Jouleov efekt: što je to, formula, upotreba, vježbe

O Napravljeno jeDžul je fizički fenomen koji se sastoji od pretvorbaenergijeelektričniu toplina. Ova se pojava događa kada električna struja prolazi tijelom. Uzrok su stalni sudari koji se događaju između elektrona i atoma koji čine kristalnu strukturu tijela temperatura mu se povećava, što dovodi do pretvaranja dijela električne energije sadržane u nosačima naboja toplina.

Izgledtakođer:Kolika je brzina električne struje?

Formula efekta Joule

Od joulov zakon, moguće je izračunati količinu topline koja se odvodi vodičem koji prolazi električnom strujom. Da biste se koristili ovim zakonom, potrebno je da električni otpor materijala bude konstantan, kao i električna struja koja kroz njega prolazi.

P - toplina (J ili vapno)

ja - električna struja (A)

R - električni otpor (Ω)

t - vremenski interval (i)

Prikazana formula pokazuje da je količina topline koja se odvodi izravno proporcionalna kvadratu električna struja pomnožena s električnim otporom i vremenom kroz koji je struja trebala prijeći tijelo.

Izgledtakođer: Otkrića fizike koja su se dogodila nesrećom

Uslužni programi s efektom Joule

Zahvaljujući Jouleovom efektu moguće je pretvoriti električnu energiju u toplinu, kao što to činimo u:

• tuševi,

• crockpots,

• električni roštilji,

• glačala itd.

Jouleov efekt javlja se na bilo kojem materijalu, provodnik ili izolator, koji ima električni otpor koji nije nula.

Ovaj je fenomen izražajniji u materijaliizolatori, čiji su električni otpori općenito veći. Međutim, kada izolacijske materijale prelaze jake električne struje, moguće je da one nastanu u njima nedostaci nepopravljiv zbog velikog porasta temperature.

Električni roštilji zagrijavaju se propuštanjem električne struje zbog Jouleova efekta.

Rizici povezani s Jouleovim efektom

Glavni rizici povezani s Jouleovim efektom proizlaze iz porast temperature. U električnim instalacijama vodljive žice i drugi elektronički uređaji moraju raditi na sigurnim temperaturama, no čimbenici kao što su instalacijeneuredan, prisutnostuvlaga,prahuvišak,nitioguljena i oksidacijaelektroničkih komponenata mogu prouzročiti porast njihovog električnog otpora, što dovodi do većeg odvođenja topline, povećavajući tako šanse za pojavu požari, na primjer.

Izgledtakođer:Sve o kalorimetriji

Pokus s efektom Joulea

Oni postoje eksperimenti u niska cijena dovoljno je pristupačan to se može učiniti u učionici da se dokaže postojanje Jouleova efekta. Jedan od njih sastoji se od dodirivanja stezaljki a 9V baterija u komadu čelična vuna.

Kad dodirnemo čeličnu vunu na stezaljkama akumulatora, nastaje električna struja, pa postupak zagrijavanja. Brzo se temperatura čelične vune povećava dok ne postane vruće.

Glavu gore: ovaj eksperiment može prouzročiti opekline i požare, samo ga izvodite u prisutnosti roditelja ili skrbnika.

Vježbe na Jouleovom efektu

Pitanje 1) Provodnom žicom s električnim otporom jednakim 0,5 Ω prolazi struja od 2,0 A tijekom vremenskog razdoblja od 2,0 minute. Odredite količinu topline koja se ovom žicom odvodi u džulima.

a) 240 J

b) 4 J

c) 400J

d) 40J

e) 120 J

Predložak: Slovo A

Razlučivost:

Za izračunavanje količine odvođene topline potrebno je koristiti Jouleov zakon:

U gornjem izračunu bilo je potrebno vremenski interval, dan u minutama, pretvoriti u sekunde. Tako je bilo moguće izračunati količinu odvođene topline, jednaku 240 J.

Pitanje 2) Što se tiče efekta Joule, označite što je točno.

a) Jouleov efekt javlja se samo na visokim temperaturama.

b) Joulov efekt proizlazi iz sudara između nosača naboja i atoma koji čine kristalnu rešetku materijala.

c) Gubitak energije moguće je kontrolirati Joule-ovim efektom povećavanjem intenziteta električne struje.

d) Količina topline koja se rasipa efektom Joulea obrnuto je proporcionalna električnom otporu materijala.

e) Vodljivi materijali ne podliježu Jouleovom efektu.

Predložak:Slovo B

Rješenje:

Pogledajmo odgovore:

The) NETOČNO - efekt Joula može se pojaviti na bilo kojoj temperaturi, međutim, taj se učinak povećava pri režimima visokih temperatura.

B) STVARAN

ç) NETOČNO - količina topline koja se rasipa Jouleovim efektom izravno je proporcionalna kvadratu intenziteta električne struje.

d) NETOČNO - količina topline koja se rasipa efektom Joulea izravno je proporcionalna modulu električnog otpora.

i) NETOČNO - svi materijali koji imaju električni otpor podložni su Jouleovom efektu.

Pitanje 3) Provodnu žicu nosi električna struja od 0,5 A tijekom 30 s. Budući da je električni otpor ove žice jednak 0,8 Ω, količina kalorija koje žica oslobađa tijekom tog vremenskog razdoblja, zbog Jouleova efekta, jednaka je

Podaci: 1 kal = 4 J

a) 15,0 kal.

b) 12,0 kal.

c) 1,5 kal.

d) 6,0 kal.

e) 4,5 kal.

Predložak: Slovo C

Razlučivost:

Upotrijebit ćemo Jouleov zakon za izračunavanje količine topline koju odvodi provodna žica:

Prema izvršenom proračunu, količina topline koja se odvodi ovom provodnom žicom iznosi 1,5 cal, pa je ispravna alternativa slovo C.

Ja, Rafael Helerbrock