Закон Джоуля Ленца | Все Формулы
![\[ \]](/800/600/https/xn----ctbjzeloexg6f.xn--p1ai/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9b26b31cc88858c6b01bc73f6d36171f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Закон Джоуля Ленца — Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка
![\[\Large Q=A=Uq=UIt=I^2Rt=\frac{U^2}{R}t\]](/800/600/https/xn----ctbjzeloexg6f.xn--p1ai/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-6a6eabf3da22b482bb7a800abd10b0e0_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Закон Джоуля Ленца в интегральной форме в тонких проводах:
![\[\Large Q=\int_{0}^{t}{RI^2 dt} \]](/800/600/https/xn----ctbjzeloexg6f.xn--p1ai/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7d6d1bed8eeef43d667afd6dae4f451f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Если сила тока изменяется со временем, проводник неподвижен и химических превращений в нем нет, то в проводнике выделяется тепло.
Закон Джоуля Ленца — Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля
![\[\large w = \vec j \cdot \vec E = \sigma E^2\! \]](/800/600/https/xn----ctbjzeloexg6f.xn--p1ai/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-071e6142baa693ecc8225c5fa31ebc88_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Закон Джоуля Ленца
Преобразование электрической энергии в тепловую широко используется в электрических печах и различных электронагревательных приборах. Тот же эффект в электрических машинах и аппаратах приводит к непроизвольным затратам энергии (потере энергии и снижении КПД). Тепло, вызывая нагрев этих устройств, ограничивает их нагрузку; при перегрузке повышение температуры может вызвать повреждение изоляции или сокращение срока службы установки.
В формуле мы использовали :
Q — Количество теплоты
q — Заряд
A — Работа тока
U — Напряжение в проводнике
I — Сила тока в проводнике
t — Время
![\[dt\]](/800/600/https/xn----ctbjzeloexg6f.xn--p1ai/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0048980e400a2ca326f64541d0122046_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
— Промежуток времени
R — Сопротивление
w — Мощность выделения тепла в единице объёма
![\[\vec j\]](/800/600/https/xn----ctbjzeloexg6f.xn--p1ai/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7256661f02f793ea66978537d08d5360_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
— Плотность электрического тока
![\[\vec E\]](/800/600/https/xn----ctbjzeloexg6f.xn--p1ai/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8f259ddd80f58c17bbbe9fdad894c880_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
— Напряжённость электрического поля
![\[\sigma \]](/800/600/https/xn----ctbjzeloexg6f.xn--p1ai/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3fe4953c4956464b56b17998bb55c72e_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
— Проводимость среды
Закон Джоуля — Ленца — Википедия с видео // WIKI 2
Энциклопедичный YouTube
1/3
Просмотров:14 044
6 326
4 173
✪ Урок 254. Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока
✪ Закон Джоуля-Ленца ➽ Физика 8 класс ➽ Видеоурок
✪ Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Урок 67
Содержание
Определения
Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании постоянного электрического тока, равна произведению плотности электрического тока на величину напряженности электрического поля.
Математически может быть выражен в следующей форме:
- w = j → ⋅ E → = σ E 2 , {\displaystyle w={\vec {j}}\cdot {\vec {E}}=\sigma E^{2},}
где w {\displaystyle w} — мощность выделения тепла в единице объёма, j → {\displaystyle {\vec {j}}} — плотность электрического тока, E → {\displaystyle {\vec {E}}} — напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды, а точкой обозначено скалярное произведение.
Закон также может быть сформулирован в интегральной форме для случая протекания токов в тонких проводах[3]:
Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка.
В интегральной форме этот закон имеет вид
- d Q = I 2 R d t , {\displaystyle dQ=I^{2}Rdt,}
- Q = ∫ t 1 t 2 I 2 R d t , {\displaystyle Q=\int \limits _{t_{1}}^{t_{2}}I^{2}Rdt,}
где d Q {\displaystyle dQ} — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени d t {\displaystyle dt} , I {\displaystyle I} — сила тока, R {\displaystyle R} — сопротивление, Q {\displaystyle Q} — полное количество теплоты, выделенное за промежуток времени от t 1 {\displaystyle t_{1}} до t 2 {\displaystyle t_{2}} . В случае постоянных силы тока и сопротивления:
- Q = I 2 R t . {\displaystyle Q=I^{2}Rt.}
Применяя закон Ома, можно получить следующие эквивалентные формулы:
- Q = U 2 t / R = I U t . {\displaystyle Q=U^{2}t/R\ =IUt.}
Практическое значение
Снижение потерь энергии
При передаче электроэнергии тепловое действие тока в проводах является нежелательным, поскольку ведёт к потерям энергии. Подводящие провода и нагрузка соединены последовательно, значит ток в сети I {\displaystyle I} на проводах и нагрузке одинаков. Мощность нагрузки и сопротивление проводов не должны зависеть от выбора напряжения источника. Выделяемая на проводах и на нагрузке мощность определяется следующими формулами
- Q w = R w ⋅ I 2 , {\displaystyle Q_{w}=R_{w}\cdot I^{2},}
- Q c = U c ⋅ I . {\displaystyle Q_{c}=U_{c}\cdot I.}
Откуда следует, что Q w = R w ⋅ Q c 2 / U c 2 {\displaystyle Q_{w}=R_{w}\cdot Q_{c}^{2}/U_{c}^{2}} . Так как в каждом конкретном случае мощность нагрузки и сопротивление проводов остаются неизменными и выражение R w ⋅ Q c 2 {\displaystyle R_{w}\cdot Q_{c}^{2}} является константой, то тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе. Повышая напряжение мы снижаем тепловые потери в проводах. Это, однако, снижает электробезопасность линий электропередачи.
Выбор проводов для цепей
Тепло, выделяемое проводником с током, в той или иной степени выделяется в окружающую среду. В случае, если сила тока в выбранном проводнике превысит некоторое предельно допустимое значение, возможен столь сильный нагрев, что проводник может спровоцировать возгорание находящихся рядом с ним объектов или расплавиться сам. Как правило, при выборе проводов, предназначенных для сборки электрических цепей, достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют выбор сечения проводников.
Электронагревательные приборы
Если сила тока одна и та же на всём протяжении электрической цепи, то в любом выбранном участке будет выделять тепла тем больше, чем выше сопротивление данного участка.
За счёт сознательного увеличения сопротивления участка цепи можно добиться локализованного выделения тепла в этом участке. По этому принципу работают электронагревательные приборы. В них используется нагревательный элемент — проводник с высоким сопротивлением. Повышение сопротивления достигается (совместно или по отдельности) выбором сплава с высоким удельным сопротивлением (например, нихром, константан), увеличением длины проводника и уменьшением его поперечного сечения. Подводящие провода имеют обычное низкое сопротивление и поэтому их нагрев, как правило, незаметен.
Плавкие предохранители
Для защиты электрических цепей от протекания чрезмерно больших токов используется отрезок проводника со специальными характеристиками. Это проводник относительно малого сечения и из такого сплава, что при допустимых токах нагрев проводника не перегревает его, а при чрезмерно больших перегрев проводника столь значителен, что проводник расплавляется и размыкает цепь.
См. также
Примечания
Эта страница в последний раз была отредактирована 26 мая 2020 в 15:09.Закон Джоуля-Ленца — часто используемый физический закон при расчетах потерь тепла в доме или при создании таких электроприборов как ламп. Более подробная информация о том, что это такое, какую имеет формулировку, в чем измеряется количественная величина теплового действия электротока, какой формулой выражается закон джоуля ленца далее.
Что это за закон
Закон джоуля ленца определение гласит, что это физический норматив, который определяет количественный вид меры теплового действия электротока. В девятнадцатом столетии, вне зависимости друг от друга Джоуль с российским ученым Ленцем стали изучать, как нагреваются проводники в момент прохождения электротока и нашли некую закономерность. Они узнали, что в момент прохождения электротока по проводниковому элементу получается тепло, которое равно силе тока, времени и проводниковому сопротивлению.
Обратите внимание! Это закономерность была названа законом в честь двух ученых. Стоит указать, что эта закономерность активно используется с момента открытия и по сегодняшний день и помогает решить многие вопросы, связанные с электрикой.
История появления формулировки закона ученыхФормулировка
Закон джоуля ленца формулировка словесно выглядит следующим образом: мощность тепла, которая выделяется в проводниковом элементе в момент протекания в нем электротока имеет пропорциональную зависимость умножения плотности электрополя на напряженность.
Его по-другому можно сформулировать так: энергия, протекая по проводнику, перемещает электрозаряд в электрополе. Так, электрополе совершает работу. Работа производится благодаря проводниковому нагреванию. Энергия превращается в тепло.
Однако, из-за чрезмерного проводникового нагрева при помощи тока и электрооборудования, может повредиться проводка и сами аппараты. Сильное перегревание опасно, когда есть короткое замыкание в проводах. Из-за этого проводники могут иметь большое токовое значение.
Что касается интегральной формы тонких проводников правило или уравнение Джоуля — Ленца звучит так: то тепло, которое выделяется за время в конкретном участке электроцепи, определяется квадратным произведением токовой силы на сопротивление участка.
Обратите внимание! Закон Джоуля-Ленца обладает достаточно общим характером, потому что не имеет зависимости от природы, силу которой генерирует электроток.
Из практики можно утверждать, что он справедлив, как для электролитов, так проводников и полупроводников.
Упрощенная формулировкаВ чем измеряется
Единица теплового измерения это джоуль. Формула состоит из напряжения, измеряемого в вольтах, силы тока, измеряемого в амперах, и времени, измеряемой в секундах. Тогда выходит, что показатели будут измеряться в джоулях или одном вольте, перемноженном на ампер и секунду.
Единица измерения тепла, выделяемого электричествомКакой формулой выражается
На данный момент существует две формулы по математическому нормативу двух ученых, в дополнение к теме, как найти джоуль формула. Согласно первой, нужно перемножить напряженность с плотностью электрического поля, а согласно второй, нужно сделать интеграл из произведения теплового эквивалента работы, количества выделяемого тепла, величины тока, активного проводникового сопротивления и времени. Величина будет определена, в зависимости от того, какая разрядность у единиц, в которых измеряются значения формулы.
Формула выражения математического и физического законаГде и как используется
Закон Джоуля-Ленца используется активно в электрике, электродинамике и других сферах физики. Он применяется как в быту, так и в промышленности.
К примеру, благодаря нему создаются лампы накаливания и электронагревательные приборы. В них находится нагревательный элемент, выступающий в роли проводника, имеющего высокое сопротивления. Благодаря этому элементу локализовано выделяется тепло на участке. Оно будет выделяться в момент повышения сопротивления с увеличением проводниковой длины и выбором конкретного сплава.
Обратите внимание! Также используется для просчета снижения энергопотерь. Выделение тепла из тока приводит к тому, что снижается энергия. В момент ее передачи, мощность линейным образом зависит от показателя напряжения с силой тока, а нагревание зависит от токовой силы квадратичным образом. По этой причине при повышении напряжения и понижении силы тока до подачи электрической энергии, это действие будет выгодным. В момент повышения показателя напряжения снизится электробезопасность. Чтобы повысить электробезопасность, нужно повысить сопротивление нагрузки и сетевое напряжение.
Стоит указать, что он влияет на подбор проводников для электроцепей, поскольку из-за неправильного выбора может начать сильно нагреваться проводник, а также начать возгораться. Это происходит при превышении допустимых значений силы тока и выделении небольшого количества энергии. Нагрев проводников вредный, поэтому теряется энергия и передается тепло от источника к пользователю.
Чтобы уменьшить эту потерю, сила тока уменьшается и повышается напряжение источника с остатком передаваемой мощности. Во избежание изоляционного электропробоя, она поднимается на высоту на высоковольтной линии электрической передачи, которая связывает большие электрические станции с городскими и поселочными пунктами.
В целом, закон Джоуля-Ленца — норма, придуманная двумя учеными, чтобы установить, какое тепло отдает электрический ток. Данное тепло выражается через перемноженное выражение удвоенной силы тока, времени, и сопротивления проводника и измеряется в вольтах, умноженных на ампер и секунду. Используется активно как в быту, так и в промышленности, как при изучении фактора тепловой потери, так и при создании ламп накаливания и электронагревательных установок. Нередко применяется в момент выбора между проводами электроцепи.
Закон Джоуля — Ленца | энергетик
Закон Джоуля Ленца — физический закон, дающий: количественную оценку теплового действия электрического тока. Установлен в 1841 году Джеймсом Джоулем и независимо от него в 1842 году Эмилием Ленцем.
Закон Джоуля Ленца — количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка:
.
Закон Джоуля Ленца в интегральной форме в тонких проводах:
.
Если сила тока изменяется со временем, проводник неподвижен и химических превращений в нем нет, то в проводнике выделяется тепло.
Закон Джоуля Ленца — Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля:
,
где Q — количество теплоты, q — заряд, A — работа тока, U — напряжение в проводнике, I — сила тока в проводнике, t — время, dt— промежуток времени, R — сопротивление, w — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока, — напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды.
Преобразование электрической энергии в тепловую широко используется в электрических печах и различных электронагревательных приборах. Тот же эффект в электрических машинах и аппаратах приводит к непроизвольным затратам энергии (потере энергии и снижении КПД). Тепло, вызывая нагрев этих устройств, ограничивает их нагрузку; при перегрузке повышение температуры может вызвать повреждение изоляции или сокращение срока службы установки.
Всем удачи!!!
Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца
|
Рассмотрим произвольный участок цепи, к концам которого приложено напряжение U. За время dt через каждое сечение проводника проходит заряд При этом силы электрического поля, действующего на данном участке, совершают работу: Разделив работу на время, получим выражение для мощности: Полезно вспомнить и другие формулы для мощности и работы:
|
В 1841 г. манчестерский пивовар Джеймс Джоуль и в 1843 г. петербургский академик Эмилий Ленц установили закон теплового действия электрического тока.
| Джоуль Джеймс Пресскотт (1818 – 1889) – английский физик, один из первооткрывателей закона сохранения энергии. Первые уроки по физике ему давал Дж. Дальтон, под влиянием которого Джоуль начал свои эксперименты. Работы посвящены электромагнетизму, кинетической теории газов. |
| Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865) – русский физик. Основные работы в области электромагнетизма. В 1833 г. установил правило определения электродвижущей силы индукции (закон Ленца), а в 1842 г. (независимо от Дж. Джоуля) – закон теплового действия электрического тока (закон Джоуля-Ленца). Открыл обратимость электрических машин. Изучал зависимость сопротивление металлов от температуры. Работы относятся также к геофизике. |
Независимо друг от друга Джоуль и Ленц показали, что при протекании тока, в проводнике выделяется количество теплоты:
| (7.7.4) |
Если ток изменяется со временем, то
.
Это закон Джоуля–Ленца в интегральной форме.
Отсюда видно, что нагревание происходит за счет работы, совершаемой силами поля над зарядом.
Тепловая мощность тока в элементе проводника Δl, сечением ΔS, объемом равна:
.
Удельная мощность тока
.
Согласно закону Ома в дифференциальной форме . Отсюда закон Джоуля — Ленца в дифференциальной форме
| , | (7.7.5) |
Так как выделенная теплота равна работе сил электрического поля
,
то мы можем записать для мощности тока:
| . | (7.7.6) |
Мощность, выделенная в единице объема проводника .
Приведенные формулы справедливы для однородного участка цепи и для неоднородного.
Урок 30. закон джоуля-ленца. эдс — Физика — 10 класс
Физика, 10 класс
Урок 30. Закон Джоуля — Ленца. ЭДС
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
1) Работа электрического тока;
2) Мощность электрического тока;
3) Закон Джоуля — Ленца;
4) Сторонние силы;
5) Электродвижущая сила.
Глоссарий по теме
Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения на этом участке и времени, в течении которого совершалась работа.
Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока.
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока.
Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением электростатических (кулоновских) сил, называются сторонними силами.
Электродвижущая сила (ЭДС) в замкнутом проводящем контуре равна отношению работы сторонних сил по перемещению заряда вдоль контура к этому заряду.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
Обязательная литература:
1. Г.Я. Мякишев., Б.Б.Буховцев., Н.Н.Сотский. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 343 – 347.
Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа,2009.- 68 – 74.
Дополнительная литература.
http://kvant.mccme.ru/1972/10/zakon_dzhoulya-lenca.htm
Основное содержание урока
При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу, равную произведению заряда, прошедшего через проводник, и напряжения.
Сила тока равна отношению заряда прошедшего через проводник ко времени прохождения
Выразим заряд из формулы силы тока 
через силу тока и время:
после подстановки в формулу (1) получим
Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого шёл ток.
Из закона Ома для участка цепи выразим напряжение через силу тока и напряжение
и подставив в формулу работы получим:
При последовательном соединении проводников для определения работы тока удобнее пользоваться этой формулой, так как сила тока одинакова во всех проводниках.
При параллельном соединении проводников формулой:
так как напряжение на всех проводниках одинаково.
Работа тока показывает, сколько электроэнергии превратилось в другие виды энергии за конкретный период времени. Для электроэнергии справедлив закон сохранения энергии.
Мощность определяется по формуле:
Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока.
Так же формулу для мощности можно переписать в нескольких эквивалентных формах:
Если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит химических действий, то происходит только нагревание проводника.
Электрическое поле действует с силой на свободные электроны, которые начинают упорядоченно двигаться, одновременно участвуя в хаотическом движении, ускоряясь в промежутках между столкновениями с ионами кристаллической решетки. Во время этих столкновений расходуется кинетическая энергия заряженных частиц. Именно эта энергия и становится теплом. Последующие столкновения электронов с другими ионами увеличивают амплитуду их колебаний и соответственно температуру всего проводника.
В неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии:
Количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику:
При последовательном соединении большее количество теплоты выделяется в проводнике с большим сопротивлением, а при параллельном соединении – с меньшим.
Измерения, приводящие к закону Джоуля-Ленца, можно выполнить, поместив в калориметр с водой проводник с известным сопротивлением и пропуская через него ток определенной силы в течение известного времени. Количество выделяющейся при этом теплоты определяют, составив уравнение теплового баланса.
Если соединить проводником два металлических шарика, несущих заряды противоположных знаков, под влиянием электрического поля этих зарядов в проводнике возникает кратковременный электрический ток. Заряды быстро нейтрализуют друг друга, и электрическое поле исчезнет.
Чтобы ток был постоянным, надо поддерживать постоянное напряжение между шариками. Для этого необходимо устройство, которое перемещало бы заряды от одного шарика к другому в направлении, противоположном направлению сил, действующих на эти заряды со стороны электрического поля шариков. В таком устройстве на заряды, должны действовать силы неэлектростатического происхождения. Одно лишь электрическое поле заряженных частиц не способно поддерживать постоянный ток в цепи.
Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением сил электростатического происхождения (то есть кулоновских), называют сторонними силами. Необходимости сторонних сил для поддержания постоянного тока в цепи объясняет закон сохранения энергии.
Электростатическое поле потенциально. Работа этого поля при перемещении в нем заряженных частиц вдоль замкнутой электрической цепи равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — проводник нагревается. Следовательно, в цепи должен быть какой-то источник энергии, поставляющий ее в цепь. Работа этих сил вдоль замкнутого контура отлична от нуля. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительно заряженного электрода к отрицательному), а во внешней цепи их приводит в движение электрическое поле.
Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называемой электродвижущей силой (сокращенно ЭДС).
Электродвижущая сила источника тока равна отношению работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к величине этого заряда:
Электродвижущую силу выражают в вольтах.
Разбор тренировочных заданий
1. Электрочайник со спиралью нагревательного элемента сопротивлением 30 Ом включен в сеть напряжением 220 В. Какое количество теплоты выделится в нагревательном элемента за 5 мин?
1) 7260000 Дж;
2) 2200 Дж;
3) 484000 Дж.
Дано:
R=30Ом
U=220B
t=5мин=300с
Найти Q-?
Решение. Количество теплоты выделяемой нагревательным элементом определяется законом Джоуля – Ленца: 
Правильный ответ 3) 484000 Дж.
2. Определите работу сторонних сил при перемещении по проводнику заряда 10 Кл, если ЭДС равно 9 В. Ответ округлите до десятых.
Дано:
q=10Кл
=9В
Найти: Аст
Решение. Из формулы ЭДС 
выражаем 
Правильный ответ: 90 Дж.
Двигаясь в любом проводнике, электрический ток передает ему какую-то энергию, из-за чего проводник нагревается. Энергетическая передача осуществляется на уровне молекул: в результате взаимодействия электронов тока с ионами или атомами проводника часть энергии остается у последнего.
Тепловое действие тока приводит к более быстрому движению частиц проводника. Тогда его возрастает и трансформируется в тепловую.
Формула расчета и ее элементы
Тепловое действие тока может быть подтверждено разными опытами, где работа тока переходит во внутреннюю проводниковую энергию. При этом последняя возрастает. Затем проводник отдает ее окружающим телам, то есть осуществляется теплопередача с нагреванием проводника.
Формула для расчета в этом случае следующая: A=U*I*t.
Количество теплоты можно обозначить через Q. Тогда Q=A или Q=U*I*t. Зная, что U=IR, получается Q=I 2 *R*t, что и было сформулировано в законе Джоуля-Ленца.
Закон теплового действия тока — закон Джоуля-Ленца
Проводник, где протекает изучали многие ученые. Однако, самых заметных результатов удалось добиться из Англии и Эмилию Христиановичу Ленцу из России. Оба ученых работали отдельно и выводы по результатам экспериментов делали независимо один от другого.
Они вывели закон, позволяющий оценить тепло, получаемое в результате действия тока на проводник. Его назвали законом Джоуля-Ленца.
Рассмотрим на практике тепловое действие тока. Примеры возьмем следующие:
- Обычную лампочку.
- Нагревательные приборы.
- Предохранитель в квартире.
- Электрическую дугу.
Лампочка накаливания
Тепловое действие тока и открытие закона способствовали развитию электротехники и увеличению возможностей для использования электричества. То, как применяются результаты исследований, можно рассмотреть на примере обычной лампочки накаливания.
Она устроена таким образом, что внутри протягивается нить, изготовленная из вольфрамовой проволоки. Этот металл является тугоплавким с высоким удельным сопротивлением. При проходе через лампочку осуществляется тепловое действие электрического тока.
Энергия проводника трансформируется в тепловую, спираль нагревается и начинает светиться. Недостаток лампочки заключается в больших энергетических потерях, так как лишь за счет незначительной части энергии она начинает светиться. Основная же часть просто нагревается.
Чтобы лучше это понять, вводится который демонстрирует эффективность работы и преобразования в электроэнергию. КПД и тепловое действие тока используются в разных областях, так как имеется множество устройств, изготовленных на основании этого принципа. В большей степени это нагревательные приборы, электрические плиты, кипятильники и другие подобные аппараты.
Устройство обогревательных приборов
Обычно в конструкции всех приборов для нагревания есть металлическая спираль, в функцию которой и входит нагрев. Если нагревается вода, то спираль устанавливается изолированно, и в таких приборах предусматривается соблюдение баланса между энергией из сети и тепловым обменом.
Перед учеными постоянно ставится задача по снижению энергетических потерь и поиску лучших путей и наиболее эффективных схем их внедрения, чтобы уменьшить тепловое действие тока. Используется, например, способ повышения напряжения во время благодаря чему сокращается сила тока. Но такой способ, в то же время, понижает безопасность функционирования линий электропередач.
Другим исследовательским направлением является выбор проводов. Ведь именно от их свойств зависят потери тепла и другие показатели. Кроме того, при работе нагревательных приборов происходит большое выделение энергии. Поэтому спирали изготавливаются из специально предназначенных для этих целей, способных выдержать высокие нагрузки, материалов.
Квартирные предохранители
Чтобы улучшить защиту и обезопасить электрические цепи, используются особые предохранители. В роли главной части выступает проволока из легкоплавкого металла. Она проходит в пробке из фарфора, имеет винтовую нарезку и контакт в центре. Пробку вставляют в патрон, расположенный в фарфоровой коробке.
Свинцовая проволока является частью общей цепи. Если тепловое действие электрического тока резко возрастет, сечение проводника не выдержит, и он начнет плавиться. В результате этого сеть разомкнется, и не случится токовых перегрузок.
Электрическая дуга
Электрическая дуга является довольно эффективным преобразователем электрической энергии. Она используется при сварке металлических конструкций, а также служит мощным световым источником.
В основу устройства входит следующее. Берут два угольных стержня, подсоединяют провода и прикрепляют их в изолирующих держателях. После этого стержни подключают к источнику тока, который дает малое напряжение, но рассчитан на большую силу тока. Подключают реостат. Угли в городскую сеть включать запрещается, так как это может стать причиной пожара. Если коснуться одним углем о другой, то можно заметить, как сильно они раскалятся. Лучше не смотреть на это пламя, потому что оно вредно для зрения. Электрическую дугу используют в печах для плавки металла, а также в таких мощных осветительных приборах, как прожекторы, кинопроекторы и прочее.
Математически может быть выражен в следующей форме:
где w — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока, — напряжённость электрического поля , σ — проводимость среды.
Закон также может быть сформулирован в интегральной форме для случая протекания токов в тонких проводах :
В математической форме этот закон имеет вид
где dQ — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени dt , I — сила тока, R — сопротивление, Q — полное количество теплоты, выделенное за промежуток времени от t 1 до t 2 . В случае постоянных силы тока и сопротивления:
Практическое значение
Снижение потерь энергии
При передаче электроэнергии тепловое действие тока является нежелательным, поскольку ведёт к потерям энергии. Поскольку передаваемая мощность линейно зависит как от напряжения, так и от силы тока, а мощность нагрева зависит от силы тока квадратично, то выгодно повышать напряжение перед передачей электроэнергии , понижая в результате силу тока. Однако, повышение напряжения снижает электробезопасность линий электропередачи .
Для применения высокого напряжения в цепи для сохранения прежней мощности на полезной нагрузке приходится увеличивать сопротивление нагрузки. Подводящие провода и нагрузка соединены последовательно . Сопротивление проводов () можно считать постоянным. А вот сопротивление нагрузки () растёт при выборе более высокого напряжения в сети. Также растёт соотношение сопротивления нагрузки и сопротивления проводов. При последовательном включении сопротивлений (провод — нагрузка — провод) распределение выделяемой мощности () пропорционально сопротивлению подключённых сопротивлений.
Ток в сети для всех сопротивлений постоянен. Следовательно, выполняются соотношение
И для в каждом конкретном случае являются константами. Следовательно, мощность, выделяемая на проводах, обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки, то есть уменьшается с ростом напряжения, так как
Эмиль Христианович Ленц (1804 — 1865) — физик ренумит русеск. Este unul dintre fondatorii электромеханики. Numele lui este asociat cu descoperirea uni legi care, определяющее направление прямой терапии, определяет степень заботливости электрическим током и током.
plusn plus, Эмили Ленц, физик-энциклопедист Джоул, специалист по изучению проблем терминирования, независимый медицинский факультет, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский консультант, медицинский работник reisistivitatea acestuia ti timpul по уходу curentul электрический este menținut neschimbat в дирижер.
Această lege a lost numită legea lui Джоуль-Ленц, формула для сравнения:
Q = kl2Rt, (1)
un q este cantitatea de căldură eliberată, l este esteteüteu, l este eteteteui, l este esteteui, l e es esteteütulis, l este esteteui, lüte esteteütülütüt reulée retené reetenis, l e es eteteütütul e la retetütüt reulée retente … valoarea de timp k, se se — число эквивалентов терминов al lucrării. Valoarea numerică acestei cantități depinde de alegerea unităților în care se măsoară cantitățile rămase din formulă.
Dacă cantitatea de căldură este măsurată ñn a calorii, curentul in a amperi, rezistența in Ohms și timpul in secunde, atunci k este numeric 0,24.Aceasta înseamnă că curentul din 1a se fixează in поведения, забота о резидентности 1 Oh, pe secundă, numărul de căldură, забота este de 0,24 ккал. Datorită acestui fapt, cantitatea de căldură ñn calorii eliberată ñn проводник poate fi calculată prin формула:
Q = 0,24l2Rt.
в системе единиц СИ энергии, кантри талии и словесности, в единое целое — единицы. Prin urmare, коэффициент пропорциональности din legea Joule-Lenz este unitatea. Для всех систем формула Джоуля-Ленца имеет вид:
Q = l2Rt.(2)
Legea lui Joule-Lenz poate fi verificată prin experienceță. Неизвестно, что нужно сделать, чтобы узнать больше о калориметрии. Apoi se calclează cantitatea de căldură eliberată în calorimetru. Rezistența spirală este cunoscută in prealabil, curentul este măsurat cu un ampermetru ti timpul de către un cronometru. Schimbând curentul в цепи — folosind diffirite spirale, se poate verifica legea Joule-Lenz.
Bazat pe legea lui Ohm
I = U / R,
cnoucuind curentul în формула (2), общее выражение формулы pentru pentru legea Joule-Lenz:
Q = (U / R) t.
Este convenabil s se se folosească формула Q = l²Rt atunci câ se se calclează cantitatea de căldură eliberată in timpul unei conexiuni seriale, deoarece in a acest caz curent electric on toate Conductori este acelai. Принятый в обращение, cand and conexiune serială, многопрофильный проводник, fiecare dintre ele vor fi alocate acea cantitate de căldură Care Este пропорционально к резидентной проводимости. Dacă vom combina, де-факто, в моде успехов, т. Е. Огонь де димэнсэуни эгале — купру, фьор, никелиновую, ке маи маре, кантатэ де кэлдурэ, сэст эйс эйс сэйт эсэ.
и по уходу за больными Conductorii se conectează in paralel, atunci curentul electric din ele va fi diferit, iarensiunea la capetele acestorроводники este aceeași. Расчетный курс по уходу за больными и детьми, сложный, эффективный, формула фолозинда Q = (U² / R) t.
Această formulă arată că, într-o conexiune paralelă, проводник fiecare va aloca cât mai multă căldură уход за va fi обращает на себя внимание пропорционально cu conductivitatea sa.
Dacă conectați trei fire de grosime egale — купру, fier nici nichel — ñn paralel unul cu celălalt trei treceți curentul prin ele, ce ma ma ma can can can de der Culdură va Eliberată ñnâ € ™ sâ € ™ ñnâ € ™ â € ÐîÐ seÐ »
Avānd la bază legea lui Joule-Lenz, ele calclează diferite instalații electrice de iluminat, încălzirea și încălzirea aparatelor electrice. De asemenea, talksia energiei electrice în căldură este larg utilizată.
Distribuiți pe rețelele sociale:и
.Государственный закон нагрева Джоуля
«Тепло, выделяемое в проводнике, равно:
(1) прямо пропорционально квадрату тока, проходящего через проводник, (H ∝ I²), сохраняя R и t постоянными;
(2) прямо пропорционально сопротивлению проводника (H ∝ R), поддерживающему I и t, и
(3) прямо пропорционально времени протекания тока (H ∝ t), поддерживающему I и R постоянным. »
Джоулей закон обогрева формулы
H = I²Rt
Проверка закона Джоуля:
Вышеуказанные законы нагрева электрическим током можно проверить в лаборатории с помощью калориметра Джоуля.
Чтобы проверить вышеупомянутые законы, тепло вырабатывается в резисте: катушка R, которая заключена в медный калориметр, содержащий воду примерно до двух третей его объема. Концы R соединены с поиском клемм, прикрепленных к крышке. Калориметр заключенный в деревянный ящик для минимизации регистрации тепла. A — это амперметр для измерения тока, а V — вольтметр для измерения разности потенциалов через реостат, подключенный к цепи для изменения тока.
(a): Пусть W — общий водный эквивалент калориметра (включая калориметр, мешалку и воду), а T1 — начальная температура.Ток I1 ампер пропускают в течение известного интервала времени (около 15-20 минут) и отмечают конечную температуру T2 (после коррекции на потерю тепла излучением). Затем количество выделяемого тепла = HI = W [θ1 -θ2]. Аналогичным образом эксперимент повторяют с различными значениями тока I2, I3 и т. д. (после охлаждения калориметра до начальной температуры), и отмечают соответствующие количества выделяемого тепла h3, h4 и т. д., сохраняя R и t. постоянная.
Вывод закона Джоуля
Будет обнаружено, что:
[latex] \ frac {{H} _ {1}} {{{I} _ {1} ^ {2}}} = \ frac {{H} _ {2}} {{{I} _ {2} ^ {2}}} = \ frac {{H} _ {3}} {{{I} _ {3} ^ {2}}} \ quad i ,{2}}} [/ latex]
(b): Для проверки второго закона рассчитываются одно и то же время t через разные катушки сопротивления R1, R2, R3 и т. Д. И соответствующие количества тепла h2, h3, h4 и т. Д.
Тогда будет найдено, что:
[latex] \ frac {{H} _ {1}} {{{R} _ {1}}} = \ frac {{H} _ {2}} {{{R } _ {2}}} = \ frac {{H} _ {3}} {{{R} _ {3}}} \ quad [/ latex]
(c) Чтобы проверить третий закон, тот же ток I пропускается через одну и ту же катушку сопротивления R для разных интервалов времени, и в каждом случае определяются количества выделяемого тепла h2, h3, h4 и т. д.Будет обнаружено, что:
[латекс] \ frac {{H} _ {1}} {{{I} _ {1}}} = \ frac {{H} _ {2}} {{{I} _ {2}}} = \ frac {{H} _ {3}} {{{I} _ {3}}} \ quad [/ latex]
Применение эффекта нагревающего тока
1: Предохранитель : Предохранитель представляет собой короткий отрезок провода с низкой температурой плавления. Он изготовлен из сплава олова и свинца. Провод предохранителя подключается последовательно с электрической установкой и, когда ток в цепи превышает номинальное значение провод плавкого предохранителя нагревается до температуры, превышающей его температуру плавления.Провод плавится, и электрическая цепь обрывается. Температура, до которой нагревается провод, прямо пропорциональна кубу радиуса. Таким образом, температура зависит только от тока, протекающего через провод, и его радиуса, независимо от его длины.
2: Электрический нагреватель или плита, электрические радиаторы и электрический утюг. Все они основаны на том же принципе, который создается, когда электрический ток протекает по проводу. Они содержат катушки из нихрома (сплав никеля и хрома) и большие токи через них можно пройти порядка от 3 до 5 ампер.В случае электрического нагревателя, работающего на 220 вольт и потребляющего мощность 1000 Вт, ток через катушки будет составлять 4,55 Ампер. Сопротивление катушки будет составлять 48,4 Ом. В случае электрических излучателей катушка размещается вдоль ось параболического металлического отражателя или в фокусе вогнутого отражателя.
Эффект Зеебека 
Если две металлические проволоки или полосы А и В, выполненные из разнородных металлов, соединяются на концах с образованием двух переходов, показанных на рисунке, то такое устройство называется термопарой.
Если два спая термопары поддерживаются при разной температуре, в контуре будет индуцирован электрический ток. Этот эффект называется эффектом Зеебека, а эдс, разработанная таким образом, называется эдс Зеебека или термоэдс. Величина и направление эдс зависит от используемых металлов и разности температур между горячим и холодным спаями. Индуцированная термоэдс определяется как:
E = αμ + βθ² / 2
где θ — разница температур между горячим и холодным спаями.
Обратите внимание, что кривая является параболической. Обратите внимание, что естественная температура остается неизменной при изгибе температуры холодного спая.
При нейтральной температуре ЭДС максимальна.
Эффект Пельтье
Обратным эффектом Зеебека является эффект Пельтье. Если ток пропускается через термопару или внешняя батарея подается на два контакта термопары, то один из переходов нагревается, а другой охлаждается. Тепло выделяется или поглощенный в одном из соединений определяется как:
ΔH / ΔQ = πAB, что представляет собой эдс Пельтье.Где ΔQ — перевод заряда.
Коэффициент Пельтье — это количество тепла, выделяемое в секунду, когда ток 1 А проходит через термопару.
Эффект Томсона
Если две секции проводника имеют разные температуры, то между этими двумя секциями возникает ЭДС. Этот эффект известен как «эффект Томсона».
Применение тепловых эффектов тока
- Электроэнергетика
- Охлаждение
- Обнаружение и тепловое излучение
- Измерение температуры
Ley de Lenz — Wikipedia, la enciclopedia libre
 | Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Este aviso fue puesto el 22 de mayo de 2018. |
La ley de Lenz для детей, работающих в области электроснабжения, для детей и женщин, проводящих обучение в полном объеме, даже не обращая никакого внимания на эти вопросы Campo Magnético Se Opone представляет собой оригинальную версию оригинальной продукции.Все права защищены, как и в честь немецкого ученого Генриха Ленца, в 1834 году. В общем и целом, в целом, в связи с этим он не может быть последовательным и независимым от власти. aplicado a la energía del campo electromagnético.
Формула [editar]
Поляризованный учебный материал, в том числе произведенный в полном объеме, в полном объеме и оригинальной продукции.
Эль-Флуо-де-ун-кампо-магнетико униформа и травма-плану
Φ знак равно В → ⋅ S → знак равно В S соз α , {\ displaystyle \ Phi = {\ vec {B}} \ cdot {\ vec {S}} = BS \ cos {\ alpha},}
донде
- Φ {\ displaystyle \ Phi} = flujo magnético (medido en webers, Wb),
- В {\ displaystyle B} = inducción magnética (medida en teslas, T),
- S {\ displaystyle S} = Superficie Definida Por El Проводник,
- α {\ displaystyle \ alpha} = ángulo que forman el vector S → {\ displaystyle {\ vec {S}}} , перпендикулярно определенному принципу дирижера, y la dirección del campo.
Si el wire is está en movimiento, el valor del flujo será:
Φ знак равно ∫ S В → ⋅ d S → , {\ displaystyle \ Phi = \ int _ {S} {\ vec {B}} \ cdot d {\ vec {S}} \ ,.}
Лей-де-Фарадейская международная образовательная программа:
Е знак равно — N d Φ d T {\ displaystyle {\ mathcal {E}} \ = -N {\ frac {d \ Phi} {dt}}}
донде ε {\ displaystyle \ varepsilon} es el voltaje inducido, d Φ / d T {\ displaystyle d \ Phi / dt} Временное отклонение от нормы Φ {\ displaystyle \ Phi} Y N {\ displaystyle N} Эль Нумеро де Эспирас дель дирижер.
Руководство по вопросам образования (в том числе по-английски).
Véase también [editar]
Referencias [editar]
Библиография [editar]
,Джоулей — Wikipédia
Un article de Wikipédia, l’encyclopédie libre.
Le Джоул (обозначение: J) В настоящее время не существует единой международной системы (СИ) для количественной оценки, травматизма и количественного анализа [1] . Отношение к потребностям в питании и потреблении калорий в килограммах (кДж) и потреблении калорий и питательных веществ, питательных и питательных веществ. ‘Энергия электричества’.
Объединенный сыновей с английским языком Джеймс Прескотт Джоул и его родственники существуют в настоящее время, несмотря на то, что у них есть проблемы с сопротивлением и разочарованием, а также с особыми взглядами на апелляцию.
Un килоджоульное количество 238,85 калорий и другое калорийное количество 180 ⁄ 43 джоул соит 4 186 8 джоулей [2] , [3] .
Хранилище ватт-гектара 3 600 джоулей, и Хранилище киловатт-гера в 3 600 кДж.
На судне, где он находится, с трудом добиваясь силы, Мотрис-де-Нун-Ньютон не применяет его в своих целях:
- 1 J = 1 Нм = 1 кг м 2 с -2
Выражение в соответствии с международным стандартом в области системного обмена [1] .Отступление к получению результатов в рамках программы Cinétique E = 1/2 mv 2 , E Эталон в джоулях (J), м в килограммах (кг) и v en mètres par secondde ( -1 ).
Бьен-де-жюль-сит-гомитен-ньютон-метре, центр апелляции, в котором находится момент силы во всем мире, и не имеет значения, насколько велика эта дефиниция [4] .
Le concept d’énergie étant utilisé dans de nombreux domaines scientifices, без определенной номенклатуры дефиниций практиков дю Жюль не представляется возможным. Например, в течение четырех месяцев, в зависимости от схемы, от электрической сети до смелости, без электричества, от пересечения кулона и до второй:
- 1 J = 1 Ом A 2 с = 1 Вт с = 1 кг м 2 с -2
Un Joule Est Aussi L’Energie Fournie Par Unis Puissance De 1 Вт подвеска без поддержки.
D’autres unités d’énergie sont exprimables en joules:
Un Joule Vault Exactement:
Un Joule Est приблизительное значение:
| 1 калория | = 4 185 5 J | 1 джоул | = 0,238 9 калорий |
| 1 терми | = 4 185 5 МДж | 1 джоул | = 2 389 × 10 −7 терми |
| 1 кВтч | = 3 600 000 J | 1 джоул | = 2778 × 10 −7 кВтч |
| 1 Вт | = 1 J | 1 джоул | = 1 Вт |
| 1 эрг | = 10 −7 J | 1 джоул | = 10 7 эрг |
| 1 Па м 3 | = 1 J | 1 джоул | = 1 Па м 3 |
| 1 эВ | = 1 602 177 33 × 10 −19 J | 1 джоул | = 6,241 506 363 09 × 10 18 эВ |
На сайте n’utilise en pratique que les multiples и sous-multiples de mille en mille (префиксы милли, микро, нано, и т. Д. лей-кратных, килограмм, мега, гига, и т. Д. лей-кратных).
Sous-multiples [модификатор | код модификатора]
Multiples [модификатор | код модификатора]
Le térajoule, le pétajoule и l’exajoule sont souvent сувениры dans les брошюры родственники aux консоммации énergétiques nationalales ou mondiales:
- 1 ТДж = 0,277 8 ГВтч
- 1 PJ = 0,277 8 ТВтч
- 1 EJ = 0,277 8 PWh = 277,8 TWh = 0,947 PBtu (на квадриллион Btu) = 23,884 Mtep
Dans la vie de tous les jours et приблизительные:
- 1 джоул:
- Рекомендательное требование в отношении 100 граммов для детей и подростков на земле;
- Потребность в энергии для любого грамма (без литра) в день с градусом Цельсия.
- 4,18 джоулей:
- Потребность в энергии в зависимости от времени года 1 ° C .
- 1 000 джоулей:
- «ЧЕЛОВЕК ДЕЙСТВУЮЩИХ», «РАЗВИТИЕ ДИСКАЖЕЙ»;
- запасных частей 30 30271 кг грейпера 3,40 м
- Консультация по требованию Google [5] .
- 1 мегаджоуль (миллион миллионов джоулей):
- 16,7 минут с учетом требований по радиации 1 000 Вт .
- ↑ a et b Международное бюро по борьбе с отравлениями и происшествиями, « Единиц единого и среднего звена » (см. 4 января 2016 г.)
- conversion Céest la Conversion un Watt-Heure = 860 Cal (Exactement) Qui A été Choisie Par Le Comité Международный комитет по борьбе с отравлениями и обстоятельствами 1939 года и подтверждающие его должностные обязанности в 1948 году (Procès-verbaux des Séances, 2 e (том XXI).
- ↑ Unit Juggler, « Преобразование калорий в джоулях », sur www.unitjuggler.com (consulté le 4 novembre 2014) .
- ↑ Международное бюро по борьбе с эпидемиями, « Unité ayant des noms spéciaux ». Лире Лавант-Дернье.
- ↑ (ru) Джастин Штольцфус, « Углеродный след веб-поиска: кто зеленый? », sur www.techopedia.com, (консультироваться 18 августа 2014 г.)
Sur les autres projets Викимедиа:
- Джоуля, sur le Wiktionnaire
- Джоуля, sur le Wiktionnaire
- J, sur le Wiktionnaire