O Este făcutJoule este un fenomen fizic care constă din conversiaenergieelectricîn căldură. Acest fenomen apare atunci când un curent electric trece printr-un corp. Coliziunile constante care apar între electroni și atomi care alcătuiesc structura cristalină a corpului provoacă temperatura sa crește, determinând transformarea unei părți din energia electrică conținută în purtătorii de încărcare căldură.
Uitede asemenea:Care este viteza curentului electric?
Formula efectului Joule
De la legea lui joule, este posibil să se calculeze cantitatea de căldură disipată de un conductor care este traversat de un curent electric. Pentru a utiliza această lege, este necesar ca rezistența electrică a materialului să fie constantă, precum și curentul electric care trece prin el.
Î - căldură (J sau var)
eu - curent electric (A)
R - rezistență electrică (Ω)
t - interval de timp
Formula prezentată arată că cantitatea de căldură care este disipată este direct proporțională cu pătratul lui curentul electric înmulțit cu rezistența electrică și cu durata de timp în care curentul a trecut corpul.
Uitede asemenea: Descoperiri fizice care s-au întâmplat prin accidente
Utilități de efect Joule
Datorită efectului Joule, este posibil să transformăm energia electrică în căldură, așa cum facem în:
- dusuri,
- vase,
- grătare electrice,
- fiare de călcat etc.
Efectul Joule apare pe orice material, conductor sau izolator, care are rezistență electrică diferită de zero.
Acest fenomen este mai expresiv în materialeizolatori, ale căror rezistențe electrice sunt în general mai mari. Cu toate acestea, atunci când materialele izolante sunt traversate de curenți electrici intensi, este posibil să apară în ele defecte ireparabil datorită creșterii mari a temperaturii.
Riscuri legate de efectul Joule
Principalele riscuri legate de efectul Joule provin din creșterea temperaturii. În instalațiile electrice, firele conductoare și alte dispozitive electronice sunt necesare pentru a funcționa la temperaturi sigure, cu toate acestea factori precum instalațiineglijent, prezenţăînumiditate,prafînexces,firedecojit si oxidarea componentelor electronice poate face ca rezistențele lor electrice să crească, ducând la o mai mare disipare a căldurii, crescând astfel șansele de apariție incendii, de exemplu.
Uitede asemenea:Totul despre calorimetrie
Experiment efect Joule
Ei exista experimente în cost scăzut E deajuns accesibil care se poate face în clasă pentru a demonstra existența efectului Joule. Una dintre ele constă în atingerea terminalelor unui Baterie de 9V într-o bucată de lână de oțel.
Când atingem vata de oțel la bornele bateriei, se formează un curent electric, astfel, procesul de încălzire. Rapid, temperatura vatei de oțel crește până când devine roșu.
Atenție: acest experiment poate provoca arsuri și incendii, efectuați-l doar în prezența părinților sau a tutorilor. |
Exerciții asupra efectului Joule
Intrebarea 1) Un fir conductor cu o rezistență electrică egală cu 0,5 Ω este traversat de un curent electric de 2,0 A pe o perioadă de timp de 2,0 minute. Determinați cantitatea de căldură disipată de acest fir în jouli.
a) 240 J
b) 4 J
c) 400J
d) 40J
e) 120 J
Șablon: Litera a
Rezoluţie:
Pentru a calcula cantitatea de căldură disipată, este necesar să se utilizeze legea lui Joule:
Intrebarea 2) În ceea ce privește efectul Joule, bifați ce este corect.
a) Efectul Joule apare doar la temperaturi ridicate.
b) Efectul Joule apare din coliziunile dintre purtătorii de sarcină și atomii care alcătuiesc rețeaua cristalină a materialului.
c) Este posibil să se controleze pierderea de energie prin efectul Joule prin creșterea intensității curentului electric.
d) Cantitatea de căldură care este disipată de efectul Joule este invers proporțională cu rezistența electrică a materialului.
e) Materialele conductoare nu sunt supuse efectului Joule.
Șablon:Litera B
Rezoluţie:
Să analizăm răspunsurile:
) FALS - efectul Joule poate apărea la orice temperatură, cu toate acestea, acest efect crește la regimuri de temperatură ridicată.
B) REAL
ç) FALS - cantitatea de căldură disipată de efectul Joule este direct proporțională cu pătratul intensității curentului.
d) FALS - cantitatea de căldură disipată de efectul Joule este direct proporțională cu modulul de rezistență electrică.
și) FALS - toate materialele care au rezistență electrică sunt supuse efectului Joule.
Întrebarea 3) Un fir conductor este transportat de un curent electric de 0,5 A timp de 30 de secunde. Deoarece rezistența electrică a acestui fir este egală cu 0,8 Ω, cantitatea de calorii eliberate de fir în această perioadă de timp, datorită efectului Joule, este egală cu
Date: 1 cal = 4 J
a) 15,0 cal.
b) 12,0 cal.
c) 1,5 cal.
d) 6,0 cal.
e) 4,5 cal.
Șablon: Litera C
Rezoluţie:
Vom folosi legea lui Joule pentru a calcula cantitatea de căldură care este disipată de firul conductor:
Conform calculului efectuat, cantitatea de căldură care este disipată de acest fir conductor este de 1,5 cal, deci alternativa corectă este litera C.
De mine. Rafael Helerbrock
