O Het is gemaaktJoule is een fysiek fenomeen dat bestaat uit: omzetten vanenergieelektrischin warmte. Dit fenomeen treedt op wanneer een elektrische stroom door een lichaam gaat. De constante botsingen die plaatsvinden tussen elektronen en atomen die de kristalstructuur van het lichaam vormen, veroorzaken de temperatuur stijgt, waardoor een deel van de elektrische energie in de ladingsdragers wordt omgezet in warmte.
Kijkenook:Wat is de snelheid van de elektrische stroom?
Formule voor joule-effect
Van de de wet van joule, is het mogelijk om de hoeveelheid warmte te berekenen die wordt afgevoerd door een geleider die wordt doorkruist door een elektrische stroom. Om van deze wet gebruik te maken, is het noodzakelijk dat de elektrische weerstand van het materiaal constant is, evenals de elektrische stroom die er doorheen gaat.
Vraag – warmte (J of limoen)
ik – elektrische stroom (A)
R – elektrische weerstand (Ω)
t - tijd-intervallen)
De weergegeven formule laat zien dat de hoeveelheid warmte die wordt afgevoerd recht evenredig is met het kwadraat van de elektrische stroom vermenigvuldigd met elektrische weerstand en met de tijdsduur die de stroom nodig had om over te steken het lichaam.
Kijkenook: Natuurkundige ontdekkingen die per ongeluk zijn gebeurd
Hulpprogramma's voor joule-effect
Dankzij het Joule-effect is het mogelijk om elektrische energie om te zetten in warmte, zoals we doen in:
- douches,
- crockpotten,
- elektrische grills,
- strijkijzers enz.
Het Joule-effect komt voor op elk materiaal, geleider of isolator, die een elektrische weerstand heeft die niet nul is.
Dit fenomeen is expressiever in materialenisolatoren, waarvan de elektrische weerstanden over het algemeen hoger zijn. Wanneer isolatiematerialen echter worden doorkruist door intense elektrische stromen, is het mogelijk dat ze daarin ontstaan gebreken onherstelbaar door de grote temperatuurstijging.
Risico's in verband met het joule-effect
De belangrijkste risico's met betrekking tot het Joule-effect vloeien voort uit de: temperatuurstijging. In elektrische installaties zijn geleidende draden en andere elektronische apparaten vereist om bij veilige temperaturen te werken, maar factoren zoals: installatiesslordig, aanwezigheidinvochtigheid,stofinovermaat,dradengepeld en de oxidatievan elektronische componenten kunnen ervoor zorgen dat hun elektrische weerstanden toenemen, wat leidt tot een grotere warmteafvoer, waardoor de kans op het optreden van branden, bijvoorbeeld.
Kijkenook:Alles over Calorimetrie
Joule-effect experiment
Ze bestaan experimenten in goedkoop is genoeg beschikbaar dat kan in de klas worden gedaan om het bestaan van het Joule-effect aan te tonen. Een daarvan is om de terminals van a. aan te raken 9V batterij in een stuk staal wol.
Wanneer we de staalwol aanraken tegen de accupolen, wordt er een elektrische stroom gevormd, dus de verwarmingsproces. Al snel stijgt de temperatuur van de staalwol totdat deze roodgloeiend wordt.
Let op: dit experiment kan brandwonden en brand veroorzaken, voer het alleen uit in aanwezigheid van ouders of verzorgers. |
Oefeningen op het joule-effect
Vraag 1) Een geleidende draad met een elektrische weerstand gelijk aan 0,5 wordt gedurende een tijdsperiode van 2,0 minuten door een elektrische stroom van 2,0 A geleid. Bepaal de hoeveelheid warmte die door deze draad wordt afgevoerd in joule.
a) 240 J
b) 4 J
c) 400J
d) 40J
e) 120 J
Sjabloon: Letter A
Resolutie:
Om de hoeveelheid gedissipeerde warmte te berekenen, is het noodzakelijk om de wet van Joule te gebruiken:
Vraag 2) Controleer met betrekking tot het Joule-effect wat juist is.
a) Het Joule-effect treedt alleen op bij hoge temperaturen.
b) Het Joule-effect ontstaat door botsingen tussen ladingsdragers en de atomen die het kristalrooster van het materiaal vormen.
c) Het is mogelijk om het energieverlies te beheersen door het Joule-effect door de intensiteit van de elektrische stroom te verhogen.
d) De hoeveelheid warmte die wordt afgevoerd door het Joule-effect is omgekeerd evenredig met de elektrische weerstand van het materiaal.
e) Geleidende materialen zijn niet onderhevig aan het Joule-effect.
Sjabloon:Letter B
Resolutie:
Laten we eens kijken naar de antwoorden:
De) ONWAAR – het Joule-effect kan bij elke temperatuur optreden, maar dit effect neemt toe bij regimes met hoge temperaturen.
B) ECHT
ç) ONWAAR - de hoeveelheid warmte die wordt afgevoerd door het joule-effect is recht evenredig met het kwadraat van de stroomsterkte.
d) ONWAAR - de hoeveelheid warmte die wordt afgevoerd door het joule-effect is recht evenredig met de elektrische weerstandsmodulus.
en) ONWAAR – alle materialen met elektrische weerstand zijn onderhevig aan het Joule-effect.
Vraag 3) Een geleidende draad wordt gedragen door een elektrische stroom van 0,5 A gedurende 30 s. Aangezien de elektrische weerstand van deze draad gelijk is aan 0,8, is de hoeveelheid calorieën die tijdens deze periode door de draad vrijkomt, als gevolg van het Joule-effect, gelijk aan
Gegevens: 1 cal = 4 J
a) 15,0 cal.
b) 12,0 cal.
c) 1,5 cal.
d) 6,0 kal.
e) 4,5 cal.
Sjabloon: Letter C
Resolutie:
We zullen de wet van Joule gebruiken om de hoeveelheid warmte te berekenen die wordt afgevoerd door de geleidende draad:
Volgens de uitgevoerde berekening is de hoeveelheid warmte die door deze geleidende draad wordt afgevoerd 1,5 cal, dus het juiste alternatief is de letter C.
Door mij Rafael Helerbrock
