Закрыть

Закон джоуля ленца формула и определение: Закон Джоуля — Ленца — Вікіпедія

Содержание

Закон Джоуля — Ленца — Вікіпедія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Закон Джо́уля — Ле́нца — фізичний закон, що дає кількісну оцінку теплової дії електричного струму. Закон був експериментально встановлений у 1840 році англійським фізиком Джеймсом Прескоттом Джоулем і незалежно від нього російським вченим Еміліем Ленцом в 1842 році[1].

Фізичною природою виділення тепла при проходженні струму через провідник є те, що потенціальна енергія носіїв заряду, які подолали ділянку кола зменшується, а кінетична енергія залишається в середньому однаковою на початку й у кінці шляху. Втрачена носіями заряду енергія дисипує, тобто передається коливанням атомів провідника і переходить у тепло.

Формулювання закону звучить наступним чином:

Кількість теплоти, що виділяється в провіднику зі струмом, прямо пропорційна силі струму, напрузі й часу проходження струму через провідник.

Математичний запис закону:

Q=IUt{\displaystyle Q=IUt},

де I{\displaystyle I} — сила струму, U{\displaystyle U} — cпад напруги на ділянці кола, t{\displaystyle t} — час проходження струму.

{2}}.

Питома теплова потужність струму дорівнює добутку провідності на квадрат напруженості.

Зниження втрат енергії[ред. | ред. код]

При передаванні електроенергії теплова дія струму є небажаною, оскільки це призводить до втрат енергії. Оскільки потужність, що передається, лінійно залежить як від напруги, так і від сили струму, а потужність нагріву залежить від сили струму квадратично, то вигідно підвищувати напругу перед передаванням електроенергії, знижуючи при цьому силу струму. Однак, підвищення напруги знижує електробезпеку ліній електропередачі.

Електронагрівальні прилади[ред. | ред. код]

В основі роботи багатьох електронагрівальних приладів лежить закон Джоуля — Ленца. Такі прилади використовують нагрівальний елемент, що є провідником з високим опором. Підвищення опору досягається вибором сплаву з високим питомим опором (наприклад, ніхрому, константану), збільшенням довжини провідника і зменшенням його поперечного перерізу.

Плавкі запобіжники[ред. | ред. код]

Для захисту електричних кіл від протікання надмірно великих струмів використовується відрізок провідника зі спеціальними характеристиками. Це провідник малого перерізу і виготовлений з такого сплаву, що при допустимому струмі нагрів провідника не перегріває його, а при надмірно великих струмах перегрів провідника стає настільки значним, що провідник розплавлюється і розмикає коло.

  1. ↑ Закон Джоуля — Ленца // Большая советская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1972. — Т. 8 : Дебитор — Евкалипт. — 592 с. (рос.)

Определение и формула закона джоуля-ленца: работа и мощность тока

Знаменитый русский физик Ленц и английский физик Джоуль, проводя опыты по изучению тепловых действий электрического тока, независимо друг от друга вывели закон Джоуля-Ленца. Данный закон отражает взаимосвязь количества теплоты, выделяемого в проводнике, и электрического тока, проходящего по этому проводнику в течение определенного периода времени.

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.

Закон джоуля Ленца формула и определение

Согласно закону джоуля Ленца, электрический ток, проходящий по проводнику, сопровождается количеством теплоты, прямо пропорциональным квадрату тока и сопротивлению, а также времени течения этого тока по проводнику.

В виде формулы закон Джоуля-Ленца выражается следующим образом: Q = I 2 Rt, в которой Q отображает количество выделенной теплоты, I – силу тока, R – сопротивление проводника, t – период времени.

Величина «к» представляет собой тепловой эквивалент работы и применяется в тех случаях, когда количество теплоты измеряется в калориях, сила тока – в амперах, сопротивление – в Омах, а время – в секундах.

Численное значение величины к составляет 0,24, что соответствует току в 1 ампер, который при сопротивлении проводника в 1 Ом, выделяет в течение 1 секунды количество теплоты, равное 0,24 ккал.

Поэтому для расчетов количества выделенной теплоты в калориях применяется формула Q = 0,24I 2 Rt.

При использовании системы единиц СИ измерение количества теплоты производится в джоулях, поэтому величина «к», применительно к закону Джоуля-Ленца, будет равна 1, а формула будет выглядеть: Q = I 2 Rt. В соответствии с законом Ома I = U/R. Если это значение силы тока подставить в основную формулу, она приобретет следующий вид: Q = (U 2 /R)t.

Основная формула Q = I 2 Rt очень удобна для использования при расчетах количества теплоты, которое выделяется в случае последовательного соединения. Сила тока во всех проводниках будет одинаковая.

При последовательном соединении сразу нескольких проводников, каждый из них выделит столько теплоты, которое будет пропорционально сопротивлению проводника. Если последовательно соединить три одинаковые проволочки из меди, железа и никелина, то максимальное количество теплоты будет выделено последней.

Это связано с наибольшим удельным сопротивлением никелина и более сильным нагревом этой проволочки.

  Какие огородные культуры можно сажать в тени

При параллельном соединении этих же проводников, значение электрического тока в каждом из них будет различным, а напряжение на концах – одинаковым. В этом случае для расчетов больше подойдет формула Q = (U 2 /R)t.

Количество теплоты, выделяемое проводником, будет обратно пропорционально его проводимости.

Таким образом, закон Джоуля — Ленца широко используется для расчетов установок электрического освещения, различных отопительных и нагревательных приборов, а также других устройств, связанных с преобразованием электрической энергии в тепловую.

Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока

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.

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.

  Капсула для сна своими руками

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.

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.

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

Тепловой закон Джоуля-Ленца | У электрика.ру

Передача электричества во время движения тока в другую энергию происходит на молекулярном уровне. Во время подобного процесса температура проводника повышается на определенную величину. Тепловой закон Джоуля-Ленца описывает данное явление взаимодействия атомов и ионов токопроводника с электронами тока.

Свойства электроэнергии

Во время движения по проводнику из металла наблюдается сталкивание электронов с множеством хаотично расположенных посторонних частиц. Периодически в результате соприкосновения из нейтральной молекулы выделяются новые электроны. Происходит образование из молекулы положительного иона, а в электроне пропадает кинетическая энергия. Иногда встречается и второй вариант – образование молекулы нейтрального вида благодаря соединению положительного иона и электрона.

Все эти процессы сопровождаются расходованием определенного количества энергии, превращающейся далее в тепло. Преодоление сопротивления в ходе всех этих движений определяет затраты энергии и превращение работы, необходимой для этого, в тепло.

Параметры R идентичны показателям стандартного сопротивления. В той или иной степени в тепло преобразуется какой-то объем энергии при прохождении тока через любой проводник. Именно такое превращение рассматривается законом Джоуля-Ленца.

Формула и ее составляющие

Переход во внутреннюю энергию проводника результатов работы тока подтвержден многочисленными опытами. После накопления критического объема выполняется отдача избытка энергии окружающим телам с нагреванием проводника.

Классическая формула расчетов для данного явления:

A=U*I*t

Берем Q для обозначения количества выделяемой теплоты и подставляем его вместо А. Теперь в получившемся выражении Q= U*I*t заменяем U=IR и выводим классическую формулу Джоуля-Ленца:

В схемах с последовательным соединением для расчетов использование этой основной формулы будет самым удобным методом. В этом случае во всех проводниках сила тока всегда остается одинаковой. Выделенный объем тепла пропорционален сопротивлению каждого из имеющихся проводников.

А вот при параллельном подключении одинаковым будет напряжение на концах, а номинальное значение электротока в каждом элементе существенно отличается. Можно утверждать, что имеется обратная пропорциональность между количеством теплоты и проводимостью отдельно взятого проводника. Здесь более уместной становится формула:

Q = (U2/R)t

Практические примеры явления теплового действия тока

Многие исследователи и ученые занимались изучением особенностей протекания электричества. Но наиболее впечатляющие результаты получили российский ученый Эмилий Христианович Ленц и англичанин Джеймс Джоуль. Независимо друг от друга был сформулирован закон, с помощью которого производилась оценка получаемого в процессе действия электричества на проводник тепла. Итоговое выражение получило название в честь его авторов.

На нескольких примерах можно уяснить природу и характеристики теплового воздействия тока.

Обогревательные приборы

Функцию нагревания в конструкции подобных устройств выполняет металлическая спираль. При необходимости нагрева воды важно соблюсти баланс между параметрами сетевой энергии и тепловым обменом. Установка спирали выполняется изолировано.

Различными способами решаются задачи по минимизации потерь энергии. Один из вариантов – повышение напряжение, но он чреват снижением уровня эксплуатационной безопасности линий.

Применяется и методика подбора проводов, потери тепла в которых зависят от свойств различных металлов и сплавов. Изготовление спиралей выполняется из предназначенных для работы с высокими нагрузками материалов.

Лампа накаливания

Открытие закона Джоуля-Ленца способствовало быстрому прогрессу электротехники. Особенно показательным остается пример его использования для осветительных элементов.

Внутри подобной лампочки протягивается нить из вольфрама. Весь процесс основан на высоком удельном сопротивлении и тугоплавкости этого металла.

Трансформация энергии в тепловую вызывает эффект нагревания и свечения спирали. Минусом всегда остается расходование основного объема энергии на нагревание, а само свечение выполняется за счет ее небольшой части.

Для более точного понимания данного процесса вводится такое понятие, как коэффициент полезного действия, с помощью которого определяется эффективность рабочего процесса.

Электрическая дуга

В этом случае мы говорим о мощном источнике света и способе сваривания конструкций из металла.

Принцип протекания подобного процесса – подключение к паре угольных стержней источника тока большой мощности и минимального напряжения с последующим контактом этих элементов.

Бытовые предохранители

Для обеспечения безопасности при использовании электроцепей применяются специальные устройства. Главным элементом в таких предохранителях будет легкоплавкая проволока. Она вкручена в фарфоровом корпусе, который вставляется в патрон.

Являясь частью общей цепи, такой проводник при резком возрастании выделения тепла плавится и размыкает сеть.

Физика 8 класс: закон Джоуля-Ленца

Подробное изучение прохождения электричества по проводнику и происходящего при этом нагревания изложено в школьной программе. На практических примерах показаны все нюансы, влияющие на величину теплового действия тока.

План проведения учебного занятия обычно строится по следующей схеме:

  1. Необходимые, для демонстрации зависимости объема тепла от сопротивления и силы тока, опыты.
  2. Детальное изучение закона Джоуля-Ленца, его основной формулы и значения всех ее составляющих.
  3. Исторические факты, исключающие вероятность плагиата со стороны обоих авторов.
  4. Подведение общих итогов урока.
  5. Практическое применение для выполнения расчетов.
  6. Решение задач на основе полученной информации.

Закрепление материала происходит во время выполнения домашних заданий по оценке количества тепла, выделяемого в ходе протекания тока по проводнику с обозначенными параметрами.

Поделиться ссылкой:

Похожее

ЗАКОН ЛЕНЦА – ДЖОУЛЯ — Студопедия

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, буквойQ (Дж), силу тока, протекающего по проводнику - I, сопротивление проводника -Rи время, в течение которого ток протекал по проводнику -t, то закону Ленца - Джоуля можно придать следующее выражение:
Q = I Rt.
Так какI = U/Rи R = U/I, тоQ = (U /R) t = UIt.

НАГРЕВАНИЕ ПРОВОДНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ.
РАСЧЁТ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ.

На нагревании проводников электрическим током основано устройство
электрического освещения, электронагревательных приборов, электрических печей, измерительной и медицинской аппаратуры различных типов и т. д.

Из всех видов искусственного освещения наибольшее распространение получила электрическая лампа накаливания, изобретенная А. Н. Лодыгиным в 1873 г.
В такой лампе проводник под действием тока нагревается до белого каления и вследствие этого излучает свет.
Основными частями современной лампы накаливания являются нить накала и стеклянный баллон (колба).
Материалом для изготовления нити накала осветительных ламп служит вольфрам
(с примесью оксида тория и других элементов). Этот металл обладает высокой
температурой плавления (3660°) и большой механической прочностью.


Электрическое нагревание проводников не всегда оказывает полезное влияние.
В проводах линий электропередач вследствие сильного нагрева их при больших
токах может создаваться опасность возникновения пожаров.
Во избежание чрезмерного нагрева линейных проводов, а также различных
обмоток электрических машин и аппаратов из изолированной проволоки для электрической аппаратуры установлены нормы максимальных значений сил токов, пропускаемых по данному проводу или обмотке.

Ток, при котором устанавливается наибольшая допустимая температура провода, называется допустимым током. Наибольшая допустимая температура зависит от
изоляции провода и способа его прокладки.

Расчет проводов по формулам, основанным на законах нагрева, очень сложен.
На практике допустимое для данной силы тока сечение провода определяется по
таблицам допустимых длительных токовых нагрузок на провода и кабели,
приведенным в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Поперечное сечение провода, мм.кв Допустимый ток в проводах, А
Медные Аллюминиевые
0.5 1 2.5 4 6 10 25 50 11 17 30 41 50 80 140 215 - - 24 32 36 55 105 165

Провод выбирается такого сечения, чтобы допустимый ток его был равен или
больше заданного или расчетного тока.
Учтите, из ряда предпочтительных величин сечений (0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6 мм? и т. д.)
для алюминиевых проводов сечение выбирают на ступень выше, чем для медных,
так как их проводимость составляет примерно 62% от проводимости медных.

Например, если по расчетам нагрузки для меди нужна величина сечения 2,5 мм?,
то для алюминия следует брать 4 мм?, если же для меди нужно 4 мм?, то для алюминия - 6 мм? и т. д.

Помимо нагрева проводов ток, проходя по ним, создает падение напряжения, так как провода обладают сопротивлением. Если расстояние между источником энергии и потребителем L, то длина двух проводов, соединяющих источник энергии с потребителем, равна2L.

Сопротивление проводов сечением S из материала с удельным сопротивлением р равно R = р(2L/S), a падение напряжения в проводах

определение, практическое значение 🚩 закон джоуля ленца формулировка 🚩 Естественные науки


Закон Джоуля-Ленца определяет количество теплоты, выделяющейся в проводнике, обладающим сопротивлением за время t, при прохождении через него электрического тока.

Q = a*I*2R*t, где
Q - колическтво выделяемой теплоты (в Джоулях)
a - коэффициент пропорциональности
I - сила тока ( в Амперах)
R - Сопротивление проводника (в Омах)
t - Время прохождения (в секундах)

Закон Джоуля-Ленца объясняет, что электрический ток — это заряд, который перемещается под действием электрического поля. При этом поле совершает работу, а ток обладает мощностью и выделяется энергия. Когда эта энергия проходит по неподвижному металлическому проводнику, то она становится тепловой, так как направлена на нагревание проводника.

В дифференциальной форме закон Джоуля-Ленца выражается как объемная плотность тепловой мощности тока в проводнике будет равна произведению удельной электрической проводимости на квадрат напряженности электрического поля.


Лампы накаливания были придуманы в 1873 году русским инженером Лодыгиным. В лампах накаливания, как и в электронагревательных приборах, применяется закон Джоуля-Ленца. В них используют нагревательный элемент, который является проводником с высоким сопротивлением. За счет этого элемента можно добиться локализованного выделения тепла на участке. Выделение тепла будет появляться при повышении сопротивления, увеличении длины проводника, выбором определенного сплава.

Одной из областей применения закона Джоуля-Ленца является снижение потерь энергии.
Тепловое действие силы тока ведет к потерям энергии. При передаче электроэнергии, передаваемая мощность линейно зависит от напряжения и силы тока, а сила нагрева зависит от силы тока квадратично, поэтому если повышать напряжение, при этом понижая силу тока перед подачей электроэнергии, то это будет более выгодно. Но повышение напряжения ведет к снижению электробезопасности. Для повышения уровня электробезопасности повышают сопротивление нагрузки соответственно повышению напряжения в сети.

Также закон Джоуля-Ленца влияет на выбор проводов для цепей. При неправильном подборе проводов возможен сильный нагрев проводника, а так же его возгорание. Это происходит когда сила тока превышает предельно допустимые значения и выделяется слишком много энергии. При правильном подборе проводов для электрических цепей стоит следовать нормативным документам.

Закон Джоуля-Ленца

Эмиль Христианович Ленц (1804 - 1865) - российский известный 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, открыли 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 сохраняется в проводнике без изменений.

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 Ом, а время - в секундах, то k численно равно 0.24. Это означает, что ток в 1a обеспечивает в проводнике с сопротивлением 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 основании закона Ома

I = U / R,

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

Q = (U² / R) t .

Удобно использовать формулу Q = l2Rt для расчета количества тепла, выделяемого при последовательном соединении, поскольку 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.

Закон Джоуля

- Введение, определение, уравнения и часто задаваемые вопросы

Определение закона Джоуля

Когда электрический ток течет по цепи, он увеличивает внутреннюю энергию проводника, что вызывает столкновение электронов с атомами проводника, что приводит к выделению тепла.Чтобы измерить количество тепла, выделяемого в результате этих столкновений, английский физик Джоуль ввел закон Джоуля.

Закон Джоуля, когда электрический ток проходит через проводник, выделяется тепло H, которое прямо пропорционально сопротивлению R проводника, времени t, в течение которого течет ток, и квадрату величины тока I Математически это представлено как H ∝ I² .Rt.

Уравнение закона нагрева Джоуля

(изображение будет скоро загружено)

Закон Джоуля математически представлен следующим уравнением

  1. Тепло, выделяемое в проводнике из-за прохождения электрического тока через него, изменяется прямо пропорционально квадрат величины тока, когда сопротивление проводника и время протекания электрического тока постоянны.

H i²

т.е. H i² [Когда R и t постоянны]

  1. Количество тепла, выделяемого в проводнике из-за протекания электрического тока через него, прямо пропорционально сопротивлению, обеспечиваемому проводник, когда время протекания и величина тока постоянны.

т.е. H ∝ R [Когда i и t постоянны]

  1. Тепло, выделяемое в проводнике из-за протекания тока, прямо пропорционально продолжительности протекания тока, когда электрическое сопротивление и величина ток постоянный.

ie H ∝ t [Когда i и t постоянны]

Если эти три условия объединить, результирующая обобщенная формула будет иметь вид

H ∝ i².Rt [Когда i, R и t все переменные]

H = \ [\ frac {1} {J} \]. I².Rt [∵ J - постоянная Джоуля]

Где H - выделяемое тепло, а его единица СИ - Джоуль, i - ток, протекающий в для проводника t - время протекания тока, а J - константа пропорциональности, известная как механический эквивалент тепла Джоуля.

Механический эквивалент тепла определяется как количество единиц работы, которое необходимо выполнить системе, чтобы произвести тепло в единицу количества. Величина механического эквивалента тепла зависит от величины работы, выполняемой системой, и производимого ею тепла. Экспериментально было обнаружено, что J = 4,2 джоуля / кал (и 1 джоуль = 107 эрг) = 1400 фут-фунт / CHU = 778 фут-фунт / B Th U. Эти значения дают точные значения, намного точнее реальных. во время экспериментов тепловых расчетов.

Закон Ленца | Что, о чем, история, формула, приложения, пример, кто это предложил

Физика

Закон Ленца , также называемый законом Ленца-Фарадея, используется в электромагнетизме и позволяет определять направление индуцированного тока. Это можно сформулировать следующим образом: изменение состояния электромагнитной системы вызывает явление, эффекты которого имеют тенденцию противодействовать этому изменению . Генрих Фридрих Ленц, физик немецкого происхождения, в 1834 году предположил, что индуцированные напряжения будут противодействовать ощущению изменения, создаваемому магнитным потоком, который их производит, с целью создания закона, по которому рассматривается сохранение электрической энергии.

Что такое закон Ленца?

Закон Ленца связан с электромагнитной областью , так как его подход основан на соотношении изменений или напряжений, вызванных изменениями свойств магнитного потока, из которых эти изменения представлены в направлении, противоположном потоку, который их производит. В честь своего создателя закон Ленца носит его фамилию. Физик Генрих Ленц сформулировал его в начале 19 века с целью сохранения энергии.

О законе Ленца

Цель закона Ленца - предсказать направление электродвижущей силы, генерируемой в электрической цепи. Это происходит из-за того факта, что генерируемая электродвижущая сила (или направление тока) такова, что ее магнитные последствия противодействуют или отталкивают изменение потока магнитного поля, в котором оно создается.

Этот магнитный поток нарастает по спирали, и обнаруживается электрический ток, который может генерировать магнитное поле с отрицательным магнитным потоком, которое постепенно уменьшается с увеличением первоначального провисания.

Кто предложил закон Ленца?

Закон Ленца назвал так тот, кто его создал, Генрих Фридрих Ленц , физик немецкого происхождения, изучавший химию и физику . Этот ученый сначала сосредоточился на изучении климатических условий, до 1831 года, когда он решил сосредоточиться на изучении электромагнетизма, сделав наиболее значительный вклад за всю свою карьеру: «Чувство токов или наведенной электродвижущей силы таково, что оно всегда в противоположность причине, которая его порождает, то есть к изменению потока ».

Таким образом, это завершает теорию, представленную Фарадеем, в одной из наиболее важных ассоциаций с развитием физики.

История

Генрих Фридрих Ленц посвятил себя физике и химии на протяжении всей своей карьеры, став профессором, а затем ректором Университета и Академии наук города Санкт-Петербурга. Вначале он изучал эффект Пельтье , проводимость металлов и изменение электрического сопротивления в зависимости от температуры.Ленц изучает электрическую проводимость , а затем обнаруживает, что такое эффект Джоуля в настоящее время, добиваясь на его основе исследования независимости электрических колебаний , в обмене опытом и выводами, которые позволяют ему хорошо сформулировать -известен закон Ленца 1834 г. . Таким образом, Ленц вносит свой вклад в важный прогресс в электромагнетизме, давая возможность определять смысл и направление изменения потоков энергии.

Формула

Закон Ленца математически выражается следующим образом:

  • E означает ЭДС (электродвижущая сила).
  • N представляет собой количество спиралей.
  • ∆ϕ представлен на веберах и представляет поток магнитной индукции.
  • ∆t представляет время, выраженное в секундах.

Следует отметить, что знак - указывает на то, что полярность напряжения такова, что оно противодействует причине, вызвавшей его.

Применение Закона Ленца

Alterna

Тепловое воздействие тока: закон Джоуля-Ленца, примеры

Двигаясь в любом проводнике, электрический ток дает ему некоторую энергию, из-за чего проводник нагревается. Передача энергии осуществляется на уровне молекул: в результате взаимодействия текущих электронов с ионами или атомами проводника часть энергии остается в последнем.

Тепловое воздействие тока приводит к более быстрому перемещению частиц проводника.Затем его внутренняя энергия увеличивается и превращается в тепловую энергию.

Расчетная формула и ее элементы

Тепловое воздействие тока подтверждается различными экспериментами, в которых работа тока превращается во внутреннюю проводящую энергию. Последний увеличивается. Затем проводник отдает его окружающим телам, то есть передача тепла происходит с нагревом проводника.

Формула расчета в этом случае следующая: A = U * I * t.

Количество тепла можно обозначить Q. Тогда Q = A или Q = U * I * t. Зная, что U = IR, мы получаем Q = I * R * t, что было сформулировано в законе Джоуля-Ленца.

Закон теплового действия тока - закон Джоуля-Ленца

Проводник, по которому течет электрический ток, изучали многие ученые. Однако наиболее заметных результатов добились Джеймс Джоуль из Англии и Эмилия Христианович Ленц из России. Оба ученых работали по отдельности и выводили результаты экспериментов независимо друг от друга.

Они вывели закон, который позволяет нам оценить тепло, получаемое в результате воздействия тока на проводник. Это называлось законом Джоуля-Ленца.

Рассмотрим на практике тепловое воздействие тока. Возьмем следующие примеры:

  1. Обычная лампочка.
  2. Приборы отопительные.
  3. Предохранитель в квартире.
  4. Электрическая дуга.

Лампа накаливания

Тепловое воздействие тока и открытие закона способствовали развитию электротехники и расширению возможностей использования электротехники

Законы / Определения / Формулы

  • Ресурс исследования
  • Исследовать
    • Искусство и гуманитарные науки
    • Бизнес
    • Инженерная технология
    • Иностранный язык
    • История
    • Математика
    • Наука
    • Социальная наука
    Лучшие подкатегории
    • Продвинутая математика
    • Алгебра
    • Основы математики
    • Исчисление
    • Геометрия
    • Линейная алгебра
    • Предалгебра
    • Предварительный камень
    • Статистика и вероятность
    • Тригонометрия
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Астрономия
    • Астрофизика
    • Биология
    • Химия
    • Науки о Земле
    • Наука об окружающей среде
    • Здравоохранение
    • Физика
    • другое →

определение закона Джоуля | Словарь английских определений

джоуль
n производная единица работы или энергии в системе СИ; работа, выполняемая, когда точка приложения силы в 1 ньютон перемещается на расстояние 1 метр в направлении силы.1 джоуль эквивалентен 1 ватт-секунде, 107 эрг, 0,2390 калории или 0,738 фут-фунту (символ) J
(C19: назван в честь Дж. П. Джоуля)

Джоуль
n Джеймс Прескотт. 1818-1889 гг., Английский физик, который оценил механический эквивалент тепла и внес вклад в изучение тепла и электричества

Эффект Джоуля
n (Физика)

1 Производство тепла в результате протекания тока через проводник
См. → Закон Джоуля

2 Увеличение длины некоторых ферромагнитных материалов при продольном намагничивании

Закон Джоуля
n

1 (Физика) принцип, согласно которому тепло, выделяемое электрическим током, равно произведению сопротивления проводника, квадрата тока и времени, в течение которого он течет

2 (Термодинамика) принцип, согласно которому при постоянной температуре внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема.Реальные газы изменяют свою внутреннюю энергию с увеличением объема в результате межмолекулярных сил
(C19: назван в честь Дж. П. Джоуля)

Эффект Джоуля-Томсона
n изменение температуры теплоизолированного газа, когда он проходит через небольшое отверстие или пористый материал. Для каждого газа существует температура инверсии, выше которой изменение положительно, а ниже - отрицательно (также называется). Эффект Джоуля-Кельвина
(C20: назван в честь Дж.П. Джоуль и сэр Уильям Томсон, первый барон Кельвин)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *