ефект

The Ефект на Джоул или закон на Джоул Това е закон, открит от британския физик Джейм Джоул, който се основава на твърдението, че енергията нито се създава, нито се унищожава, а само се трансформира. Например електрическата енергия, която преминава през ютия или тостер, в крайна сметка се разсейва под формата на топлина. Този ефект е известен като ефект на Джоул. В тази статия ще разберем най-важните моменти от тази тема и след това ще се научим да решаваме упражнения без никакви затруднения.

Какво ни казва Законът на Джоул?

За да разберем ефекта на Джоул много по-добре, нека помислим за електрически ток, който циркулира през проводник. През този период от време кинетичната енергия на електроните се трансформира в топлина и температурата му се повишава, което поражда известния „ефект на Джоул“.

Можем да кажем, че законът на Джоул ни казва следното твърдение:

Топлината, произведена от електрически ток, когато той циркулира през проводник, е право пропорционална на квадрата на интензивността на тока, от съпротивлението и времето, необходимо на тока да циркулира.

Law Формула на закона на Джоул

За да разберем по-добре предмета на Закона на Джоул, можем да анализираме формулата, която ще използваме за решаване на различните упражнения, които ще представим точно тук. Математически нашият израз е такъв:

W = Количество топлина (изразено в джаули)

Аз = Текущ интензитет (изразен в ампера)

R = Електрическо съпротивление (изразено в ома)

t = Единица за време (изразено в секунди)

Като цяло, тъй като става дума за топлинни загуби, се използват единиците калории, а не тези на джаулите. Така че, когато правим преобразуването на единиците си, получаваме нова формула:

Тоест, нашата формула ще приеме следната форма:

Q = Количество топлина (изразено в калории).

Решени упражнения на закона на Джоул

Не забравяйте, че когато се позоваваме на закона на Джоул, имаме предвид ефекта на Джоул. Много автори на книги по физика го разглеждат и по двата начина, така че тук обясняваме, че те са еднакви. За да задълбочим по-добре темата, нека решим някои упражнения по тази тема.

Задача 1.- Чрез намотката на електрически мотор циркулират 5 ампера, когато са свързани към потенциална разлика от 220 В. Каква топлина генерира за две минути?

Решение:

Тъй като токът протича през намотката на електродвигателя, той ще произвежда малко топлина. Въпросът, който ни задава проблемът, е да знаем колко топлина се генерира за две минути, за това ние поставяме нашите данни:

Първото нещо, което ще направим, е да преобразуваме минутите в секунди

Сега трябва да намерим стойността на съпротивлението, за това прилагаме закона на Ом

Сега, ако можем да го заместим в нашата формула:

С други думи, приблизителна стойност на 31680 калории след две минути.

Резултат:

Проблем 2.- Ток от 9А циркулира през съпротивлението 60Ω на електрически радиатор, когато е свързан към потенциална разлика от 120 V. Какво количество топлина произвежда за 8 минути?

Решение:

За разлика от предишното упражнение, в този проблем, ако имаме стойността на съпротивлението и другите данни, необходими за правилната разделителна способност на примера, тогава ще съберем нашите данни и ще видим как да ги въведем във формулата без проблем.

Първото нещо, което можем да видим, е, че минутите трябва да бъдат преобразувани в секунди, за това ние прилагаме коефициента на преобразуване и преобразуваме:

Сега, ако можем да се възползваме от формулата на закона на Джоул

Което би ни дало общо 559 872 калории произведени за 8 минути.

Резултат:

Задача 3.- Определете топлината, развита за три минути от поялник, чиято мощност е 180 вата

Решение:

За разлика от предишните примери, в този случай ние нямаме стойността на съпротивлението, тока или съпротивлението. Разполагаме само с данни за времето и силата. Но ако анализираме добре нашата формула, ще знаем, че това е лесен за решаване проблем. Нека съберем нашите данни.

Преди да започнем, първо ще преместим минутите в секунди

От темата за електрическата енергия знаем, че мощността е квадратът на тока, умножен по напрежението, така че:

Ако заместим формулата в закона на Джоул, ще получим:

Заместване на данните във формулата:

Така получаваме общо 7776 калории.

Резултат:

Упражнения за практикуване на закона на Джоул

Сега е моментът да усъвършенствате темата, решавайки различни упражнения по темата за ефекта на Джоул.

Задача 4.- Електрическа ютия има съпротивление от 35Ω и е свързана за 30 минути при потенциална разлика от 110V. Колко топлина произвежда?

Задача 5.- Сешоар има съпротивление 15Ω при циркулация на ток от 8 ампера, ако е свързан към потенциална разлика от 120 V., за 32 минути. Колко топлина произвежда?