Joule-vaikutus: mikä se on, kaava, käyttötavat, harjoitukset

O Se on tehtyJoule on fyysinen ilmiö, joka koostuu muuntaminenenergiaasähköinensisään lämpöä. Tämä ilmiö tapahtuu, kun sähkövirta kulkee rungon läpi. Kehon kiteisen rakenteen muodostavien elektronien ja atomien väliset jatkuvat törmäykset aiheuttavat sen lämpötila nousee aiheuttaen osan varauksen kantajien sisältämästä sähköenergiasta muuntumisen lämpöä.

Katsomyös:Mikä on sähkövirran nopeus?

Joule-efektikaava

Alkaen joulen laki, on mahdollista laskea sähkövirran kulkeman johtimen kuljettaman lämmön määrä. Tämän lain käyttämiseksi on välttämätöntä, että materiaalin sähkövastus on vakio samoin kuin sen läpi kulkeva sähkövirta.

Q - lämpö (J tai kalkki)

i - sähkövirta (A)

R - sähköinen vastus (Ω)

t - aikaväli (t)

Esitetty kaava osoittaa, että hukattu lämpömäärä on suoraan verrannollinen neliön neliöön sähkövirta kerrottuna sähkövastuksella ja virran ylittymisen kestolla Vartalo.

Katsomyös: Fyysiset löydöt, joita tapahtui vahingossa

Joule Effect -apuohjelmat

Joule-efektin ansiosta on mahdollista muuntaa sähköenergia lämmöksi, kuten teemme:

• suihkut,

• potit,

• sähkögrillit,

• silitysraudat jne.

Joule-vaikutus esiintyy kaikilla materiaaleilla, johdin tai eristin, jolla on nollasta poikkeava sähkövastus.

Tämä ilmiö on ilmeisempi vuonna materiaalejaeristimet, joiden sähköiset vastukset ovat yleensä suurempia. Kuitenkin, kun eristemateriaalit kulkevat voimakkaiden sähkövirtojen läpi, on mahdollista, että niitä syntyy niissä vikoja korjaamaton lämpötilan suuren nousun takia.

Sähkögrillit lämpenevät kulkemalla sähkövirtaa Joule-vaikutuksen vuoksi.

Joule-vaikutukseen liittyvät riskit

Tärkeimmät Joule-vaikutukseen liittyvät riskit johtuvat lämpötilan nousu. Sähköasennuksissa johtavia johtoja ja muita elektronisia laitteita vaaditaan toimimaan turvallisissa lämpötiloissa, kuitenkin sellaisten tekijöiden kuin asennuksethuolimaton, läsnäolosisäänkosteus,pölysisäänylimääräinen,langatkuoritut ja hapettuminenelektronisten komponenttien voivat aiheuttaa niiden sähköresistanssin kasvun, mikä johtaa suurempaan lämmön haihtumiseen, mikä lisää niiden esiintymisen mahdollisuuksia tulipalot, esimerkiksi.

Katsomyös:Kaikki kalorimetriasta

Jouleefektikokeilu

Ne ovat olemassa kokeita sisään halpa on tarpeeksi saatavilla se voidaan tehdä luokkahuoneessa todistamaan Joule-vaikutuksen olemassaolo. Yksi niistä on koskettaa a 9 V: n akku palassa teräsvilla.

Kun kosketamme teräsvillaa akun napoihin, muodostuu sähkövirta, siis lämmitysprosessi. Teräsvillan lämpötila nousee nopeasti, kunnes se muuttuu punaiseksi.

Varoitus: tämä koe voi aiheuttaa palovammoja ja tulipaloja, suorita se vain vanhempien tai huoltajien läsnä ollessa.

Harjoituksia Joule-efektille

Kysymys 1) Johtava johdin, jonka sähköinen vastus on yhtä suuri kuin 0,5 Ω, kulkee 2,0 A: n sähkövirralla 2,0 minuutin ajan. Määritä tämän langan johtama lämpömäärä jouleina.

a) 240 J

b) 4 J

c) 400J

d) 40J

e) 120 J

Palaute: Kirjain a

Resoluutio:

Hajautetun lämmön määrän laskemiseksi on käytettävä Joule-lakia:

Edellä olevassa laskelmassa oli tarpeen muuttaa minuutteina annettu aikaväli sekunneiksi. Siten oli mahdollista laskea hajaantuneen lämmön määrä, joka oli yhtä suuri kuin 240 J.

Kysymys 2) Tarkista Joule-efektin suhteen, mikä on oikein.

a) Joule-vaikutus ilmenee vain korkeissa lämpötiloissa.

b) Joule-vaikutus syntyy varauksen kantajien ja materiaalin kidehilan muodostavien atomien törmäyksistä.

c) Energiahäviötä on mahdollista hallita Joule-vaikutuksella lisäämällä sähkövirran voimakkuutta.

d) Joule-efektin kautta häviävä lämmön määrä on kääntäen verrannollinen materiaalin sähköiseen vastukseen.

e) Johtaviin materiaaleihin ei sovelleta Joule-vaikutusta.

Sapluuna:Kirjain B

Resoluutio:

Katsotaanpa vastauksia:

) VÄÄRÄ - Joule-vaikutus voi esiintyä missä tahansa lämpötilassa, mutta tämä vaikutus lisääntyy korkeissa lämpötiloissa.

B) TODELLINEN

ç) VÄÄRÄ - Joule-ilmiön avulla hukattu lämpömäärä on suoraan verrannollinen nykyisen intensiteetin neliöön.

d) VÄÄRÄ - Joule-vaikutuksesta johtuva lämmön määrä on suoraan verrannollinen sähkövastuksen moduuliin.

ja) VÄÄRÄ - kaikki materiaalit, joilla on sähkövastus, ovat Joule-vaikutuksen alaisia.

Kysymys 3) Johtavaa johtoa kuljetaan 0,5 A: n sähkövirralla 30 sekunnin ajan. Koska tämän langan sähköinen vastus on yhtä suuri kuin 0,8 Ω, langan tämän ajanjakson aikana vapauttamien kaloreiden määrä Joule-vaikutuksen vuoksi on yhtä suuri kuin

Tiedot: 1 cal = 4 J

a) 15,0 cal.

b) 12,0 cal.

c) 1,5 cal.

d) 6,0 cal.

e) 4,5 cal.

Palaute: Kirjain C

Resoluutio:

Käytämme Joulen lakia laskemaan johtavan johtimen hukkalämmön määrä:

Suoritetun laskelman mukaan lämmön määrä, jonka tämä johdin johtaa, on 1,5 cal, joten oikea vaihtoehto on kirjain C.

Minun luona. Rafael Helerbrock