Joulejev učinek: kaj je to, formula, uporabe, vaje

O Izdelano jeJoule je fizični pojav, ki ga sestavljajo pretvorbaenergijaelektričniv toplota. Ta pojav se pojavi, ko električni tok prehaja skozi telo. Vzroki so stalna trčenja med elektroni in atomi, ki tvorijo kristalno strukturo telesa njegova temperatura se poveča, zaradi česar se del električne energije, ki jo vsebujejo nosilci naboja, pretvori v toplota.

Poglejtudi:Kolikšna je hitrost električnega toka?

Formula učinka Joule

Iz džulov zakon, je mogoče izračunati količino toplote, ki jo odvaja vodnik, ki ga prečka električni tok. Za uporabo tega zakona je nujno, da je električni upor materiala konstanten, pa tudi električni tok, ki prehaja skozi njega.

V - toplota (J ali apno)

jaz - električni tok (A)

R - električni upor (Ω)

t - časovni interval (-i)

Prikazana formula kaže, da je količina toplote, ki se odvaja, neposredno sorazmerna kvadratu električni tok, pomnožen z električnim uporom in časom, ki ga je tok prehodil telo.

Poglejtudi: Odkritja fizike, ki so se zgodila po nesreči

Pripomočki Joule Effect

Zahvaljujoč Joulovemu učinku je mogoče električno energijo pretvoriti v toploto, kot to počnemo pri:

• prhe,

• crockpots,

• električni žari,

• likalniki itd.

Joulov učinek se pojavi na katerem koli materialu, vodnik ali izolator, ki ima ničelno električno upornost.

Ta pojav je bolj izrazit v materialovizolatorji, katerih električni upori so praviloma višji. Ko pa izolacijske materiale prečkajo močni električni tokovi, je možno, da v njih nastanejo napake nepopravljiv zaradi velikega povišanja temperature.

Električni žari se zaradi Joulovega učinka segrejejo s prehajanjem električnega toka.

Tveganja, povezana z Joulovim učinkom

Glavna tveganja, povezana z Joulovim učinkom, izhajajo iz povišanje temperature. V električnih instalacijah morajo prevodne žice in druge elektronske naprave delovati pri varnih temperaturah, vendar dejavniki, kot so instalacijpovršen, prisotnostvvlaga,prahvpresežek,nitiolupljen in oksidacijaelektronskih komponent lahko povzročijo povečanje njihove električne odpornosti, kar vodi do večjega odvajanja toplote in s tem povečuje možnosti za pojav požari, na primer.

Poglejtudi:Vse o kalorimetriji

Poskus z efektom Joula

Obstajajo poskusi v poceni Je dovolj dostopna to lahko naredimo v učilnici, da dokažemo obstoj Joulovega učinka. Eden izmed njih je dotik sponk a 9V baterija v kosu Jeklena volna.

Ko se jeklene volne dotaknemo na sponkah akumulatorja, nastane električni tok, torej postopek ogrevanja. Hitro se temperatura jeklene volne povečuje, dokler ne postane rdeče vroča.

Glave gor: ta poskus lahko povzroči opekline in požare, izvedite ga le v prisotnosti staršev ali skrbnikov.

Vaje o Joulovem učinku

Vprašanje 1) Prevodno žico z električnim uporom 0,5 Ω prečka električni tok 2,0 A v času 2,0 minut. Določite količino toplote, ki jo ta žica odvaja v džulih.

a) 240 J

b) 4 J

c) 400J

d) 40J

e) 120 J

Povratne informacije: Črka a

Resolucija:

Za izračun količine odvedene toplote je treba uporabiti Joulejev zakon:

Pri zgornjem izračunu je bilo treba časovni interval, podan v minutah, pretvoriti v sekunde. Tako je bilo mogoče izračunati količino odvedene toplote, ki je enaka 240 J.

Vprašanje 2) Glede Joulovega učinka označite, kaj je pravilno.

a) Joulov učinek se pojavi samo pri visokih temperaturah.

b) Joulov učinek nastane zaradi trkov med nosilci naboja in atomi, ki tvorijo kristalno mrežo materiala.

c) Izgubo energije je mogoče nadzorovati z Joulovim učinkom s povečanjem jakosti električnega toka.

d) Količina toplote, ki jo odda Joulov učinek, je obratno sorazmerna z električno upornostjo materiala.

e) Na prevodne materiale ne vpliva Joulov učinek.

Predloga:Črka B

Resolucija:

Poglejmo odgovore:

The) NAPAKA - Joulov učinek se lahko pojavi pri kateri koli temperaturi, vendar se ta učinek poveča pri visokotemperaturnih režimih.

B) REALNO

ç) FALSE - količina toplote, ki jo odvaja Joulov učinek, je neposredno sorazmerna s kvadratom trenutne jakosti.

d) NAPAKA - količina toplote, ki jo odvaja Joulov učinek, je neposredno sorazmerna z modulom električnega upora.

in) NAPAKA - vsi materiali, ki imajo električno upornost, so podvrženi Joulejevemu učinku.

Vprašanje 3) Prevodno žico 30 sekund nosi električni tok 0,5 A. Ker je električni upor te žice enak 0,8 Ω, je količina kalorij, ki jih žica sprosti v tem obdobju, zaradi Joulovega učinka enaka

Podatki: 1 kal = 4 J

a) 15,0 kal.

b) 12,0 kal.

c) 1,5 kal.

d) 6,0 kal.

e) 4,5 kal.

Povratne informacije: Črka C

Resolucija:

Za izračun količine toplote, ki jo odvaja prevodna žica, bomo uporabili Joulejev zakon:

Glede na opravljeni izračun je količina toplote, ki jo odvaja ta prevodna žica, 1,5 cal, zato je prava alternativa črka C.

Jaz, Rafael Helerbrock