Ο Είναι φτιαγμένοΜονάδα ενέργειας ή έργου είναι ένα φυσικό φαινόμενο που αποτελείται από μετατροπή τουενέργειαηλεκτρικόςσε θερμότητα. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από ένα σώμα. Οι συνεχείς συγκρούσεις που συμβαίνουν μεταξύ των ηλεκτρονίων και των ατόμων που αποτελούν την κρυσταλλική δομή του σώματος προκαλούν η θερμοκρασία του αυξάνεται, προκαλώντας μετατροπή μέρους της ηλεκτρικής ενέργειας που περιέχεται στους φορείς φόρτισης θερμότητα.
Κοίταεπίσης:Ποια είναι η ταχύτητα του ηλεκτρικού ρεύματος;
Τύπος Joule Effect
Από το ο νόμος του joule, είναι δυνατόν να υπολογιστεί η ποσότητα θερμότητας που διασκορπίζεται από έναν αγωγό που διασχίζεται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Για να γίνει χρήση αυτού του νόμου, είναι απαραίτητο η ηλεκτρική αντίσταση του υλικού να είναι σταθερή, καθώς και το ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από αυτό.
Ερ - θερμότητα (J ή ασβέστης)
Εγώ - ηλεκτρικό ρεύμα (A)
Ρ - ηλεκτρική αντίσταση (Ω)
τ - χρονικά διαστήματα
Ο τύπος που φαίνεται δείχνει ότι η ποσότητα θερμότητας που διαχέεται είναι ευθέως ανάλογη προς το τετράγωνο του ηλεκτρικό ρεύμα πολλαπλασιαζόμενο επί της ηλεκτρικής αντίστασης και με το χρονικό διάστημα που χρειάστηκε να διασταυρώσει το ρεύμα το σώμα.
Κοίταεπίσης: Ανακαλύψεις φυσικής που συνέβησαν από ατύχημα
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
Βοηθητικά προγράμματα Joule Effect
Χάρη στο φαινόμενο Joule, είναι δυνατή η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμότητα, όπως κάνουμε:
- ντους,
- αγγεία,
- ηλεκτρικές γκριλ,
- σίδερα κ.λπ.
Το φαινόμενο Joule εμφανίζεται σε οποιοδήποτε υλικό, αγωγός ή μονωτής, η οποία έχει μη μηδενική ηλεκτρική αντίσταση.
Αυτό το φαινόμενο είναι πιο εκφραστικό υλικάμονωτές, των οποίων οι ηλεκτρικές αντιστάσεις είναι γενικά υψηλότερες. Ωστόσο, όταν τα μονωτικά υλικά διασχίζονται από έντονα ηλεκτρικά ρεύματα, είναι πιθανό να προκύψουν σε αυτά ελαττώματα ανεπανόρθωτη λόγω της μεγάλης αύξησης της θερμοκρασίας.
Κίνδυνοι που σχετίζονται με το φαινόμενο Joule
Οι κύριοι κίνδυνοι που σχετίζονται με το φαινόμενο Joule προκύπτουν από το αύξηση θερμοκρασίας. Σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, αγώγιμα καλώδια και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές απαιτούνται για λειτουργία σε ασφαλείς θερμοκρασίες, ωστόσο παράγοντες όπως εγκαταστάσειςτσαπατσούλης, παρουσίασευγρασία,σκόνησευπέρβαση,νήματαξεφλουδισμένο και το οξείδωσηηλεκτρονικών εξαρτημάτων μπορεί να προκαλέσει αύξηση των ηλεκτρικών αντιστάσεών τους, οδηγώντας σε μεγαλύτερη απαγωγή θερμότητας, αυξάνοντας έτσι τις πιθανότητες εμφάνισης πυρκαγιές, για παράδειγμα.
Κοίταεπίσης:Όλα για την θερμιδομετρία
Πείραμα εφέ Joule
Υπάρχουν πειράματα σε χαμηλό κόστος είναι αρκετό προσιτός που μπορεί να γίνει στην τάξη για να αποδείξει την ύπαρξη του φαινομένου Joule. Ένα από αυτά αποτελείται από το άγγιγμα των ακροδεκτών του Μπαταρία 9V σε ένα κομμάτι του σύρμα καθαρισμού.
Όταν αγγίζουμε το ατσάλινο μαλλί στους ακροδέκτες της μπαταρίας, σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό ρεύμα, έτσι, το διαδικασία θέρμανσης. Γρήγορα, η θερμοκρασία του χαλύβδινου μαλλιού αυξάνεται μέχρι να γίνει κόκκινο καυτό.
Προσοχή: αυτό το πείραμα μπορεί να προκαλέσει εγκαύματα και πυρκαγιές, να το εκτελέσει μόνο παρουσία γονέων ή κηδεμόνων. |
Ασκήσεις στο Joule Effect
Ερώτηση 1) Ένα αγώγιμο καλώδιο με ηλεκτρική αντίσταση ίση με 0,5 Ω διασχίζεται από ηλεκτρικό ρεύμα 2,0 Α για χρονικό διάστημα 2,0 λεπτών. Προσδιορίστε την ποσότητα θερμότητας που διαχέεται από αυτό το καλώδιο σε joules.
α) 240 J
β) 4 J
γ) 400J
δ) 40J
ε) 120 J
Ανατροφοδότηση: Γράμμα Α
Ανάλυση:
Για τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας που έχει διαλυθεί, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί ο νόμος του Joule:
Ερώτηση 2) Όσον αφορά το εφέ Joule, σημειώστε τι είναι σωστό.
α) Το φαινόμενο Joule εμφανίζεται μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες.
β) Το φαινόμενο Joule προκύπτει από συγκρούσεις μεταξύ φορέων φορτίου και ατόμων που αποτελούν το κρυσταλλικό πλέγμα του υλικού.
γ) Είναι δυνατόν να ελέγξετε την απώλεια ενέργειας από το φαινόμενο Joule αυξάνοντας την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος.
δ) Η ποσότητα θερμότητας που διαχέεται από το φαινόμενο Joule είναι αντιστρόφως ανάλογη με την ηλεκτρική αντίσταση του υλικού.
ε) Τα αγώγιμα υλικά δεν υπόκεινται στο φαινόμενο Joule.
Πρότυπο:Γράμμα Β
Ανάλυση:
Ας δούμε τις απαντήσεις:
Ο) ΨΕΥΔΗΣ - το φαινόμενο Joule μπορεί να συμβεί σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, ωστόσο, αυτό το φαινόμενο αυξάνεται σε συστήματα υψηλής θερμοκρασίας.
ΣΙ) ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΣ
ντο) ΛΑΘΟΣ - η ποσότητα θερμότητας που διαχέεται από το φαινόμενο Joule είναι ευθέως ανάλογη με το τετράγωνο της τρέχουσας έντασης.
ρε) ΨΕΥΔΗΣ - η ποσότητα θερμότητας που διαχέεται από το φαινόμενο Joule είναι ευθέως ανάλογη με το συντελεστή ηλεκτρικής αντίστασης.
και) ΨΕΥΔΗΣ - όλα τα υλικά που έχουν ηλεκτρική αντίσταση υπόκεινται στο φαινόμενο Joule.
Ερώτηση 3) Ένα αγώγιμο σύρμα μεταφέρεται με ηλεκτρικό ρεύμα 0,5 A για 30 s. Δεδομένου ότι η ηλεκτρική αντίσταση αυτού του καλωδίου είναι ίση με 0,8 Ω, η ποσότητα θερμίδων που απελευθερώνεται από το καλώδιο κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου, λόγω του φαινομένου Joule, είναι ίση με
Δεδομένα: 1 cal = 4 J
α) 15,0 θερμ.
β) 12,0 θερμ.
γ) 1,5 θερμ.
δ) 6,0 θερμ.
ε) 4,5 θερμίδες
Ανατροφοδότηση: Γράμμα Γ
Ανάλυση:
Θα χρησιμοποιήσουμε το νόμο του Joule για να υπολογίσουμε την ποσότητα θερμότητας που διαχέεται από το αγώγιμο καλώδιο:
Σύμφωνα με τον υπολογισμό που πραγματοποιήθηκε, η ποσότητα θερμότητας που διαχέεται από αυτό το αγώγιμο σύρμα είναι 1,5 cal, οπότε η σωστή εναλλακτική λύση είναι το γράμμα C.
Από εμένα, Rafael Helerbrock
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
HELERBROCK, Ραφαέλ. "Εφέ Joule"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-joule.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουνίου 2021.
