Ö Es ist gemachtJoule ist ein physikalisches Phänomen, das besteht aus Umwandlung vonEnergieelektrischim Hitze. Dieses Phänomen tritt auf, wenn ein elektrischer Strom durch einen Körper fließt. Die ständigen Kollisionen zwischen Elektronen und Atomen, aus denen die Kristallstruktur des Körpers besteht, verursachen seine Temperatur steigt, wodurch ein Teil der in den Ladungsträgern enthaltenen elektrischen Energie in Hitze.
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Joule-Effekt Formel
Von dem Joulesches Gesetz, ist es möglich, die Wärmemenge zu berechnen, die von einem Leiter abgeleitet wird, der von einem elektrischen Strom durchflossen wird. Um dieses Gesetz nutzen zu können, ist es notwendig, dass der elektrische Widerstand des Materials konstant ist, ebenso wie der elektrische Strom, der durch ihn fließt.
Q – Hitze (J oder Limette)
ich – elektrischer Strom (A)
R – elektrischer Widerstand (Ω)
t - Zeitintervalle)
Die abgebildete Formel zeigt, dass die abgeführte Wärmemenge direkt proportional zum Quadrat der elektrischer Strom multipliziert mit dem elektrischen Widerstand und der Zeit, die der Strom zum Durchqueren benötigt hat der Körper.
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Dienstprogramme für Joule-Effekte
Dank des Joule-Effekts ist es möglich, elektrische Energie in Wärme umzuwandeln, wie wir es tun in:
- Duschen,
- Topflappen,
- elektrische Grills,
- Bügeleisen usw.
Der Joule-Effekt tritt bei jedem Material auf, Leiter oder Isolator, das einen elektrischen Widerstand ungleich null hat.
Dieses Phänomen ist ausdrucksvoller in MaterialienIsolatoren, deren elektrische Widerstände in der Regel höher sind. Wenn jedoch Isolierstoffe von starken elektrischen Strömen durchflossen werden, können diese in ihnen entstehen Mängel durch den starken Temperaturanstieg irreparabel.
Risiken im Zusammenhang mit dem Joule-Effekt
Die Hauptrisiken im Zusammenhang mit dem Joule-Effekt ergeben sich aus dem Temperaturerhöhung. In elektrischen Installationen müssen leitfähige Drähte und andere elektronische Geräte bei sicheren Temperaturen betrieben werden, jedoch Faktoren wie such Installationenschlampig, GegenwartimFeuchtigkeit,StaubimÜberschuss,Fädengeschält und der Oxidationvon elektronischen Komponenten können ihren elektrischen Widerstand erhöhen, was zu einer größeren Wärmeableitung führt und somit die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von erhöht Feuer, beispielsweise.
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Joule-Effekt-Experiment
Sie existieren Experimente im kostengünstig reicht zugänglich Dies kann im Klassenzimmer durchgeführt werden, um die Existenz des Joule-Effekts nachzuweisen. Eine davon besteht darin, die Anschlüsse von a. zu berühren 9V Batterie in einem Stück Stahlwolle.
Wenn wir die Batteriepole mit der Stahlwolle berühren, entsteht ein elektrischer Strom Heizprozess. Schnell steigt die Temperatur der Stahlwolle, bis sie glühend heiß wird.
Kopf hoch: Dieses Experiment kann Verbrennungen und Brände verursachen. Führen Sie es nur in Anwesenheit der Eltern oder Erziehungsberechtigten durch. |
Übungen zum Joule-Effekt
Frage 1) Ein leitender Draht mit einem elektrischen Widerstand von 0,5 wird während einer Zeitdauer von 2,0 Minuten von einem elektrischen Strom von 2,0 A durchflossen. Bestimmen Sie die von diesem Draht abgeleitete Wärmemenge in Joule.
a) 240 J
b) 4 J
c) 400J
d) 40J
e) 120 J
Feedback: Buchstabe a
Auflösung:
Um die abgegebene Wärmemenge zu berechnen, muss das Joulesche Gesetz verwendet werden:
Frage 2) Kreuzen Sie beim Joule-Effekt an, was richtig ist.
a) Der Joule-Effekt tritt nur bei hohen Temperaturen auf.
b) Der Joule-Effekt entsteht durch Kollisionen zwischen Ladungsträgern und den Atomen, aus denen das Kristallgitter des Materials besteht.
c) Es ist möglich, den Energieverlust durch den Joule-Effekt zu kontrollieren, indem die Intensität des elektrischen Stroms erhöht wird.
d) Die Wärmemenge, die durch den Joule-Effekt abgeführt wird, ist umgekehrt proportional zum elektrischen Widerstand des Materials.
e) Leitfähige Materialien unterliegen nicht dem Joule-Effekt.
Vorlage:Buchstabe b
Auflösung:
Schauen wir uns die Antworten an:
Das) FALSCH – Der Joule-Effekt kann bei jeder Temperatur auftreten, jedoch verstärkt sich dieser Effekt bei hohen Temperaturen.
B) REAL
ç) FALSCH - die durch den Joule-Effekt abgeleitete Wärmemenge ist direkt proportional zum Quadrat der Stromstärke.
d) FALSCH - Die durch den Joule-Effekt abgeleitete Wärmemenge ist direkt proportional zum elektrischen Widerstandsmodul.
und) FALSCH – alle Materialien mit elektrischem Widerstand unterliegen dem Joule-Effekt.
Frage 3) Ein leitender Draht wird 30 s lang von einem elektrischen Strom von 0,5 A getragen. Da der elektrische Widerstand dieses Drahtes 0,8 beträgt, beträgt die vom Draht während dieser Zeit aufgrund des Joule-Effekts freigesetzte Kalorienmenge
Daten: 1 cal = 4 J
a) 15,0 Kal.
b) 12,0 Kal.
c) 1,5 Kal.
d) 6,0 Kal.
e) 4,5 Kal.
Feedback: Buchstabe C
Auflösung:
Wir verwenden das Joulesche Gesetz, um die Wärmemenge zu berechnen, die durch den leitenden Draht abgeführt wird:
Nach der durchgeführten Berechnung beträgt die Wärmemenge, die von diesem leitenden Draht abgeführt wird, 1,5 cal, daher ist die richtige Alternative der Buchstabe C.
Von mir. Rafael Helerbrock
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HELERBROCK, Rafael. "Joule-Effekt"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-joule.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.
