Joule'i efekt: mis see on, valem, kasutab, harjutused

O See on tehtudJoule on füüsiline nähtus, mis koosneb konverteerimineenergiaelektrilineaastal kuumus. See nähtus tekib siis, kui elektrivool läbib keha. Keha kristallstruktuuri moodustavate elektronide ja aatomite vahel toimuvad pidevad kokkupõrked põhjustavad selle temperatuur tõuseb, põhjustades osa laengukandjates sisalduva elektrienergia muundamise kuumus.

Vaataka:Mis on elektrivoolu kiirus?

Joule-efekti valem

Alates joule seadus, on võimalik arvutada elektrivooluga läbitava juhi eraldatud soojushulk. Selle seaduse kasutamiseks on vajalik, et materjali elektritakistus ja seda läbiv elektrivool oleks pidev.

Q - soojus (J või lubi)

i - elektrivool (A)

R - elektritakistus (Ω)

t - ajaintervall (id)

Näidatud valem näitab, et hajutatud soojushulk on otseselt proportsionaalne ruudu ruutuga elektrivool, mis on korrutatud elektritakistuse ja voolu läbimise ajaga keha.

Vaataka: Füüsika avastused, mis juhtusid juhuslikult

Joule Effect Utilities

Tänu Joule-efektile on võimalik elektrienergia muundada soojuseks, nagu me teeme:

• dušid,

• krokid,

• elektrilised grillid,

• triikrauad jne.

Joule-efekt avaldub mis tahes materjalil, juht või isolaator, mille elektritakistus on nullist erinev.

See nähtus on aastal väljendusrikkam materjalidisolaatorid, mille elektritakistused on üldiselt suuremad. Kui aga isoleermaterjale läbivad intensiivsed elektrivoolud, on võimalik, et need tekivad neis defektid temperatuuri suure tõusu tõttu korvamatu.

Elektrilised grillid kuumenevad Joule-efekti tõttu elektrivoolu läbides.

Joule-efektiga seotud riskid

Peamised Joule-efektiga seotud riskid tulenevad temperatuuri tõus. Elektripaigaldistes peavad juhtivad juhtmed ja muud elektroonikaseadmed töötama ohutul temperatuuril, kuid näiteks sellised tegurid nagu installatsioonidlohakas, kohalolekaastalniiskus,tolmaastalliigne,niididkooritud ja oksüdeerumineelektrooniliste komponentide võivad põhjustada nende elektritakistuste suurenemist, mis viib suurema soojuse hajumiseni, suurendades seeläbi tulekahjud, näiteks.

Vaataka:Kõik kalorimeetria kohta

Joule-efekti eksperiment

Nad on olemas katsed aastal odav on piisav ligipääsetav seda saab teha klassiruumis, et tõendada Joule-efekti olemasolu. Üks neist koosneb a klemmide puudutamisest 9 V aku tükis terasvill.

Kui puudutame terasvilla aku klemmide külge, tekib elektrivool, seega kuumutusprotsess. Kiiresti tõuseb terasvilla temperatuur, kuni see muutub punaseks.

Pea püsti: see katse võib põhjustada põletusi ja tulekahjusid, tehke seda ainult vanemate või eestkostjate juuresolekul.

Harjutused Joule-efekti kohta

Küsimus 1) Juhtme, mille elektritakistus on võrdne 0,5 Ω, läbib 2,0 A elektrivool 2,0 minutilise aja jooksul. Määrake selle traadi poolt džaulides eraldatud soojushulk.

a) 240 J

b) 4 J

c) 400J

d) 40J

e) 120 J

Tagasiside: Täht a

Resolutsioon:

Hajutatud soojushulga arvutamiseks on vaja kasutada Joule'i seadust:

Ülaltoodud arvutuse puhul oli vaja teisendada minutites antud ajaintervall sekunditeks. Seega oli võimalik arvutada hajutatud soojuse kogus, mis võrdub 240 J-ga.

2. küsimus) Joule-efekti osas märkige, mis on õige.

a) Joule-efekt avaldub ainult kõrgel temperatuuril.

b) Joule-efekt tekib laengukandjate ja materjali kristallvõre moodustavate aatomite kokkupõrgetest.

c) Energiakadu on võimalik kontrollida Joule-efekti abil, suurendades elektrivoolu intensiivsust.

d) Joule-efekti abil hajutatud soojushulk on pöördvõrdeline materjali elektritakistusega.

e) Juhtivatele materjalidele ei kohaldata Joule'i efekti.

Mall:Täht B

Resolutsioon:

Vaatame vastuseid:

) VÄÄR - Joule'i efekt võib ilmneda mis tahes temperatuuril, kuid see mõju suureneb kõrge temperatuuri režiimide korral.

B) PÄRIS

ç) VÄÄR - Joule-efekti abil hajutatud soojushulk on otseselt proportsionaalne voolutugevuse ruuduga.

d) VÄÄR - Joule-efekti abil hajutatud soojushulk on otseselt proportsionaalne elektritakistuse mooduliga.

ja) VÄÄR - kõik materjalid, millel on elektritakistus, alluvad Joule-efektile.

3. küsimus) Juhtivat traati kannab elektrivool 0,5 A 30 sekundit. Kuna selle traadi elektritakistus on võrdne 0,8 Ω, on traadi poolt selle aja jooksul Joule-efekti tõttu vabanenud kalorite hulk võrdne

Andmed: 1 cal = 4 J

a) 15,0 cal.

b) 12,0 cal.

c) 1,5 cal.

d) 6,0 cal.

e) 4,5 cal.

Tagasiside: Täht C

Resolutsioon:

Juhtme juhtmest eralduva soojushulga arvutamiseks kasutame Joule'i seadust:

Tehtud arvutuse kohaselt on selle juhtme abil hajutatud soojushulk 1,5 cal, seega on õige alternatiiv C-täht.

Minu poolt. Rafael Helerbrock