Joule-effekt: vad är det, formel, användningsområden, övningar

O Det är gjortJoule är ett fysiskt fenomen som består av omvandling avenergielektriski värme. Detta fenomen uppstår när en elektrisk ström passerar genom någon kropp. De konstanta kollisionerna som uppstår mellan elektronerna och atomerna som utgör kroppens kristallstruktur orsakar dess temperatur ökar, vilket gör att en del av den elektriska energi som finns i laddningsbärarna omvandlas till värme.

Seockså:Vad är den elektriska strömens hastighet?

Joule-effektformel

Från joules lagär det möjligt att beräkna mängden värme som släpps ut av en ledare som passeras av en elektrisk ström. För att använda denna lag är det nödvändigt att materialets elektriska motstånd är konstant, liksom den elektriska strömmen som passerar genom den.

F - värme (J eller kalk)

i - elektrisk ström (A)

R - elektriskt motstånd (Ω)

t - tidsintervall (er)

Formeln som visas visar att mängden värme som släpps ut är direkt proportionell mot kvadraten på elektrisk ström multiplicerad med elektriskt motstånd och med den tid som strömmen tog att korsa kroppen.

Seockså: Fysikupptäckter som hände av en olycka

Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)

Joule Effect Utilities

Tack vare Joule-effekten är det möjligt att omvandla elektrisk energi till värme, som vi gör i:

• duschar,

• crockpots,

• elektriska grillar,

• strykjärn etc.

Joule-effekten uppstår på vilket material som helst, ledare eller isolator, som har icke-noll elektrisk resistans.

Detta fenomen är mer uttrycksfullt i materialisolatorer, vars elektriska motstånd i allmänhet är högre. Men när isoleringsmaterial passeras av intensiva elektriska strömmar är det möjligt att de uppstår i dem defekter irreparabel på grund av den stora temperaturökningen.

Elektriska grillar värms upp genom att passera en elektrisk ström på grund av Joule-effekten.

Risker relaterade till Joule-effekten

De viktigaste riskerna relaterade till Joule - effekten uppstår från temperaturökning. I elektriska installationer krävs ledande ledningar och andra elektroniska enheter för att fungera vid säkra temperaturer, dock faktorer som installationerslarvig, närvaroifukt,dammiöverskott,trådarskalad och den oxidationav elektroniska komponenter kan leda till att deras elektriska motstånd ökar, vilket leder till större värmeavledning, vilket ökar risken för förekomst av bränder, till exempel.

Seockså:Allt om kalorimetri

Joule-effekt experiment

De existerar experiment i låg kostnad är tillräckligt tillgänglig som kan göras i klassrummet för att bevisa förekomsten av Joule-effekten. En av dem består av att röra vid terminalerna på a 9V batteri i en bit av stålull.

När vi rör stålullen till batteripolerna, bildas en elektrisk ström, alltså uppvärmningsprocess. Snabbt ökar stålullens temperatur tills den blir rödglöd.

Se upp: detta experiment kan orsaka brännskador och bränder, utför det bara i närvaro av föräldrar eller vårdnadshavare.

Övningar om Joule-effekten

Fråga 1) En ledningstråd med ett elektriskt motstånd som är lika med 0,5 Ω passeras av en elektrisk ström på 2,0 A under en period av 2,0 minuter. Bestäm mängden värme som avges av denna tråd i joule.

a) 240 J

b) 4 J

c) 400J

d) 40J

e) 120 J

Respons: Bokstaven A

Upplösning:

För att beräkna mängden värmeavledning är det nödvändigt att använda Joules lag:

I beräkningen ovan var det nödvändigt att omvandla tidsintervallet, givet i minuter, till sekunder. Således var det möjligt att beräkna mängden värmeavledning, lika med 240 J.

Fråga 2) Beträffande Joule-effekten, kryssa för vad som är korrekt.

a) Joule-effekten uppträder endast vid höga temperaturer.

b) Joule-effekten uppstår från kollisioner mellan laddningsbärare och atomerna som utgör materialets kristallgitter.

c) Det är möjligt att kontrollera energiförlusten genom Joule-effekten genom att öka intensiteten i den elektriska strömmen.

d) Mängden värme som släpps ut av Joule-effekten är omvänt proportionell mot materialets elektriska motstånd.

e) Ledande material är inte föremål för Joule-effekten.

Mall:Bokstaven B

Upplösning:

Låt oss titta på svaren:

De) FALSK - Joule-effekten kan uppstå vid vilken temperatur som helst, men denna effekt ökar vid höga temperaturer.

B) VERKLIG

ç) FALSKT - mängden värme som avges av Joule-effekten är direkt proportionell mot kvadraten för strömintensiteten.

d) FALSK - mängden värme som avges av Joule-effekten är direkt proportionell mot modulen för elektriskt motstånd.

och) FALSK - alla material som har elektriskt motstånd är föremål för Joule-effekten.

Fråga 3) En ledningstråd bärs av en elektrisk ström av 0,5 A i 30 s. Eftersom den trådens elektriska motstånd är lika med 0,8 Ω, är mängden kalorier som släpps ut av ledningen under denna tidsperiod, på grund av Joule-effekten, lika med

Data: 1 kal = 4 J

a) 15,0 kal.

b) 12,0 kal.

c) 1,5 kal.

d) 6,0 kal.

e) 4,5 kal.

Respons: Bokstaven C

Upplösning:

Vi kommer att använda Joules lag för att beräkna mängden värme som släpps ut av ledningstråden:

Enligt den beräkning som utförts är mängden värme som släpps ut av denna ledande tråd 1,5 kal, så det rätta alternativet är bokstaven C.

Av mig Rafael Helerbrock

Vill du hänvisa till texten i en skola eller ett akademiskt arbete? Se:

HELERBROCK, Rafael. "Joule-effekt"; Brasilien skola. Tillgänglig i: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-joule.htm. Åtkomst den 27 juni 2021.