Закон Джоуля-Ленца

При прохождении электрического тока через металлический проводник электроны сталкиваются то с нейтральными молекулами, то с молекулами, потерявшими электроны.
Движущийся электрон либо отщепляет от нейтральной молекулы новый электрон, теряя свою кинетическую энергию и образуя новый положительный ион, либо соединяется с молекулой, потерявшей электрон (с положительным ионом), образуя нейтральную молекулу.
При столкновении электронов с молекулами расходуется энергия, которая превращается в тепло.
Любое движение, при котором преодолевается сопротивление, требует эатраты определенной энергии.

Так, например, для перемещения какого -либо тела преодолевается сопротивление трения, и работа, затраченная на это, превращается в тепло.
Электрическое сопротивление проводника играет ту же роль, что и сопротивление трения.

Таким образом, для проведения тока через проводник источник тока затрачивает некоторую энергию, которая превращается в тепло.

Переход электрической энергии в тепловую отражает закон Ленца — Джоуля
или закон теплового действия тока.

Русский ученый Ленц и английский физик Джоуль одновременно и независимо один от другого установили, что

при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику.

Это положение называется законом Ленца — Джоуля.
Если обозначить количество теплоты, создаваемое током, буквой

Q (Дж),  ток, протекающий по проводнику — I, сопротивление проводника — R и время, в течение которого ток протекал по проводнику — t, то закону Ленца — Джоуля можно придать следующее выражение:
Q = I²Rt.
Так как I = U/R и R = U/I, то Q = (U²/R) t = UIt.

Значение мощности, при выделении определённого количества тепла

Скачать можно здесь

(Подробно и доходчиво в видеокурсе «В мир электричества — как в первый раз!»)

Формула закона Джоуля-Ленца

☰

При прохождении электрического тока по проводнику происходит нагревание проводника. Можно сказать, что работа электрического тока тратится исключительно на увеличение внутренней энергии проводника, т. е. на тепло. Тогда, исходя из закона сохранения энергии, следует, что A = Q.

Причина нагревания проводника связана с взаимодействием движущихся электронов с ионами кристаллической решетки. В результате ионы в узлах кристаллической решетки начинают быстрее колебаться, т. е. их кинетическая энергия возрастает. В растворах электролитов перемещаются сами ионы.

Ученые Джеймс Джоуль и Эмилий Ленц независимо друг от друга открыли опытным путем, что количество теплоты, выделяемой проводником при прохождении через него электрического тока, равно силе тока в квадрате, умноженной на сопротивление проводника и на время прохождения тока:

Q = I²Rt

Именно эта закономерность называется законом Джоуля-Ленца. Хотя эти ученые вывели закон с помощью опытов, его формулу можно вывести из современных знаний об электричестве.

Работа по перемещению заряда q находится как произведение q на напряжение на участке цепи:

A = qU

В свою очередь перемещение заряда равно произведению силы тока в проводнике на время действия этого тока:

q = It

Если подставить в формулу работы вместо q его выражение через силу тока и время, то получим

A = ItU

Напряжение также можно выразить через силу тока (по закону Ома: I = U/R). Оно равно произведению силы тока на сопротивление проводника:

U = IR

Подставим в формулу работы вместо напряжения его выражение через силу тока и сопротивление:

A = ItIR или A = I²

Rt

Поскольку A = Q, то и

Q = I²Rt

Единицей измерения теплоты является джоуль (Дж). В формуле закона Джоуля-Ленца IR — это напряжение (U), которое измеряется в вольтах (В), I — сила тока, измеряемая в амперах (A), t — время в секундах. Тогда получается, что

1 Дж = 1 В * 1 A * 1 c

формула и определение, в чем измеряется, открытие закона

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 ученых

Формулировка

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 формулировка

В 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 электричеством

Какой 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 закона

Где 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.

Сфера применения

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. Основные формулы и применение в быту

Автор newwebpower На чтение 7 мин. Просмотров 1.1k. Опубликовано 07.12.2016 Обновлено 07.12.2016

Джеймс Прескотт Джоуль (слева) и Эмилий Христианович Ленц (справа)

Электрические нагреватели всевозможных типов используются человечеством уже столетия, благодаря свойству электрического тока выделять тепло при прохождении через проводник. У этого явления есть и негативный фактор – перегретая электропроводка из-за слишком большого тока часто становилась причиной короткого замыкания и возникновения пожаров. Выделение тепла от работы электрического тока изучалось в школьном курсе физики, но многие позабыли эти знания.

Впервые зависимость выделения теплоты от силы электрического тока была сформулирована и математически определена Джеймсом Джоулем в 1841 году, и чуть позже, в 1842 г., независимо от него, Эмилем Ленцем. В честь этих физиков и был назван закон Джоуля-Ленца, по которому рассчитывают мощность электронагревателей и потери на тепловыделение в линиях электропередач.

Определение закона Джоуля – Ленца

В словесном определении, согласно исследований Джоуля и Ленца закон звучит так:

Количество теплоты, выделяемой в определенном объеме проводника при протекании электрического тока прямо пропорционально умножению плотности электрического тока и величины напряженности электрического поля

В виде формулы данный закон выглядит следующим образом:

Выражение закона Джоуля — Ленца

Поскольку описанные выше параметры редко применяются в обыденной жизни, и, учитывая, что почти все бытовые расчеты выделения теплоты от работы электрического тока касаются тонких проводников (кабели, провода, нити накаливания, шнуры питания, токопроводящие дорожки на плате и т. п.), используют закон Джоуля Ленца с формулой, представленной в интегральном виде:

Интегральная форма закона

В словесном определении закон Джоуля Ленца звучит так:

Словесное определение закона Джоуля — Ленца

Если принять, что сила тока и сопротивление проводника не меняется в течение времени, то закон Джоуля — Ленца можно записать в упрощенном виде:

Применив закон Ома и алгебраические преобразования, получаем приведенные ниже эквивалентные формулы:

Эквивалентные выражения теплоты согласно закона Ома

Применение и практическое значение закона Джоуля – Ленца

Исследования Джоуля и Ленца в области тепловыделения от работы электрического тока существенно продвинули научное понимание физических процессов, а выведенные основные формулы не претерпели изменений и используются по сей день в различных отраслях науки и техники. В сфере электротехники можно выделить несколько технических задач, где количество выделяемой при протекании тока теплоты имеет критически важное значение при расчете таких параметров:

• теплопотери в линиях электропередач;
• характеристики проводов сетей электропроводки;
• тепловая мощность (количество теплоты) электронагревателей;
• температура срабатывания автоматических выключателей;
• температура плавления плавких предохранителей;
• тепловыделение различных электротехнических аппаратов и элементов радиотехники.

Электроприборы, в которых используется тепловая работа тока

Тепловое действие электрического тока в проводах линий электропередач (ЛЭП) является нежелательным из-за существенных потерь электроэнергии на тепловыделение.

По различным данным в линиях электропередач теряется до 40% всей производимой электрической энергии в мире. Для уменьшения потерь при передаче электроэнергии на большие расстояния, поднимают напряжение в ЛЭП, производя расчеты по производным формулам закона Джоуля – Ленца.

Диаграмма всевозможных потерь электроэнергии, среди которых теплопотери на воздушных линиях составляют львиную долю (64%)

Очень упрощенно тепловую работу тока можно описать следующим образом: двигаются электроны между молекулами, и время от времени сталкиваются с ними, отчего их тепловые колебания становятся более интенсивными. Наглядная демонстрация тепловой работы тока и ассоциативные пояснения процессов показаны на видео ниже:

Расчеты потерь электроэнергии в линиях электропередач

В качестве примера можно взять гипотетический участок линии электропередач от электростанции до трансформаторной подстанции. Поскольку провода ЛЭП и потребитель электроэнергии (трансформаторная подстанция) соединены последовательно, то через них течет один и тот же ток I. Согласно рассматриваемому тут закону Джоуля – Ленца количество выделяемой на проводах теплоты Q_w (теплопотерь) рассчитывается по формуле:

Производимая электрическим током мощность (Q_c) в нагрузке рассчитывается согласно закону Ома:

Таким образом, при равенстве токов, в первую формулу можно вставить вместо I выражение Q_c/U_c, поскольку I = Q_c/U_c:

Если проигнорировать зависимость сопротивления проводников от изменения температуры, то можно считать R_w неизменным (константой). Таким образом, при стабильном энергопотреблении потребителя (трансформаторной подстанции), тепловыделение в проводах ЛЭП будет обратно пропорционально квадрату напряжения в конечной точке линии. Другими словами, чем больше напряжение электропередачи, тем меньше потери электроэнергии.

Для передачи электроэнергии высокого напряжения требуются большие опоры ЛЭП

Работа закона Джоуля – Ленца в быту

Данные расчеты справедливы также и в быту при передаче электроэнергии на малые расстояния – например, от ветрогенератора до инвертора. При автономном энергоснабжении ценится каждый Ватт выработанной низковольтным ветряком энергии, и возможно, будет выгодней поднять напряжение трансформатором  прямо у ветрогенератора, чем тратиться на большое сечение кабеля, чтобы уменьшить потери электроэнергии при передаче.

При значительном удалении низковольтного ветрогенератора переменного тока для уменьшения потерь электроэнергии будет выгодней подключение через повышающий трансформатор

В бытовых сетях электропроводки расстояния крайне малы, чтобы уменьшения тепловых потерь поднимать напряжение, поэтому при расчете проводки учитывается тепловая работа тока, согласно закону Джоуля – Ленца при выборе поперечного сечения проводов, чтобы их тепловой нагрев не привел к оплавлению и возгоранию изоляции и окружающих материалов. Выбор кабеля по мощности и расчеты сечения электропроводки проводятся согласно таблиц и нормативных документов ПУЭ, и подробно описаны на других страницах данного ресурса.

Соотношения силы тока и поперечного сечения проводников

При расчете температуры нагрева радиотехнических элементов, биметаллической пластины автоматического выключателя или плавкого предохранителя используется закон Джоуля – Ленца в интегральной форме, так как при росте температуры изменяется сопротивление данных материалов. При данных сложных расчетах также учитываются теплоотдача, нагрев от других источников тепла, собственная теплоемкость и множество других факторов.

Программное моделирование тепловыделения полупроводникового прибора

Полезная тепловая работа электрического тока

Тепловыделяющая работа электрического тока широко применяется в электронагревателях, в которых используется последовательное соединение проводников с различным сопротивлением. Данный принцип работает следующим образом: в соединенных последовательно проводниках течет одинаковый ток, значит, согласно закону Джоуля – Ленца, тепла выделится больше у материала проводника с большим сопротивлением.

Спираль с повышенным сопротивлением накаляется, но питающие провода остаются холодными

Таким образом, шнур питания и подводящие провода электроплитки остаются относительно холодными, в то время как нагревательный элемент нагревается до температуры красного свечения. В качестве материала для проводников нагревательных элементов используются сплавы с повышенным (относительно меди и алюминия электропроводки) удельным сопротивлением — нихром, константан, вольфрам и другие.

Нить лампы накаливания изготовляют из тугоплавких вольфрамовых сплавов

При параллельном соединении проводников тепловыделение будет больше на нагревательном элементе с меньшим сопротивлением, так как при его уменьшении возрастает ток относительного соседнего компонента цепи. В качестве примера можно привести очевидный пример свечения двух лампочек накаливания различной мощности – у более мощной лампы тепловыделение и световой поток больше.

Если прозвонить омметром лампочки, то окажется, что у более мощной лампы сопротивление меньше. На видео ниже автор демонстрирует последовательное и параллельное подключение, но к сожалению, он ошибся в комментарии — будет ярче светить лампа с большим сопротивлением, а не наоборот.

 

Определение и формула закона Джоуля-Ленца: работа и мощность тока

Основные понятия

Базовое определение можно сформулировать следующим образом: количество тепла, которое выделяет проводник, пропорционально проходящему через него току и электрическому сопротивлению контрольного участка. С учетом классических отношений, установленных законом Ома, можно выражать эту зависимость через проводимость и разницу потенциалов, которая провоцирует движение заряженных частиц.

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 ученых

Немного истории

Многочисленные опыты, проведенные в конце XVIII – начале XIX века, позволили не только установить основные свойства и законы электричества, но и сформулировать эпохальный по своей значимости вывод об эквивалентности между теплотой и механической работой: работа, или, как впоследствии стали формулировать, «энергия», никогда не теряется, а лишь переходит из одного вида в другой. Этот вывод, получивший впоследствии название закона сохранения и превращения энергии (см. подраздел 1.2), и заключался в том, что теплоту можно обратить в механическую работу и наоборот и что из определенного количества теплоты можно получить только определенное количество механической работы. Можно привести тысячи примеров, когда с помощью этого закона нашли свое объективное толкование результаты опытов в различных областях естествознания.

Закон Джоуля Ленца кратко

Основными положениями закона сохранения энергии воспользовались и электротехники при определении, например, количества тепловой энергии, выделяющегося в гальванической батарее вследствие химической реакции и превращающегося впоследствии в электрическую энергию. Однако особенность электрической энергии состоит в том, что само по себе электричество неприменимо. Человечество не может использовать его непосредственно подобно тому, как оно согревается теплотой, видит благодаря свету и т.п. Можно пользоваться только действием электрического тока, при котором электричество переходит в другие формы энергии.

Одним из первых глубоко исследовал свойства электрического тока в 1801–1802 годах петербургский академик В.В. Петров (1761– 1834), который провел множество экспериментов по изучению неизвестных в то время законов электрического тока. Изучив работы своих предшественников, Петров пришел к выводу, что более полное и всестороннее исследование электрического тока возможно лишь с помощью крупных гальванических батарей, действие которых будет более интенсивным и легче наблюдаемым. Для своих опытов Петров построил самую крупную в мире в те годы батарею из 4200 медных и цинковых кружков, уложенных в четырех деревянных ящиках, и получил от нее электродвижущую силу около 1700 вольт. Благодаря «лежачей» конструкции тяжелые металлические кружки не выдавливали жидкости, которой пропитывались бумажные кружки, разделяющие цинковые и медные элементы. Для изоляции он покрыл внутренние стенки ящиков сургучным лаком. Общая длина батареи составила 12 м. Все это позволило ему построить «огромную наипаче» батарею, которой не знал ещё мир. Уже в 1801 году он нашел зависимость силы тока от поперечного сечения проводника, в то время как немецкий физик Ом, работавший над этими проблемами, опубликовал результаты своих опытов только в 1827 году. Очень скоро им было замечено, что при прохождении электрического тока по проводнику последний нагревается.

В своих работах В.В. Петров описывает опыты по электролизу растительных масел, в результате которых он обнаружил высокие электроизоляционные свойства этих масел. Позднее масла получили широкое применение в качестве электроизоляционного материала. Желая продемонстрировать явление электролиза одновременно в нескольких трубках с водой, Петров впервые применил параллельное соединение приемников электрического тока. Работы этого выдающегося ученого установили возможность практического использования электрического тока для нагревания проводников.

Эмилий Христианович Ленц (1804–1865) – известный российский физик и электротехник, академик Петербургской академии наук, ректор Петербургского университета – родился в Дерпте (ныне Тарту, Эстония) в семье чиновника. После второго курса Дерптского университета отправился в 1823 году в трехлетнее кругосветное плавание. С помощью сконструированных им приборов (глубометра и батометра) занимался физическими исследованиями в водах Берингова пролива, Тихого и Индийского океанов, установил происхождение теплых и холодных морских течений, открыл закон океанических циркуляций. В 1829 г. принял участие в экспедиции на Кавказ, где проводил магнитные, термометрические и барометрические измерения в горных районах Кавказа и на побережье Каспийского моря. В 1830 году был назначен экстраординарным профессором и директором физического кабинета при Петербургской АН, в 1836 г. возглавил кафедру физики в Петербургском университете, а в 1863 г. стал ректором этого университета. Основные его работы посвящены электромагнетизму, вопросам теории и практического применения электричества, исследования в области которого Ленц начал в 1831 году в лаборатории первого русского электротехника – академика В.В. Петрова. Ленц стоял у истоков первой в России школы физиков-электротехников, последователями которой стали А. С. Попов, Ф.Ф. Петрушевский, В.Ф. Миткевич и др.

Зависимость количества выделяемой теплоты от силы тока изучали английский физик Джеймс Джоуль и русский физик Эмилий Ленц. Они пропускали ток по спирали, помещенной в калориметр с водой. Через некоторое время вода нагревалась. По её температуре легко было вычислить количество выделившейся теплоты. Из проведенных опытов практически одновременно Джоуль и Ленц пришли к выводу, что при прохождении гальванического тока I по проводнику, обладающему определенным сопротивлением R, в течение времени t совершается работа А :

А = I 2 Rt,

проявляющаяся в виде выделившейся теплоты.

Этот важнейший вывод обратимости электрической и тепловой энергии, теоретически обоснованный Уильямом Томсоном, получил название закона Джоуля–Ленца, а именем Джоуля названа единица механической работы в системе СИ.

Комбинируя проводники различного сопротивления, включенные последовательно в общую цепь, можно добиться концентрированного выделения большого количества теплоты на малом участке проводника с большим сопротивлением. На таком концентрировании выделения теплоты были основаны все первоначальные опыты превращения энергии электрического тока в тепловую и даже в световую энергию.

Суть данного закона

Всю свою жизнь В.В. Петров – член двух академий – прожил скромно и незаметно. 41 год он проработал в Медико-хирургической академии. За это время он провел много физических опытов, написал три книги и учебник по физике, которым пользовались в гимназиях всей России. Книги и научные статьи Петров писал на русском языке, чтобы их читало как можно больше людей, хотя в то время научные работы было принято писать на латыни. Он писал: «Я надеюсь, что просвещенные и беспристрастные физики по крайней мере некогда согласятся отдать трудам моим ту справедливость, которую важность сих последних опытов заслуживает».

Где может пригодиться этот закон Джоуля-Ленца?

В электротехнике есть понятие длительно допустимого тока протекающего по проводам. Это такой ток, который провод способен выдержать длительное время (то есть, бесконечно долго), без разрушения провода (и изоляции, если она есть, потому что провод может быть и без изоляции). Конечно, данные вы теперь можете взять из ПУЭ (Правила устройства электроустановок), но получали эти данные исключительно на основе закона Джоуля-Ленца.

В электротехнике так же используются плавкие предохранители. Их основное качество – надёжность срабатывания. Для этого используется проводник определенного сечения. Зная температуру плавления такого проводника можно вычислить количество теплоты, которое необходимо, чтобы проводник расплавился от протекания через него больших значений тока, а вычислив ток, можно вычислить и сопротивление, которым такой проводник должен обладать. В общем, как вы уже поняли, применяя закон Джоуля-Ленца можно рассчитать сечение или сопротивление (величины взаимозависимы) проводника для плавкого предохранителя.

А ещё, помните, мы говорили про последовательное и параллельное соединение сопротивлений. Там на примере лампочки я рассказывал парадокс, что более мощная лампа в последовательном соединении светит слабее. И наверняка помните почему: падение напряжения на сопротивлении тем сильнее, чем меньше сопротивление. А поскольку мощность — это произведение силы тока и напряжения, а напряжение очень сильно падает, то и выходит, что большое сопротивление выделит большое количество тепла, то есть, току придется больше потрудиться, чтобы преодолеть большое сопротивление. И количество тепла, которое выделит ток при этом можно посчитать с помощью закона Джоуля-Ленца. Если брать последовательное соединение сопротивлений, то использовать лучше выражение через квадрат тока, то есть, изначальный вид формулы:

А для параллельного соединения сопротивлений, поскольку ток в параллельных ветвях зависит от сопротивления, в то время, как напряжение на каждой параллельной ветви одинаковое, то формулу лучше всего представить через напряжение:

Ну и наконец, если мы хотим посчитать, сколько тепла выделяет вся цепь, включая даже сопротивление проводов, нам достаточно взять напряжение цепи и ток цепи и формула будет выглядеть так:

Примерами работы закона Джоуля-Ленца вы все пользуетесь в повседневной жизни – в первую очередь это всевозможные нагревательные приборы. Как правило, в них используется нихромовая проволока и толщина (поперечное сечение) и длина проводника подбираются с учётом того, чтобы длительное тепловое воздействие не приводило к стремительному разрушению проволоки. Точно таким же образом добиваются свечения вольфрамовой нити в лампе накаливания. По этому же закону определяют степень возможного нагрева практически любого электротехнического и электронного устройства.

В общем, несмотря на кажущуюся простоту, закон Джоуля-Ленца играет в нашей жизни очень огромную роль. Этот закон дал большой толчок для теоретических расчётов: выделение тепла токами короткого замыкания, вычисление конкретной температуры дуги, проводника и любого другого электропроводного материала, потери электрической мощности в тепловом эквиваленте и т.д.

Вы можете спросить, а как перевести Джоули в Ватты и это довольно частый вопрос в интернете. Хотя вопрос несколько неверный, читая далее, вы поймёте почему. Ответ довольно прост: 1 дж = 0.000278 Ватт*час, в то время, как 1 Ватт*час = 3600 Джоулей. Напомню, что в Ваттах измеряется потребляемая мгновенная мощность, то есть непосредственно используемая пока включена цепь. А Джоуль определяет работу электрического тока, то есть мощность тока за промежуток времени. Помните, в законе Ома я приводил аллегорическую ситуацию. Ток – деньги, напряжение – магазин, сопротивление – чувство меры и денег, мощность – количество продуктов, которые вы сможете на себе унести (увезти) за один раз, а вот как далеко, как быстро и сколько раз вы сможете их увезти – это работа. То есть, сравнить работу и мощность никак не получается, но можно выразить в более понятных нам единицам: Ваттах и часах.

Думаю, что теперь вам не составит труда применить закон Джоуля-Ленца в практике и теории, если таковое потребуется и даже сделать перевод Джоулей в Ватты и наоборот. А благодаря пониманию, что закон Джоуля-Ленца это произведение электрической мощности на время, вы сможете более легко его запомнить и даже, если вдруг забыли основную формулу, то помня всего лишь закон Ома можно снова получить закон Джоуля-Ленца. А я на этом с вами прощаюсь.

Тепловое действие электрического тока

Еще в девятнадцатом веке опыты по изучению проводимости свидетельствовали, что ток, проходящий по нагрузке, нагревает ее. Исследования показали, что нагревается не только нагрузка, но и проводники.

Рис. 1. Тепловое действие электрического тока.

Данный факт легко объясним, если вспомнить, что электрический ток – это перемещение зарядов в веществе нагрузки. При движении заряды взаимодействуют с ионами кристаллической решетки, и отдают им часть энергии, которая и переходит в тепло.

Свойства электрического тока

Когда электрический ток проходит через металлический проводник, его электроны постоянно сталкиваются с различными посторонними частицами. Это могут быть обычные нейтральные молекулы или молекулы, потерявшие электроны. Электрон в процессе движения может отщепить от нейтральной молекулы еще один электрон. В результате, его кинетическая энергия теряется, а вместо молекулы происходит образование положительного иона. В других случаях электрон, наоборот, соединиться с положительным ионом и образовать нейтральную молекулу.

В процессе столкновений электронов и молекул происходит расход энергии, в дальнейшем превращающейся в тепло. Затраты определенного количества энергии связаны со всеми движениями, во время которых приходится преодолевать сопротивление. В это время происходит превращение работы, затраченной на преодоление сопротивления трения, в тепловую энергию.

Сопротивление в электрических проводниках обладает теми же качествами, как и у обычного сопротивления. Для того чтобы провести ток через проводник, источником тока затрачивается определенное количество энергии, превращающейся в тепло. Данное превращение как раз и отражает закон Джоуля – Ленца, известного также, как закон теплового действия тока.

Формулировка

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 формулировка

Частые вопросы

Как найти время? Здесь имеется в виду период протекания тока через проводник, то есть когда цепь замкнута.

Как найти сопротивление проводника? Для определения сопротивления используют формулу, которую часто называют “рельс”, то есть:

Здесь буквой «Ро» обозначается удельное сопротивление, оно измеряется в Ом*м/см2, l и S это длина и площадь поперечного сечения. При вычислениях метры и сантиметры квадратные сокращаются и остаются Омы.

Удельное сопротивление — это табличная величина и для каждого металла она своя. У меди на порядки меньше, чем у высокоомных сплавов типа вольфрама или нихрома. Для чего это применяется мы рассмотрим ниже.

О законе Джоуля Ленца

Рассмотрим произвольный участок цепи постоянного тока, к концам которого приложено напряжение U. За время t через каждое сечение проводника проходит заряд  . Это равносильно тому, что заряд q переносится за время t из одного конца проводника в другой.

Интересный материал:Все о законе Ома

При этом силы электростатического поля и сторонние силы, действующие на данном участке, совершают работу  . Разделив работу на время t, за которое она совершается, получим мощность, развиваемую током на рассматриваемом участке  .

Эмилий Ленц

Эта мощность может расходоваться на совершение работы над внешними телами; на протекание химических реакций; на нагревание данного участка цепи и др.

В случае, когда проводник неподвижен и химических превращений в нем не совершается, работа тока затрачивается на увеличение внутренней энергии проводника, в результате чего проводник нагревается. Принято говорить, что при протекании тока в проводнике выделяется тепло

Это соотношение называется законом Джоуля – Ленца. Оно было экспериментально установлено английским физиком Д. П. Джоулем и подтверждено точными опытами Э. Х. Ленца.

Если сила тока изменяется со временем, то количество теплоты, выделяющееся в проводнике за время t, вычисляется по формуле

От формулы (4.1), можно перейти к выражению, характеризующему выделение тепла в различных точках проводника. Выделим в проводнике элементарный объем в виде цилиндра. Согласно закону Джоуля – Ленца, за время dt, в этом объеме выделится количество теплоты

где – dV элементарный объем. Разделив это выражение на dV и dt, найдем количество теплоты, выделяющееся в единице объема в единицу времени:

Величину   называют удельной тепловой мощностью тока. Эта формула представляет собой дифференциальную форму закона Джоуля – Ленца.

Вопросы

• В чем заключается физический смысл удельной тепловой мощности тока
  2) Напишите закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах

В 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 электричеством

Использование теплового действия электричества

Тепловое действие электрического тока находит широкое применение, в первую очередь, в нагревательных приборах.

Еще одним важным направлением использования теплового действия являются плавкие предохранители. Если необходимо отключить электрическую цепь при превышение допустимого тока, то в цепь можно включить плавкий предохранитель.

Рис. 3. Устройство плавкого предохранителя.

Это небольшая колба из негорючего материала, внутри которой проходит плавкая проволочка или лента, сопротивление которой рассчитано так, чтобы при превышении предельного тока она расплавилась, тем самым разорвав электрическую цепь.

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.

Почему греется проводник

Как же объясняется нагрев проводника? Почему он именно греется, а не остаётся нейтральным или охлаждается? Нагрев происходит из-за того, что свободные электроны, перемещающиеся в проводнике под действием электрического поля, бомбардируют атомы молекул металла, тем самым передавая им собственную энергию, которая переходит в тепловую. Если изъясняться совсем просто: преодолевая материал проводника, электрический ток как бы “трётся”, соударяется электронами о молекулы проводника. Ну а , как известно, любое трение сопровождается нагревом. Следовательно, проводник будет нагреваться пока по нему бежит электрический ток.

Из формулы также следует –  чем выше удельное сопротивление проводника и чем выше сила тока протекающего по нему, тем выше будет нагрев . Например, если последовательно соединить проводник-медь (удельное сопротивление  0,018 Ом·мм²/м) и проводник-алюминий (0,027 Ом·мм²/м), то при протекании через цепь электрического тока алюминий будет нагреваться сильнее чем медь из-за более высокого сопротивления. Поэтому, кстати, не рекомендуется в быту делать скрутки медных и алюминиевых проводов друг с другом – будет неравномерный нагрев в месте скрутки. В итоге –  подгорание с последующим пропаданием контакта.

Интегральная и дифференциальная формулы закона

Если обратить внимание на величину, представляющую разность внутренней энергии проводника за время прохождения по нему тока, можно заметить, что постепенно при нагревании эта энергия будет увеличиваться. Следуя закону Ньютона, можно предположить, что увеличится и мощность отдачи тепла q проводником. Через определенный промежуток времени температура полупроводника зафиксируется и перестанет расти. В это время внутренняя энергия перестанет меняться, и значение «дельта U» станет равно нулю. В таком равновесии формулировка 1-го термодинамического закона будет следующей:

A = – Q, т.е. работа тока полностью переходит в тепло.

Основываясь на этом выводе, можно представить тепловую закономерность Джоуля Ленца в несколько другом виде, а именно в ее интегральном и дифференциальном видах.

Закон Джоуля Ленца в интегральной и дифференциальной формах

Формула интегрального закона Джоуля-Ленца справедлива при любых данных, поэтому она считается законом. Другие же формулировки типа:

q=I*Ut и q=u2/R*t

работают лишь при определенных условиях, и их нельзя считать законом.

Дополнительная информация. Если углубляться в теорию и проводить дальнейшие расчеты, то можно вывести и другие формы данного теплового закона.

Применение и практический смысл

Непосредственноепревращение электричества в тепловую энергию нельзя назвать экономическивыгодным. Однако, с точки зрения удобства и доступности современногочеловечества к источникам электроэнергии различные нагревательные приборыпродолжают массово применяться как в быту, так и на производстве.

Перечислим некоторые из них:

• электрочайники;
• утюги;
• фены;
• варочные плиты;
• паяльники;
• сварочныеаппараты и многое другое.

На рисунке 3 изображены бытовые нагревательные приборы, которыми мы часто пользуемся.

Рис. 3. Бытовые нагревательные приборы

Использование тепловых мощностей в химической, металлургической и в других промышленных отраслях тесно связно с использованием электрической энергии.

Без знания физического закона Джоуля-Ленца было бы невозможно сконструировать безопасный нагревательный прибор. Для этого нужны расчёты, которые невозможно сделать без применения рассмотренных нами формул. На основе расчётов происходит выбор материалов с нужным удельным сопротивлением, влияющим на нагревательную способность устройств.

Закон Джоуля-Ленца без преувеличения можно назвать гениальным. Это один из тех законов, которые повлияли на развитие электротехники.

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 коэффициент полезного действия, 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.

Задача из ЕГЭ

По проводнику сопротивлением R течёт ток I. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в проводнике в единицу времени, если его сопротивление увеличить в два раза, а силу тока уменьшить в два раза? Варианты ответа: а) увеличится в два раза; б) уменьшится в два раза; в) не изменится; г) уменьшится в восемь раз.

Решение

Воспользуемся законом Джоуля – Ленца:

Количество теплоты, выделяющееся в проводнике в единицу времени, равно:

Так как сопротивление увеличивается в два раза, а сила тока уменьшается в два раза:

Следовательно, новое значение количества теплоты будет равно:

Ответ: б) уменьшится в два раза

Плагиат или нет?

Ещё в 1832-1833-х годах Эмилий Христианович Ленц обратил внимание на то, что проводимость проводника сильно зависит от его нагревания, это осложняло расчёты электрических цепей, так как не представлялось возможным вычислить зависимость тока от теплоты, которую он выделяет.

Рис. 3. Опыт Ленца

Ленц сконструировал специальный прибор-сосуд, служивший для измерения количества тепла, выделявшегося в проволоке. В сосуд учёный заливал разбавленный спирт (спирт обладает меньшей электропроводностью, чем вода, которую использовал в своих опытах Джеймс Джоуль). В раствор спирта помещалась платиновая проволока, через которую пропускался электрический ток (см. Рис. 3). Была произведена большая серия опытов, в которых Ленц замерял время, затраченное на нагревание раствора на . Получив достаточное количество убедительных данных, в 1843 году учёный опубликовал закон: «нагревание проволоки гальваническим током пропорционально квадрату служащего для нагревания тока». Однако аналогичный закон уже был опубликован Джоулем в 1841 году, но Ленц вполне обоснованно обратил внимание на то, что англичанин провёл свои эксперименты с большим количеством погрешностей. Именно поэтому закон о тепловом действии тока был назван в честь двух выдающихся учёных.

Суть теплового закона

Тепловое действие тока

Упомянутые выше ученые (Джоуль Ленц) практически одновременно (1841-1842 гг.) установили зависимость нагрева от силы тока. Для наглядного эксперимента можно использовать следующий комплект:

• проводник размещают в емкости с водой;
• термометром будет измеряться изменение температуры жидкости при подключении цепи к источнику электропитания;
• с помощью вольтметра и амперметра уточняют напряжение и ток в контрольных точках.

Аналогичный опыт можно воспроизвести в емкости с раствором соли, который обладает определенной проводимостью

По закону Ома ток (I) можно определить через напряжение (U) и электрическое сопротивление (R):

I= U/R.

Выполняемую работу (A) записать следующим образом:

A = I * U * t = I * (I*R) * t = (U/R) * U * t = I2*R*t = (U2/R) * t.

Здесь t обозначает соответствующий интервал времени.

На этом этапе следует вспомнить первый закон термодинамики, который определяет сохранение энергии в замкнутой системе. Этот постулат позволяет описывать рассматриваемое явление с помощью созданной формулы. Подразумевается равенство количества тепла (Q) выполненной работе (A). Итоговое выражение (закон Ленца):

Q = I2*R*t = (U2/R) * t = I * U * t.

Суть явления объясняется столкновением заряженных частиц с молекулами проводника. Если образец – твердый материал, речь идет об электронах и компонентах кристаллической решетки, соответственно.

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Закон Джоуля – Ленца в физике

При течении электрического тока по проводнику выделяется энергия. Она зависит от рода физических факторов, которые вызывают падение потенциала. Если потенциал изменяется на сопротивлении проводника, то прохождение тока вызывает выделение тепла. Закон был открыт в 1841 г. Джоулем, Ленц провел его исследования.

Формулировка закона Джоуля – Ленца в интегральной форме

Если проводники в цепи не движутся, сила тока является постоянной величиной, то количество тепла (Q), которое выделяется на проводнике за счет тока пропорционально величине силы этого тока (I), времени его течения (t) и падению напряжения (U). В интегральной форме Закон Джоуля — Ленца записывают как:

   

где — напряжение на концах проводника.

Этот же закон, применяя закон Ома для участка цепи можно записать в виде:

   

В том случае, если сила тока в проводнике является переменной, то закон Джоуля — Ленца применяют, разбивая отрезок времени наблюдения на малые части (), когда силу тока можно считать постоянной величиной:

   

Формулировка закона Джоуля – Ленца в дифференциальной форме

Плотность тепловой мощности тока () (или удельное количество тепла или удельная мощность тепловыделения) равна произведению квадрата плотности тока () на удельное сопротивление проводника (). В математическом виде закон Джоуля — Ленца в дифференциальной форме запишем как:

   

где — тепло, которое выделяется в единице объема проводника в единицу времени.

В дифференциальной форме (4) закон Джоуля — Ленца не зависит от рода сил, которые вызывают ток, следовательно, это наиболее общий закон. Если сила, действующая на заряженные частицы, имеет только электрическую природу, то выражение (4) можно представить как:

   

где — удельная проводимость вещества, — вектор напряженности в данной точке поля.

Примеры решения задач

Джоуля Ленца — Справочник химика 21

    Количество теплоты прохождении тока, по закону Джоуля — Ленца равно  [c.83]

    Количество теплоты, сообщенной калориметру при пропускании постоянного тока, вычисляют, исходя из закона Джоуля — Ленца  [c.68]

    Это соотношение имеет кардинальное значение для экспериментального определения теплоемкостей и теплот процессов. Измерить теплоемкость можно, подводя к системе определенное количество теплоты. Это несложно сделать помещают в систему проводник определенного сопротивления R и пропускают через него ток» силой / в течение времени . По закону Джоуля — Ленца количество теплоты, выделившееся в проводнике и переданное системе, равно  [c.188]

    Приведем пример использования вектора Пойнтинга в цепях постоян-10Г0 тока. Согласно закону Джоуля — Ленца =Q — есть количество еплоты, выделяющейся в единицу времени в единице объема проводника. Здесь / и е соответственно плотность тока и удельное электрическое со-фотивление вещества). Учитывая, что поток электромагнитной энергии Р=Е поступает через боковую поверхность проводника, заметим, что по /1ере проникновения в глубь вещества поток энергии постепенно ослабляет- я за счет превращения ее в теплоту, уменьшается вектор Пойнтинга и та юверхность, через которую проходит поток. [c.53]

    Первое слагаемое в формуле (4.14) описывает потери, обусловленные токами проводимости (тепло Джоуля- Ленца — электрический нагрев), второе-релаксационные потери в диэлектрике (диэлектрический нагрев) и третье-магнитные потери (магнитный нагрев). Лри о=0 в отсутствие магнитных потерь (ц»=0), с учетом формулы (2.51), формула (4.14) переходит в формулу (4.12), использованную при анализе ТВЧ-нагрева. Особенности СВЧ-нагрева заключаются в возможности более гибкого подвода энергии к технологическим объектам, а также в использовании больших удельных мощностей при одинаковых 84 [c.84]

    Закон Джоуля — Ленца  [c.511]

    Поставленная задача является достаточно сложной. Но из физических соображений формулу (69) можно упростить. Первое слагаемое в формуле (69)-9то тепло Джоуля-Ленца, вьщелившееся на активном сопротивлении R за время управления от t=U до t=T. Второе слагаемое — энергия магнитного поля, локализованная внутри индуктивности L, выделившаяся за время управления. [c.66]

    В отличие от химической энергии электрическая энергия обладает способностью целиком превращаться п тепло. Это свойство электрической энергии известно под названием закона Джоуля—Ленца, являющегося частным случаем закона сохранения энергии  [c.202]

    Современные мощные электролизеры для получения магния рассчитаны на силу тока 50—100 кА (рис. XVI-9). Они состоят из ячеек, смонтированных параллельно по несколько штук внутри корпуса одной герметизированной ванны. Высокая сила тока и хорошая теплоизоляция обеспечивают поддержание нужной температуры за счет тепла Джоуля — Ленца. [c.516]

    По закону Джоуля — Ленца подведенное тепло равно А/У = = lut, где — продолжительность нагревания (200—300 с). При всех измерениях она должна быть одинаковой. Опыт состоит из измерения водяного числа калориметра и собственно теплоемкости исследуемой жидкости. Водяным числом Св называют теплоемкость всех частей калориметра без жидкости. [c.54]

    Скорость циркуляции электролита должна быть высокой [0,35—0,5 л/(А-ч)] из-за склонности его к расслаиванию. Обогрев электролита осуществляется за счет тепла Джоуля — Ленца, и расположение ванн (особенно в старых цехах) еще сохраняется каскадным — по 3—9 ванн н каскаде (см. рис. 4.13). В новых цехах применяют параллельное питание ванн. [c.417]

    Температура электролита при рафинировании меди выбирается такой, чтобы достигалась высокая электропроводимость раствора. Однако во избежание сильного испарения и связанного с этим ухудшения условий труда, а также с целью предотвращения усиленной коррозии анодной меди температура поддерживается не выше 55 °С. При современной конструкции ванн тепла Джоуля — Ленца недостаточно для поддержания температуры на таком уровне, и электролит обычно нагревается в напорных баках. [c.426]

    Инженерные расчеты. Использование электроэнергии в печах с электрообогревом основано на законе Джоуля—Ленца  [c.867]

    Подбирая плотность тока и расстояние между электродами, можно получить необходимое тепло Джоуля—Ленца, которое бы [c.216]

    В отдельных процессах электролит следует подогревать, а в других охлаждать для снятия тепла Джоуля—Ленца. Охлаждение или подогрев осуществляют либо в каждой ванне, установив в ней. соответствующий змеевик, либо организуют это централизованным путем. [c.303]

    Для выключения серии электролизеров служат однополюсные разъединители. Для их включения и выключения электрическая нагрузка с серии на короткое время снимается. Для отключения отдельных электролизеров, стоящих в серии, служат переносные или перевозимые шунтирующие разъединители различной конструкции с воздушным или водяным охлаждением. Разъединители в разомкнутом состоянии подключаются к электролизерам, стоящим в серии до и после отключаемого электролизера, после чего разъединитель замыкают, выключая этим электролизер из электрической цепи (рис. 176). Для шунтирования электролизёров большой мощности разработаны выключатели с водяным охлаждением. У них плотность тока в токопроводах и контактах значительно выше, чем в выключателях с воздушным охлаждением, теплота Джоуля—Ленца без перегрева токоподводов и контактов интенсивно отводится водой в встроенных в них миниатюрных теплообменниках. Это позволяет уменьшить габариты и массу выключателей с водяным охлаждением по сравнению с выключателями с воздушным охлаждением. [c.413]

    По закону Джоуля-Ленца мощность тепловой энергии, выделяющейся в проводнике с током, пропорциональна сопротивлению проводника и квадрату тока. Ухудшение электрического контакта вследствие окисления и уменьшения пло- [c.298]

    Поскольку температурные сигналы зависят от тока нагрузки /, результаты измерений следует приводить к определенной силе тока, составляющей, как правило, 50 % от номинального значения. Формула пересчета значений ДГ вытекает из закона Джоуля-Ленца  [c.300]

    В электропечах сопротивления используются элементы активного электрического сопротивления, и теплота выделяется в соответствии с известным законом Джоуля — Ленца Q = и /К, [c.286]

    Ql), выделенное при прохождении тока, определяется законом Джоуля — Ленца  [c.100]

    Каждое из выражений (5,4,7) является обычной формой закона Джоуля — Ленца. Из (5,4,7) в частности, следует, что если — бесконечно малая первого порядка, то теплота, выделяемая током за конечный промежуток времени, окажется бесконечно малой второго порядка этой теплотой можно пренебречь. [c.74]

    Термопары применяются не только для непосредственного измерения температуры, но и для опосредованного измерения электрических величин по тепловому действию тока. Такое измерительное устройство принято называть термоэлектрическим преобразователем. Он состоит из двух основных частей — электрического нагревателя и термопары (или батареи термопар) [1]. Схема преобразователя для измерения электрических величин представлена на рис. 2. Связь между током /, подводимым к нагревателю, и термоЭДС Е, возникающей в термопаре, согласно закону Джоуля-Ленца может быть представлена в виде [c.129]

    Джоулевы потери Потери энергии эл.магн. поля, обуслов. ее преобразованием в энергию теплового движения среды. В случае пост, токов д.п. определяются Джоуля—Ленца законом. [c.69]

    Джоуля—Ленца закон Кол-во теплоты Q, вьще-ляющейся в ед. времени на участке электрич. цепи с сопротивлением R при протекании по нему пост, тока / равно Q = Rfi. [c.69]

    Измерение теплоемкости системы производят не менее двух раз и берут среднее значение. Изменение температуры с учетом теплообмена определяют графически. Количество тепла, выделен-ного нагревателем, рассчитывают по формуле Джоуля—Ленца [c.55]

    Э. X. Ленц в числе других вопросов изучил тепловое действие тока. В 1843 г. он теоретически обосновал и сформулировал закон теплового действия тока, который независимо от него эмпирически был установлен английским физиком Джоулем этот закон известен теперь как закон Джоуля — Ленца. [c.10]

    Поскольку выделение тепла при прохождении тока в материале подчиняется закону Джоуля —Ленца, индукционный нагрев рассматривают иногда как одну из разновидностей нагрева по методу сопротивления. [c.21]

    Количество тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через твердый или жидкий проводник, по закону Джоуля —Ленца составляет  [c.33]

    Воспламенение при переходе электрической энергии в тепловую. Переход электрической энергии в тепловую описывается законом Джоуля — Ленца [c.180]

    Диафрагменные электролизеры (работают при силе тока 65—125 кА. Они состоят из ячеек, смонтированных параллельна друг другу внутри корпуса одной герметизированной ванны (рис. 5.25). Высокая сила тока и хорошая теплоизоляция обеспечивают поддержание нужной температуры за счет тепла Джоуля — Ленца. Между анодами 3 и катодами 4 в электролит погружают на глубину 150—200 ми керамические диафрагмы 7. благодаря которым наданодное пространство, куда всплывают пузырьки хлора, отделяется от катодных ячеек, где скапливается магний. [c.490]

    При наложении электрического напряжения число столкновений возрастает в тем большей степени, чем больше ток, прохо-дяш ий через сопро1Тивление, и тем больше электрической энергии в соответствии с законом Джоуля-Ленца превращается в тепло [c.254]

    Технологические и аппаратурные особенности электролиза расллавленных сред. Электролиз расплавленных сред по сравнению с электролизом водных растворов характеризуется рядом технологических и аппаратурных особенностей. Так как электролиз идет при высоких температурах, то требуется рационально решить проблему поддержания необходимой температуры электролита. Подводить тепло можно либо путем внешнего подогрева электролизера, либо за счет тепла Джоуля—Ленца, развиваемого в электролизере при прохождении постоянного тока. Осуществление внешнего подвода тока к электролизеру очень сложно и громоздко. Поэтому во всех промышленных электролизерах тепловой режим поддерживается постоянным током. Электрическая энергия, подводимая к электролизеру, расходуется на электрохимическое разложение и на нагрев электролита энергия fia нагрев тем больше, чем выше напряжение на ванне. [c.216]

    Электродные плотности тока и межполюсное расстояние. Они влияют на процесс электролиза, так как необходимая температура Б электролите поддерживается за счет тепла Джоуля — Ленца. Зто достигается при межэлектродном расстоянии — 40 мм. Регули-ройание температуры осуществляется поднятием и опусканием анода. Катодная плотность тока должна увязываться со скоростью увода выделившегося на поверхности катода кальция в глубь катода. Увеличение анодной плотности тока несколько увеличивает выход по току кальция, так как позволяет быстрее отводить выделившийся на аноде хлор, но превышение критической плотности тока вызывает анодный эффект. Практика установила, что анодную плотность тока следует держать в интервале 1,5— 2,5-10 к1ш , а соотношение катодной и анодной плотностей тока 0,64 1,67=0,38 позволяет вести нормальный режим электролиза как по тепловому режиму, так и по выходу по току. [c.258]

    Подготовка нового электролизера к пуску осуществляется путем юбжига анода и подины, наплавления электролита и введения работы электролизера в нормальный режим. Нормальный режим характеризуется следующими показателями работы напряжением на ванне 4,0—4,5 В при межполюсном расстоянии 40—50 мм и температурой электролита 945—960°С, криолитовым отношением электролита 2,5—2,8, уровнем электролита в ванне 150—200 мм. и уровнем металла после выборки его 200—300 мм, числом анодных эффектов на ванну в сутки 0,2—0,6. Первые три параметра тесно связаны между собой, и их поддерживают регулированием межпо-люсного расстояния, учитывая тепловую изоляцию ванны и другие теплопотери, так как оптимальная температура электролита поддерживается только за счет тепла Джоуля — Ленца. Питание ванн глиноземом производят обычно разрушением корки электролита, на которой находится слой глинозема. Используются механизмы для непрерывного питания ванн глиноземом. Вместе с глиноземом подают необходимое количество фторидов. Ивлечение алюминия из ванн производят по графику через 1—3 сут, оставляя в ванне слой в 200—300 мм. Обслуживание самообжигающихся анодов осуществляется путем своевременного наращивания кожуха и перемещения в нем анодной массы по мере сгорания анода во время [c.280]

    Электролизеры. Первыми аппаратами для получения магния были электролизеры тигельного типа. Они имеют внешний обогрев и применяются и в настоящее время в США на силу тока до 90 000 А. Широкое распространение получили, однако, электролизеры с плоскопараллельными электродами, обогревамыё за счет тепла Джоуля — Ленца и состоящие из многих ячеек, что позволило создать электролизеры на большие силы тока. Такие электролизеры различаются в основном конструкцией анодного узла. В одних подвод тока к анодам производится сверху электролизера, в других через боковые стенки. В СССР промышленные электролизеры были спроектированы в 1930—1932 гг. под руководством А. А. Моисеева, который и организовал первое производство. [c.290]

    Нагрёв по методу сопротивления основан на физическом свойстве твердых или жидких проводников тока обладать определенным активным сопротивлением, вследствие чего при прохождении по ним тока происходит преобразование электрической энергии в тепловую в соответствии с законом Джоуля —Ленца. [c.19]

---

Закон Джоуля-Ленца

Эмиль Христианович Ленц (1804 — 1865) — русский физик. Он один из основоположников электромеханики. Его имя связано с открытием закона, определяющего направление индукционного тока, и закона, определяющего электрическое поле в проводнике с током.

Кроме того, Эмили Ленц и английский физик Джоуль, изучая тепловые эффекты тока независимо друг от друга, обнаружили закон, согласно которому количество тепла, выделяемого в проводнике, будет прямо пропорционально квадрату электрический ток, который проходит через проводник, его сопротивление и время, в течение которого электрический ток в проводнике остается неизменным.

Этот закон получил название закона Джоуля-Ленца, его формула выглядит следующим образом:

Q = kl²Rt, (1)

где Q — количество выделяемого тепла, l — ток, R — сопротивление проводника. , t — время; величина k называется тепловым эквивалентом работы. Числовое значение этой величины зависит от выбора единиц измерения остальных величин в формуле.

Если количество тепла измеряется в калориях, ток — в амперах, сопротивление — в Омах, а время — в секундах, то k численно равно 0.24. Это означает, что ток в 1a обеспечивает в проводнике, имеющем сопротивление 1 Ом, в секунду тепловое число, равное 0,24 ккал. Исходя из этого, количество выделяемого в проводнике тепла в калориях можно рассчитать по формуле:

Q = 0,24l²Rt.

В системе единиц СИ энергия, количество тепла и работа измеряются в единицах — джоулях. Следовательно, коэффициент пропорциональности в законе Джоуля-Ленца равен единице. В этой системе формула Джоуля-Ленца имеет вид:

Q = l²Rt.(2)

Закон Джоуля-Ленца можно проверить на опыте. Ток пропускается через проволочную спираль, погруженную в жидкость, налитую в калориметр. Затем подсчитывают количество тепла, выделяемого в калориметре. Сопротивление спирали известно заранее, ток измеряется амперметром, а время — секундомером. Изменяя ток в цепи и используя разные спирали, можно проверить закон Джоуля-Ленца.

На основе закона Ома

I = U / R,

Подставляя ток в формулу (2), получаем новое выражение для закона Джоуля-Ленца:

Q = (U² / R) t.

Удобно использовать формулу Q = l2Rt для расчета количества тепла, выделяемого при последовательном соединении, потому что в этом случае электрический ток во всех проводниках одинаков. Следовательно, когда несколько проводников соединены последовательно, каждому из них будет передано количество тепла, пропорциональное сопротивлению проводника. Если, например, последовательно соединить три провода одинакового размера — медь, железо и никель, то наибольшее количество тепла будет отдавать никель, так как его удельное сопротивление наибольшее, он сильнее и нагревается.

Если жилы соединить параллельно, то электрический ток в них будет разным, а напряжение на концах таких проводников будет одинаковым. Расчет количества тепла, которое будет выделяться при таком подключении, лучше проводить, используя формулу Q = (U² / R) t.

Эта формула показывает, что при параллельном подключении каждый проводник будет выделять столько тепла, сколько будет обратно пропорционально его проводимости.

Если вы соедините три провода одинаковой толщины — медь, железо и никель — параллельно друг другу и пропустите через них ток, то в медном проводе будет выделяться наибольшее количество тепла, и он будет нагреваться больше, чем другие.

Взяв за основу закон Джоуля-Ленца, произведем расчет различных электроосветительных установок, нагревательных и нагревательных электрических приборов. Также широко используется преобразование энергии электричества в тепло.

Калькулятор закона Ленца

Закон Фарадея. Формула закона Ампера Закон Ампера позволяет нам рассчитывать магнитные поля на основе соотношения между электрическими токами, которые генерируют эти магнитные поля. Как видно на рис. 1 (b), уровень освещенности увеличивается, так как увеличивается закрытая площадь.Вывод закона Фарадея Вселенная любит симметрию, и в уравнениях Максвелла ее много. — Если петля — хороший проводник, я предложил представить, как… Ленц был тем парнем, который вычислил знак минус. Калькулятор объектива вычисляет поле зрения, фокусное расстояние или расстояние до объекта, задав два других свойства. Мы знаем, что электрический ток порождает магнитное поле, но благодаря Фаради мы также знаем, что магнитное поле внутри петли порождает электрический ток. Величина зависит от сопротивления цепи.Как получить 40 000 вольт на свече зажигания в автомобиле, если для начала у вас всего 12 вольт постоянного тока? Закон Ленца и реакция на изменение потока. Закон Ленца определяет только направление индуцированного тока. Закон Фарадея дает формулу для напряжения, индуцированного в катушке с проволокой, как функции скорости изменения магнитного потока, проходящего через замкнутую область катушки. Уравнение [2] известно как закон Ленца. Чтобы найти направление индуцированного поля, направление тока и полярность наведенной ЭДС, мы применяем закон Ленца, как это объясняется в Законе индукции Фарадея: Закон Ленца.Джоулев нагрев, также известный как резистивный, резистивный или омический нагрев, представляет собой процесс, при котором прохождение электрического тока через проводник производит тепло. Первый закон Джоуля, также известный как закон Джоуля-Ленца, гласит, что мощность Нагрев, создаваемый электрическим проводником, пропорционален произведению его сопротивления и квадрата тока: основная задача зажигания свечей зажигания для воспламенения газо-воздушной смеси выполняется с помощью процесса, который использует закон Фарадея.

Большое R, малое индуцированное I, легче изменить поток через цепь. Закон Фарадея гласит, что абсолютная величина или величина циркуляции электрического поля E вокруг замкнутого контура равна скорости изменения магнитного потока через область, ограниченную контуром. В нем говорится, что для замкнутого пути сумма по элементам составляющей магнитного поля равна… закону Фарадея и самовоспламенению. Закон Фарадея — одно из уравнений Максвелла. Напряжение также зависит от количества витков в катушке.Приведенное ниже уравнение выражает закон Фарадея в математической форме.

Turnin ‘On The Screw Тексты песен, Python для чайников, Спрайты звездного лиса, Фернандо Муслера Гол, Дочь Росомахи Актриса, Возраст Салли Стразерс, Шляпа Сейбу Льва, Акции Tesla и Spacex, Крушение авиакомпании Medview, Перки для гранатомета Destiny 2, Мастер озвучивания Ксеханорта, Подсказки 5-го класса, Будучи откровенным документальным фильмом, Мобильный чек Netspend не работает, Маленький возраст Mac, Дома праздников Показать дома на продажу, Курс акций Айвса, Thomson Reuters Datastream, Эффективен ли крав-мага, Дома на продажу в Айдахо, Пищевая ценность апельсинового сока Golden Circle, Часы с вечным календарем Високосный год О, моя дорогая, не плачь, Сколько стоит Amazon Prime UK, Кошки Mod Apk, Джеральдин Вишванатан Блокеры, Сколько игр доступно на Roblox, Вечный календарь из деревянных блоков, Солнце по-японски, Способности Силы Старкиллера, 9 сезон сериала « Блок » смотреть онлайн, Шаппи Хорсанди Тур 2020, Dw Conflict Zone — Youtube, Анализ темного города, Музыка Deep Forest, Кристаллическая фруктоза вики, Актерский состав Австралийский выживший 2019, Таблица размеров мужской обуви, дюймы, Как не позволить другим вас сбить, Иск в Польше о родниковой воде, Интернет FM-радио телугу Виджаявада, Персона 3 Геймплей, Брант Уокер республиканец, Адрес электронной почты для заключенных Nz, Хронология истории Nike, Базовые программы на Java для начинающих Pdf, Задержки в школе на сегодня, Сжатые игры для Ps3, Майл Фланаган Возраст, Джуван Ховард Шак, Центр науки Орландо Хэллоуин, Как долго длится цепочка воспоминаний Gba, Игры на выживание на острове онлайн, Темно-синие сандалии на каблуке с котенком, Крутые футболки женские великобритания, Школы округа Льюис, Карта железных дорог России, Астероиды приближаются к Земле, Элвис Креспо Youtube, Европа Погода Февраль, Открыта гора Стинс, Калорийность 3/4 стакана коричневого сахара, Forza Horizon 4 Aston Martin Dbs Superleggera, Школа Пембрука Люк Томсон, Как узнать, что потеряли девственность, Значение «повязка на глаза» на тамильском языке, Сырые изображения Юпитера, Элвис Креспо Youtube, Темное воссоединение Читать онлайн, Как размножаться в компьютере, Fafsa Вход для родителей Забыли пароль, Дил Ке Тукде Тукде Карке Тексты песен, Google Profit 2019, Обед Soul Hackers, Ag Jeans 36 Inseam, Официальный сайт Egypt New Capital, Баскетбольная разминка Песни 2019 Clean Youtube, Команды пробных игр Knights Vs Roosters, Свадебный контрольный список из дробовика, Чудесная божья коровка Маринетт, Сколько зарабатывает Майк Холмс за серию, Guido Cars Wiki, Танцевальная вечеринка США,

Калькулятор закона ленца на 2020 год

Формула работы по цепочке

Когда ток течет через однородный участок цепи, электрическое поле совершает работу.За время Δt по цепи протекает заряд Δq = IΔt. Электрическое поле в выбранной зоне действительно работает

выражая закон Ом для однородного участка цепи с сопротивлением R, умноженным на IΔt, то получаем соотношение

Закон превращения тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж. Джоэлем и Э. Ленцем и называется законом Джоуля — Ленца.

Мощность электрического тока равна отношению тока ΔA к временному интервалу Δt, за который была проделана эта работа:

Умножая обе части этой формулы на Δq = IΔt, получаем соотношение, выражающее закон сохранения энергии для полного постоянного тока цепи:

RI 2 Δt + rI 2 Δt = IΔt = ΔA Арт.

Первый член слева ΔQ = RI 2 Δt — это тепло, выделяемое во внешней части контура за время Δt, второй член ΔQad = rI 2 Δt — это тепло, выделяющееся внутри источника за то же время.

Выражение IΔt равно работе сторонних сил ΔA St, действующих внутри источника.

При утечке электрического тока в замкнутой цепи срабатывания внешних сил ΔA st преобразуется в тепло, выделяющееся во внешней цепи (ΔQ) и внутри источника (ΔQ ist ).

ΔQ + ΔQ ist = ΔA st = IΔt

Следует отметить, что это соотношение не включает работу электрического поля. Когда ток течет по замкнутой цепи, электрическое поле не работает; таким образом, тепло вырабатывается только внешними силами, действуют внутри источника. Роль электрического поля сводится к перераспределению тепла между различными частями цепи.

Внешняя цепь может быть не только проводником с сопротивлением R, но и любым устройством, потребляющим электроэнергию, например, двигателем постоянного тока. В этом случае под R следует понимать эквивалентное сопротивление нагрузки . Энергия, выделяемая во внешней цепи, может быть частично или полностью преобразована не только в тепло, но и в другие формы энергии, например, в механическую работу, выполняемую электродвигателем. Поэтому вопрос использования энергии источника тока имеет большое практическое значение.

Суммарная мощность источника, то есть работа, совершаемая внешними силами за единицу времени, равна

.

Отношение равно

вызвал эффективность источника .

На рис. 1.4.13 графически показывает зависимость источника питания P ist, полезной мощности P, выделяемой во внешней цепи, и КПД η от тока в цепи I для источника с ЭДС, равной, и внутренним сопротивлением r.Ток в цепи может изменяться от I = 0 (при) до (при R = 0).

Из приведенных графиков видно, что максимальная мощность во внешней цепи P max равна

достигается при R = r. В этом случае ток в цепи

КПД источника 50%. Максимальное значение эффективности источника достигается при I → 0, то есть при R → ∞. В случае короткого замыкания эффективная мощность P = 0, и вся мощность выделяется внутри источника, что может привести к его перегреву и разрушению.Эффективность источника стремится к нулю.

МЕТОД И ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ:

Соберите схему, показанную на рис. 2. Для этого сначала щелкните левой кнопкой мыши над кнопкой ЭДС. внизу экрана. Переместите маркер мыши в рабочую часть экрана, где расположены точки. Щелкните левой кнопкой мыши в рабочей части экрана, где будет расположен источник ЭДС.

Поместите резистор рядом с источником, указав его внутреннее сопротивление (предварительно нажав кнопку в нижней части экрана) и амперметр (те же кнопки).Затем установите нагрузочные резисторы и вольтметр, измеряющий напряжение на нагрузке таким же образом.

Подсоедините соединительные провода. Для этого нажмите кнопку провода внизу экрана, затем переместите маркер мыши в рабочую область схемы. Щелкните левой кнопкой мыши в тех областях рабочей области экрана, где должны быть соединительные провода.

4. Установите значения параметров для каждого элемента. Для этого щелкните левой кнопкой мыши по кнопке со стрелкой.Затем щелкните по этому пункту. Поднесите маркер мыши к ползунку появившегося регулятора, нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее, измените значение параметра и установите числовое значение, указанное в Таблице 1 для вашей команды.

Таблица 1. Исходные параметры электрической цепи

5. Установить сопротивление внешней цепи 2 Ом, нажать кнопку «Учет» и записать показания электроизмерительных приборов в соответствующие строки таблицы 2. .

6. Последовательно увеличивайте сопротивление внешней цепи на 0,5 Ом с 2 Ом до 20 Ом с помощью ползунка и, нажимая кнопку «Учет», запишите показания электроизмерительных приборов в Таблицу 2.

7. Рассчитать по формуле

.

Использование электричества — революционное открытие, навсегда изменившее и облегчившее жизнь человека. Сегодня электричество — неотъемлемая часть жизни человека, оно обеспечивает работу электроприборов, электрического освещения.Каждый день мы используем электрическую энергию для своих нужд.

Говоря об электричестве, подразумевают электрический ток. Рассмотрим эту концепцию подробнее. Термин «ток» означает поток или движение.

Что такое электрический ток?

Электричество — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике в одном направлении. Такими частицами могут быть электроны, ионы и катионы. Направленность электрических частиц обусловлена ​​наличием электрического поля в частицах, которое взаимодействует с внешним электрическим полем.

Для поддержания электрического поля в проводнике в течение определенного времени необходимы источники генерации электрического поля. Это, например, может быть электрофорез и аккумулятор или любой источник питания. Принцип их работы заключается в том, что они разделяют частицы, после чего один полюс источника заряжает их положительно, а другой отрицательно, в результате чего возникает электрическое поле. Если оба полюса источника соединены проводником, то движение частиц принимает определенное направление, так получается электрический ток.

Проводник — это место, где происходит направленное движение частиц, а также средство передачи тока своим потребителям: лампочка, приборы, плитки и т. Д. Проводники могут служить металлами, в которых электроны заряжены, плазмой. , частицы — ионы; электролиты. При обрыве проводника ток не доходит до потребителя, и на основе этого механизма ток включается и выключается. То есть устанавливаются выключатели или рубильники, которые разрывают или соединяют проводник.

Направление электрического тока

При решении сложных задач в электронике и радиотехнике условно принято движение электрического тока от «плюса» к «минусу». Но мало кто знает, что на самом деле движение происходит за счет электронов в межатомном пространстве кристаллической решетки металла проводника электрического тока. А электрон движется от «минуса» к «плюсу», поэтому электрический ток движется от «минуса» к «плюсу»

Рабочий ток

Также важным параметром тока является такое понятие, как , электрический ток, работа .Двигаясь по проводнику, электрический ток выполняет определенную работу. Для его определения необходимо знать время движения тока, сопротивление проводника и его сопротивление.

Его можно найти с помощью закона Джоуля-Ленца по формуле: Q = I * I * R * t

• I — сила тока, измеренная в амперах;
• R — сопротивление жилы, Ом;
• т — время, с;
• Q-совершенный электрический ток, работа или тепло проводника, Дж.

Полученная таким образом величина — это величина работы электрического тока; если разделить на время, получится мощность.

Электрическая схема

Комбинация источников, проводников, потребителей и выключателей, обеспечивающая движение электричества, называется электрической цепью.

Электрический ток измеряется следующими значениями:

1. сила тока — это мера, которая измеряет количество заряженных частиц, которые проходят через поперечное сечение проводника за определенный период времени, измеряемое в амперах;
2. плотность тока — величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника, измеряемой в А / мм2;
3. текущая мощность — это своего рода КПД по току, какую работу может выполнять данный ток за единицу времени, Вт;
4. частота переменного тока — количество колебаний в единицу времени.

Эффект Джоулевого нагрева

Электромагнетизм Эффект нагрева Джоуля

Определение Джоулева нагрева

Джоулевое нагревание (также называемое резистивным или омическим нагревом) описывает процесс, при котором энергия электрического тока преобразуется в тепло при прохождении через сопротивление.

В частности, когда электрический ток протекает через твердое тело или жидкость с конечной проводимостью, электрическая энергия преобразуется в тепло за счет резистивных потерь в материале.Тепло генерируется в микромасштабе, когда электроны проводимости передают энергию атомам проводника посредством столкновений.

Отопительный контур: Распределение температуры в результате джоулева нагрева. Отопительный контур: Распределение температуры в результате джоулева нагрева.

Джоулевое нагревание в конструкции

В некоторых случаях джоулев нагрев имеет отношение к конструкции электрического устройства, в то время как в других он является нежелательным эффектом.

Пара приложений, которые полагаются на джоулев нагрев, включают нагревательные плиты (непосредственно) и микроклапаны для регулирования жидкости (косвенно, посредством теплового расширения).

Побочные эффекты

В случае, если эффект нежелателен в конструкции, можно предпринять усилия, чтобы уменьшить его. Это особенно актуально с точки зрения компонентов электрических систем, таких как проводники в электронике, электрические нагреватели, линии электропередач и предохранители. Нагревание этих структур может привести к их разрушению или даже расплавлению.Чтобы предотвратить перегрев компонентов и устройств, инженеры могут включить в конструкцию конвекционное охлаждение.

Ниже приведен пример механического напряжения, вызванного в нагревательном контуре за счет джоулева нагрева. При приложении напряжения к цепи электропроводящий слой над стеклянной пластиной вызывает джоулев нагрев. Это, в свою очередь, влияет на структурную целостность цепи и вызывает изгиб стеклянной пластины.

Отопительный контур: напряжение наибольшее в красных областях.Стеклянная пластина в цепи изгибается из-за нагрева пластины и расширения цепи. Контур отопления: наибольшая нагрузка отмечена красными областями. Стеклянная пластина в контуре изгибается из-за нагрева пластины и расширения контура. Дата публикации: 31 октября 2014 г.
Последнее изменение: 21 февраля 2017 г.

Джоуль — Ленц

Эмилий Христианович Ленц (1804 — 1865) — Errusiar ospetsua fisikari.Elektromekanika sortzaileetako bat da. Bere izena elkarturik irekitzea lege norabidea Definitzeko eragindako oraingoa, eta lege bat eremu elektrikoa Definitzeko uneko-liburuetako eroale batean.

Gainera, Emiliy Ленц ETA ingelesez fisikari Джоуля esperimentalean ikasten termiko ekintza oraingoa, elkarren inauguratu Lege horren arabera, BERO-kopuru Хори проводник sortutako zuzenean korronte elektrikoa eroale bidez nagusiak Plazan proportzionala да, бере erresistentzia independentean ETA denbora horretan elektrikoa egungo zehar mantentzen да zuzendaria ERE aldatu gabe.

Lege hori deitzen da Joule — Lenz, bere formula adierazten da, honela:

Q = kl²Rt, (1)

non Q — uneko, R — — zuzendaria, t erresistentzia — bero askatu, l zenbatekoa denbora; к Balioa deritzo lanaren baliokidea termikoa. zenbaki-Balio Horren Balio Horietan Neurketak Gainerako aldagai egiten dira formula unitateen aukeraketa araberakoa da.

bero-kantitatea da kaloria neurtzen bada, amperes uneko du, ohms erresistentzia, eta denbora segundutan, orduan k zenbakiaren 0,24 berdina da.Хоррек эсан нахи дю дирижер 1a hautatzen bertan 1 segundoko ohm, bero-kopurua hau да 0,24 ккал berdina erresistentzia dauka egungo dela. Ондориоз, bero kaloria zenbatekoa zuzendaria ere askatu formularen arabera kalkulatzen daitezke:

Q = 0,24l²Rt.

SI energia unitatea, beroa eta lanaren zenbatekoa neurtzen unitateak daude — джоуль. Beraz, proportzionaltasunaren faktorea Joule Zuzenbidean — Lenz batasuna da. Sistema honetan, формула Joule du — Lenz da:

Q = l²Rt.(2)

Joule-en legea — Lenz egiaztatu ahal izango dira. espiral wire By, likidoa murgilduta Kalorimetro isurtzen, oraingo da pixka bat pasa da. Ondoren kalkulatzen bero-kopuru Kalorimetro kaleratu du. Erresistentzia espiral da aldez aurretik ezagutzen, oraingo da anperemetroa bat neurtzen, eta kronometroa denbora bat. Ленц — uneko desberdinak zirkuituko eta espiral hainbat erabiliz, Joule egiaztatu ahal izango duzu.

Ohmen legea oinarri hartuta

I = U / R,

uneko balioa ordezkatuz formula (2), formularen Joule legeak adierazpen berria lortuko dugu — Ленц:

Q = (U² / R) т.

Формула Q = l²Rt erosoa denean bero serie-konexioa игорритако зенбатекоа калькулатцеко, касу хонетан, байта эрабили унеко электрико бера эроале гузтиетан. Beraz, ez da serie konexio bat eroale bat baino gehiago, horietako bakoitzean esleituko da bero-kopuru hori da проводник erresistentzia proportzionala. konbinatu badugu, adibidez, segidan hiru tamaina bereko hariak — kobrea, burdina eta nikelinovuyu, bero-kopuru handiena izango nikelinovoy askatzen du, geroztik erresistibitate du berago handiena, indarts

badu eroale dira paraleloan konektatutako, haiek ere korronte elektrikoa aldatu egingo da, eta eroale horien muturretan tentsioa bera da. bero-kopuru hori, hala nola konposatu batean zehar kaleratu egingo kalkulua, hobe da, egiteko formula Q = (U² / R) t erabiliz.

формула hau erakusten duten bakoitzean paralelo konexio, проводник esleitu bero-kopuru hori da, alderantziz, bere eroankortasun proportzionala.

kobrea, burdina eta nikelinovuyu — — hiru lodiera berdineko hariak konektatu badugu paralelo elkarren artean eta horiek gainditu bidez egungo, bero-kopuru handiena batean kaleratu du kobrao berdineko, goin et al.

Джоуль хасита — Ленц, ekoizteko elektro-instalazio, berogailua eta berogailu elektrikoen kalkulua desberdina. Энергия elektrikoa bihurtze bero sartu halaber asko erabiltzen da.

Эквивалентность излучения Джоуля-Ленца и квантово-механического излучения Int …: Ingenta Connect

Интенсивность излучения энергии осциллятора, полученного квантово-механическим способом, сравнивается с аналогичной интенсивностью, основанной на квантовых аспектах закона Джоуля-Ленца. Мы обнаруживаем, что оба вида интенсивности становятся равными при условии, что произведение квантового числа и частоты осциллятора достигает некоторого постоянного значения, представленного комбинацией фундаментальных физических данных.Предельный случай, когда в произведение входят максимальная частота и наименьшее квантовое число, был рассмотрен также с помощью принципа неопределенности для энергии и времени. Это дело приводит к формуле, в которой постоянная Планка ħ выражается через заряд элементарного электрона e и скорость света c. Рассчитанная таким образом постоянная Планка больше точного значения ħ в 1,2 раза.

Нет доступной справочной информации — войдите в систему для доступа.

Информация о цитировании недоступна — войдите в систему, чтобы получить доступ.

Нет дополнительных данных.

Нет статьи СМИ

Без показателей

Ключевые слова: Закон Джоуля-Ленца о выбросах; Квантово-механическое излучение осциллятора; Постоянная Планка ħ

Тип документа: Исследовательская статья

Филиалы: Институт физической химии Польской академии наук, Kasprzaka 44/52, 01-224 Варшава, Польша

Дата публикации: 1 августа 2017 г.

Подробнее об этой публикации?

• Журнал вычислительной и теоретической нанонауки — это международный рецензируемый журнал с широким охватом, объединяющий исследовательскую деятельность по всем аспектам вычислительной и теоретической нанонауки в едином справочном источнике.Этот журнал предлагает ученым и инженерам рецензированные научные статьи по всем аспектам вычислительной и теоретической нанонауки и нанотехнологий в химии, физике, материаловедении, инженерии и биологии для публикации оригинальных полных статей и своевременных обзоров современного состояния и коротких сообщений. охватывающий фундаментальные и прикладные исследования.

• Редакция журнала
• Информация для авторов
• Отправить статью
• Подписаться на этот Заголовок
• Положения и условия
• Ingenta Connect не несет ответственности за содержание или доступность внешних веб-сайтов.

Legge Joule-Lenz

Эмиль Христианович Ленц (1804 — 1865) — Russoil famoso fisico.È uno dei fondatori dell’elettromeccanica. Его имя — это ассоциация, которая определяет, что такое направление, в котором находится корренте, индукция и легенда, что определено электричеством в кондутторе с единой коррентой.

Inoltre, Aemili Lenz e il fisico ingleseJoule studiare corrente azione sperimentalmente termico, indipendentemente l’uno dall’altro aperto legge secondo la quale la quale la Quantità di Calore Che viene rilasciato nel condutzamenéele pro il , La sua resistività e il temps in cui la corrente elettrica viene mantenuta costante в Esplora risorse.

Questa legge è stata chiamata la legge di Joule-Lentz, формула sua è la seguente:

Q = kl²Rt, (1)

dove Q è la Quantità di calore rilasciata, l è la correnza del, R — resistenza кондуттор, t — время; la Quantità k è chiamata l’equivalente termico del lavoro. Il valore numerico di questa Quantità dipende dalla scelta delle unità in cui vengono misurate le Quantità rimanenti nella formula.

Это количество калорий и мисурата в калориях, коррентейн-ампер, резистентность в омах и темп в секундах, в среднем и числовые значения в 0,24.Ciò означает, что вы получаете в 1a si fissa nel conduttore, что имеет сопротивление 1 Ohm al secondo, il numero di calore, che è 0,24 ккал. Выполнение этого запроса, количество калорий, потребляющих калорийность, в результате вычислений по формуле:

Q = 0,24 л²Rt.

Нет системы единиц СИ, энергии, количества калорий, лаворо и мисурато в единицах — джоулях. Пертанто, коэффициент пропорциональности легкого Джоуля-Ленца и единица. В этой системе формула Джоуля-Ленца ha la forma:

Q = l²Rt.(2)

La legge di Joule-Lenz può essere verificata per esperienza. Una Corrente viene Fatta Passare Attackverso una spirale di filo immerso in un liquido versato nel calorimetro. Quindi viene contata la Quantità di calore rilasciata nel calorimetro. La resistenza della spirale — это предвкушение, la corrente и misurata da un amperometro e il tem da un cronometro. Cambiando la corrente nel circuito e usando different spirali, si può verificare la legge di Joule-Lenz.

Basato sulla legge di Ohm

I = U / R,

Sostituendo la corrente in the formula (2), otteniamo una new espressione per la legge Joule-Lenz:

Q = (U² / R) t.

удобно использовать формулу Q = l2Rt для вычисления количества калорий в единой серии, находящейся в этом состоянии, в каждом из кондутторов и стесс. Pertanto, quando un numero di conduttori è collegato in serie, ciascuno di essi verrà Assegnata una Quantità di calore proporzionale alla resistenza del conduttore. Se, per esempio, tre fili della stessa misura sono collegati in serie — rame, ferro e nichel, allora la Quantità maggiore di calore verrà rilasciata dal nichel, poiché la sua resistività è massima, è più forte e si scalda.

Se i conduttori sono collegati in parallelo, alloraLa corrente elettrica in essi sarà diversa, e la stretch all estremità di tali conduttori è la stessa. Calcolo della qualità di calore che verrà rilasciato connessione, è meglio condurre, использует формулу Q = (U² / R) t.

Questa formula mostra che, in una connessione parallela, ogni conduttore Assegnerà tanto calore quanto sarà inversamente proporzionale alla sua conduttività.

Se colleghi tre fili di uguale spessore -rame, ferro e nichel — paralleli tra loro e passano la corrente attribso di essi, quindi la maggior Quantità di calore verrà rilasciata nel filo di rame, e si scalderà più di altri.

Prendendo базируется на легенде Джоуля-Ленца, различных продуктах освещения, электрическом освещении, рисках и рисках электрооборудования. Inoltre, преобразование dell’energia dell’elettricità в калоре и ampiamente utilizzata.

.

No related posts.