Når vi berører ståluld til batteripolerne, dannes der en elektrisk strøm, således at opvarmningsproces. Ståluldets temperatur stiger hurtigt, indtil den bliver rødglødende.
Hovedet op: dette eksperiment kan forårsage forbrændinger og brande, kun udføre det i nærværelse af forældre eller værger. |
Øvelser på Joule-effekten
Spørgsmål 1) En ledningstråd med en elektrisk modstand svarende til 0,5 Ω krydses af en elektrisk strøm på 2,0 A i løbet af en periode på 2,0 minutter. Bestem den mængde varme, der ledes af denne ledning i joule.
a) 240 J
b) 4 J
c) 400J
d) 40J
e) 120 J
Skabelon: Bogstav a
Løsning:
For at beregne mængden af spredt varme er det nødvendigt at bruge Joules lov:
Spørgsmål 2) Vedrørende Joule-effekten skal du kontrollere, hvad der er korrekt.
a) Joule-effekten forekommer kun ved høje temperaturer.
b) Joule-effekten stammer fra kollisioner mellem ladningsbærere og atomer, der udgør materialets krystalgitter.
c) Det er muligt at kontrollere energitabet ved hjælp af Joule-effekten ved at øge intensiteten af den elektriske strøm.
d) Den mængde varme, der spredes af Joule-effekten, er omvendt proportional med materialets elektriske modstand.
e) Ledende materialer er ikke underlagt Joule-effekten.
Skabelon:Bogstav B
Løsning:
Lad os se på svarene:
Det) FALSK - Joule-effekten kan forekomme ved enhver temperatur, men denne effekt øges ved høje temperaturregimer.
B) ÆGTE
ç) FALSK - mængden af varme, der spredes af Joule-effekten, er direkte proportional med kvadratet af intensiteten af den elektriske strøm.
d) FALSK - den mængde varme, der spredes af Joule-effekten, er direkte proportional med modulet for elektrisk modstand.
og) FALSK - alle materialer, der har elektrisk modstand, er underlagt Joule-effekten.
Spørgsmål 3) En ledningstråd bæres af en elektrisk strøm på 0,5 A i 30 s. Da den elektriske modstand af denne ledning er lig med 0,8 Ω, er mængden af kalorier, der frigøres af ledningen i denne periode på grund af Joule-effekten, lig med
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.
Skabelon: Bogstav C
Løsning:
Vi bruger Joule's lov til at beregne den mængde varme, der ledes af den ledende ledning:
Ifølge den udførte beregning er mængden af varme, der ledes af denne ledende ledning, 1,5 kal, så det rigtige alternativ er bogstavet C.
Af mig Rafael Helerbrock
