או זה נעשהג'אוּל היא תופעה פיזית המורכבת מ המרה שלאֵנֶרְגִיָהחשמליב חוֹם. תופעה זו מתרחשת כאשר זרם חשמלי עובר בגוף. ההתנגשויות המתמדות המתרחשות בין האלקטרונים לאטומים המרכיבים את מבנה הגביש של הגוף גורמים הטמפרטורה שלו עולה, מה שגורם להמרה לחלק מהאנרגיה החשמלית הכלולה במובילי המטען חוֹם.
תראהגַם:מה מהירות הזרם החשמלי?
פורמולת אפקט ג'ול
מ ה החוק של ג'ול, ניתן לחשב את כמות החום המופצת על ידי מוליך שעובר זרם חשמלי. כדי להשתמש בחוק זה יש צורך בהתנגדות החשמלית של החומר קבועה, כמו גם לזרם החשמלי שעובר דרכו.
ש - חום (J או סיד)
אני - זרם חשמלי (A)
ר - התנגדות חשמלית (Ω)
t - מרווחי זמן)
הנוסחה המוצגת מראה שכמות החום שמפוזרת היא פרופורציונלית ישירות לריבוע ה זרם חשמלי מוכפל בהתנגדות חשמלית ובאורך הזמן שלוקח לזרם לעבור הגוף.
תראהגַם: תגליות פיזיקה שקרתו בתאונה
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
כלי אפקט ג'ול
הודות לאפקט הג'ול ניתן להמיר אנרגיה חשמלית לחום, כפי שאנו עושים ב:
- מקלחות,
- חרס,
- גרילים חשמליים,
- מגהצים וכו '.
אפקט הג'ול מתרחש על כל חומר, מוליך או מבודד, בעל התנגדות חשמלית שאינה אפסית.
תופעה זו היא יותר אקספרסיבית ב
חומריםמבודדים, שההתנגדות החשמליות שלהם בדרך כלל גבוהות יותר. עם זאת, כאשר חומרי בידוד עוברים על ידי זרמים חשמליים עזים, ייתכן שהם מתעוררים בהם פגמים בלתי ניתן לתיקון בגלל העלייה הגדולה בטמפרטורה.
סיכונים הקשורים לאפקט הג'ול
הסיכונים העיקריים הקשורים לאפקט הג'ול נובעים מ- עליית טמפרטורה. במתקנים חשמליים, חוטים מוליכים ומכשירים אלקטרוניים אחרים נדרשים לפעול בטמפרטורות בטוחות, אולם גורמים כגון התקנותמרושל, נוכחותבלַחוּת,אָבָקבעודף,חוטיםמקולף וה חִמצוּןשל רכיבים אלקטרוניים יכול לגרום להתנגדויות החשמליות שלהם לעלות, מה שמוביל לפיזור חום גדול יותר, ובכך להגדיל את הסיכויים להופעה של שריפות, לדוגמה.
תראהגַם:הכל על קלורימטריה
ניסוי אפקט ג'ול
הם קיימים ניסויים ב זול זה מספיק נגיש שניתן לעשות בכיתה כדי להוכיח את קיומו של אפקט הג'ול. אחד מהם מורכב מנגיעה במסופים של a סוללה 9V בחתיכת צמר פלדה.
כאשר אנו נוגעים בצמר הפלדה במסופי הסוללה, נוצר זרם חשמלי, לפיכך תהליך חימום. במהירות, הטמפרטורה של צמר הפלדה עולה עד שהוא הופך לאדום חם.
ראשים למעלה: ניסוי זה יכול לגרום לכוויות ושריפות, לבצע אותו רק בנוכחות הורים או אפוטרופוסים. |
תרגילים על אפקט הג'ול
שאלה 1) חוט מוליך בעל התנגדות חשמלית השווה ל- 0.5 Ω עובר זרם חשמלי של 2.0 A בפרק זמן של 2.0 דקות. קבע את כמות החום שמפזר חוט זה בג'אול.
א) 240 י
ב) 4 י
ג) 400J
ד) 40J
ה) 120 י
תבנית: מכתב
פתרון הבעיה:
כדי לחשב את כמות החום המפוזרת, יש להשתמש בחוק ג'ול:
שאלה 2) לגבי אפקט הג'ול, בדוק מה נכון.
א) אפקט הג'ול מתרחש רק בטמפרטורות גבוהות.
ב) אפקט הג'ול נובע מהתנגשויות בין נושאות מטען לאטומים המרכיבים את סריג הקריסטל של החומר.
ג) ניתן לשלוט על אובדן האנרגיה על ידי אפקט הג'ול על ידי הגדלת עוצמת הזרם החשמלי.
ד) כמות החום המופצת על ידי אפקט הג'ול עומדת ביחס הפוך להתנגדות החשמלית של החומר.
ה) חומרים מוליכים אינם כפופים לאפקט הג'ול.
תבנית:אות ב '
פתרון הבעיה:
בואו נסתכל על התשובות:
ה) שֶׁקֶר - אפקט הג'ול יכול להתרחש בכל טמפרטורה, אולם השפעה זו גוברת במשטרי טמפרטורה גבוהה.
ב) אמיתי
ç) FALSE - כמות החום המופצת על ידי אפקט הג'ול עומדת ביחס ישר לריבוע עוצמת הזרם החשמלי.
ד) שֶׁקֶר - כמות החום המופצת על ידי אפקט הג'ול עומדת ביחס ישר למודול ההתנגדות החשמלית.
ו) שֶׁקֶר - כל החומרים בעלי עמידות חשמלית כפופים לאפקט הג'ול.
שאלה 3) חוט מוליך מובל על ידי זרם חשמלי של 0.5 A למשך 30 שניות. מכיוון שההתנגדות החשמלית של חוט זה שווה ל 0.8 Ω, כמות הקלוריות שמשחרר החוט בתקופת זמן זו, בשל אפקט הג'ול, שווה ל
נתונים: 1 קלור = 4 J
א) 15.0 קלוריות.
ב) 12.0 קלוריות.
ג) 1.5 קלוריות.
ד) 6.0 קלוריות
ה) 4.5 קלוריות
תבנית: אות ג '
פתרון הבעיה:
נשתמש בחוק ג'ול כדי לחשב את כמות החום המופצת על ידי חוט המוליך:
על פי החישוב שבוצע, כמות החום שמופצת על ידי חוט מוליך זה היא 1.5 קלור, ולכן האלטרנטיבה הנכונה היא האות C.
על ידי. רפאל הלרברוק
האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:
הלרברוק, רפאל. "אפקט ג'ול"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-joule.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.
