Inglise ja vene füüsikud tegid 1841. ja 1842. aastal üksteisest sõltumatult kindlaks soojushulga sõltuvuse voolu voolust juhis. Seda sõltuvust nimetati "Joule-Lenzi seaduseks". Inglane kehtestas sõltuvuse aasta varem kui venelane, kuid seadus sai oma nime mõlema teadlase nime järgi, sest nende uurimustöö oli sõltumatu. Seadus ei ole teoreetiline, kuid sellel on suur praktiline tähtsus. Ja seega uurime lühidalt ja selgelt Joule-Lenzi seaduse määratlust ja selle rakendamist.
Sisu:
- Sõnastus
- KKK
- Liigume edasi praktika juurde
- Joule-Lenzi seadus elektrienergia edastamiseks vahemaa tagant
- Kaitsmed ja kaitsmed
Sõnastus
Päris juhis, kui seda läbib vool, tehakse tööd hõõrdejõudude vastu. Elektronid liiguvad läbi traadi ja põrkuvad kokku teiste elektronide, aatomite ja muude osakestega. Selle tulemusena tekib soojus. Joule-Lenzi seadus kirjeldab soojushulka, mis tekib, kui vool liigub läbi juhi. See on otseselt võrdeline voolutugevuse, takistuse ja vooluajaga.
Integreeritud kujul näeb Joule-Lenzi seadus välja järgmine:
Vool on tähistatud tähega I ja seda väljendatakse amprites, takistus on R oomides ja aeg t on sekundites. Soojuse Q mõõtühik on džaul; kaloriteks teisendamiseks peate tulemuse korrutama 0,24-ga. Sel juhul võrdub 1 kalor soojushulgaga, mis tuleb puhta veega varustada, et selle temperatuur tõuseks 1 kraadi võrra.
See valemi kirjutamine kehtib ahela lõigu kohta, kui juhid on ühendatud jadamisi, kui neid läbib üks vooluväärtus, kuid otstes langeb erinev pinge. Voolutugevuse korrutis takistusega võrdub võimsusega. Samal ajal on võimsus otseselt võrdeline pinge ruuduga ja pöördvõrdeline takistusega. Seejärel saab paralleelühendusega elektriskeemi jaoks Joule-Lenzi seaduse kirjutada järgmisel kujul:
Diferentsiaalvormis näeb see välja järgmine:
Kus j on voolutihedus A / cm2, E on elektrivälja tugevus, sigma on juhi eritakistus.
Tuleb märkida, et vooluahela homogeense lõigu puhul on elementide takistus sama. Kui ahel sisaldab erineva takistusega juhte, tekib olukord, kus maksimaalne soojushulk paistab silma kõige suurema vastupanuga, mille võib järeldada seaduse valemit analüüsides Joule-Lenz.
KKK
Kuidas ma leian aega? See viitab voolu läbimise perioodile läbi juhi, st kui vooluahel on suletud.
Kuidas leida juhi takistust? Takistuse määramiseks kasutatakse valemit, mida sageli nimetatakse "rööpaks", see tähendab:
Siin tähistab täht "Ro" takistust, seda mõõdetakse oomides * m / cm2, l ja S on pikkus ja ristlõike pindala. Arvutamisel vähendatakse ruutmeetreid ja sentimeetreid ning oomid jäävad alles.
Eritakistus on tabeli väärtus ja iga metalli jaoks on sellel oma. Vase sisaldus on suurusjärgus väiksem kui suure takistusega sulamitel, nagu volfram või nikroom. Milleks seda kasutatakse, kaalume allpool.
Liigume edasi praktika juurde
Joule-Lenzi seadus on elektriarvutuste jaoks väga oluline. Esiteks saate seda rakendada kütteseadmete arvutamisel. Kütteelemendina kasutatakse kõige sagedamini juhet, kuid mitte lihtsat (näiteks vaske), vaid suure takistusega. Enamasti on see nikroom või kanthal, fechral.
Neil on kõrge vastupidavus. Võite kasutada vaske, kuid siis raiskate palju kaablit (sarkasm, vaske selleks ei kasutata). Kütteseadme soojusvõimsuse arvutamiseks peate kindlaks määrama, millises kehas see on millistes mahtudes peate kütma, arvestage vajaliku soojushulga ja selle ülekandmisega keha. Pärast arvutusi ja teisendusi saate selle ahela takistuse ja voolutugevuse. Takistuse kohta saadud andmete põhjal valige juhi materjal, selle ristlõige ja pikkus.
Joule-Lenzi seadus elektrienergia edastamiseks vahemaa tagant
Kell elektrienergia edastamine vahemaade tagant tekib märkimisväärne probleem - kaod ülekandeliinidel (elektriliinidel). Joule-Lenzi seadus kirjeldab soojushulka, mida juht tekitab voolu voolamisel. Elektriülekandeliinid toidavad terveid ettevõtteid ja linnu ning see nõuab suure voolu tõttu palju energiat. Kuna soojushulk sõltub juhi takistusest ja voolutugevusest, siis selleks, et kaablid ei kuumeneks, tuleb soojushulka vähendada. Juhtmete ristlõiget pole alati võimalik suurendada, sest see on kulukas, arvestades vase enda maksumust ja kaabli kaalu, mis toob kaasa kandekonstruktsiooni maksumuse suurenemise. Kõrgepingeliinid on näidatud allpool. Need on massiivsed metallkonstruktsioonid, mis on mõeldud elektrilöögi vältimiseks kaablite tõstmiseks maapinnast ohutule kõrgusele.
Seetõttu peate selle tegemiseks voolu vähendama, suurendama pinget. Linnade vahel on elektriliinidel pinge tavaliselt 220 või 110 kV ja tarbija juures vähendatakse seda vajaliku väärtuseni. kasutades trafo alajaamu (KTP) või mitut KTP-d, mis järk-järgult langevad väärtusteni, mis on edastamiseks ohutumad, näiteks 6 kV.
Seega, sama energiatarbimise korral pingel 380/220 V, väheneb vool sadu ja tuhandeid kordi madalamaks. Ja Joule-Lenzi seaduse järgi määrab soojushulga sel juhul võimsus, mis kaablil kaob.
Kaitsmed ja kaitsmed
Kaitsmete suurusele kehtib Joule-Lenzi seadus. Need on elemendid, mis kaitsevad elektri- või elektroonikaseadet selle ülemäärase voolu eest, mis võib tekkida toitepinge tõusu tagajärjel, lühis plaadile või mähistele (mootorite puhul), et kaitsta elektrisüsteemi kui terviku edasiste kahjustuste ja tulekahju eest. Need koosnevad korpusest, isolaatorist ja õhukesest traadist. Traat valitakse sellise ristlõikega, et seda läbiks nimivool ja selle ületamisel põletab tekkiv soojushulk selle ära.
Eeltoodu tulemusena järeldame, et Joule-Lenzi seadus on leidnud kõige laiemat rakendust ja on elektrotehnika jaoks väga oluline. Tänu teabele soojushulga kohta, mis annab arvutusi ülaltoodud valemite järgi, saame teada režiimide kohta seadmete tööd, valige vajalikud materjalid ja ristlõige, et suurendada seadme või vooluringi ohutust, töökindlust ja vastupidavust. tervik.
See lõpetab meie artikli. Loodame, et esitatud teave oli teile kasulik ja huvitav. Lõpuks soovitame vaadata videot, mis käsitleb seda probleemi üksikasjalikumalt:
Sa ilmselt ei tea:
- Juhi takistuse sõltuvus temperatuurist
- Torni reegel lihtsate sõnadega
- Mis on dielektriline kadu
- Kuidas saada nullist elektrikuks
