Закон Джоуля-Ленца | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Загрузка…

Особенно тщательные исследования бы­ли выполнены для установления количества теплоты, которое выделяется в проводниках при прохождении тока. Английский физик Джеймс Прескотт Джоуль (1818—1889) в 1841 г. и независимо от него русский физик Эмилий Христианович Ленц (1804—1865) в 1842 г. установили, что

количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохож­дении в нем тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и вре­мени прохождения тока:

Q = I²RΔt.

Этот вывод в науке получил название закона Джоуля-Ленца, а полученная форму­ла является его математическим выражением.

В наиболее общем виде закон Джоуля-Ленца можно получить, если установить, какая энергия выделяется в единице объема проводника за единицу времени (

плотность тепловой мощности):

w = Q / VΔt.

Джоуль Джеймс Прескотт

Ленц Эмилий Христианович

Джоуль Джеймс Прескотт (1818 — 1889) — английский физик, член Лондонского королевского общества с 1859 г. По­лучил домашнее образование; первые уроки по физике с ним провел Джон Дальтон. Написал выдающиеся работы по теплоте и электромагнетизму, один из первооткрывателей закона сохране­ния энергии, в 1841 г. (независимо от Э. X. Ленца) открыл закон, который называется законом Джоуля—Ленца.

Ленц Эмилий Христианович (1804 — 1865) — русский физик, член Петербург­ской АН с 1830 г. Учился в Дерптском университете, а в 1836 г. возглавил ка­федру физики и физической географии Петербургского университета, с 1840 г. — декан физико-математического факульте­та, а с 1863 г. — ректор. Преподавал также в морском корпусе, Михайловской артил­лерийской академии, педагогическом ин­ституте. В 1833 г. установил правило для определения направления индукционного тока (закон Ленца), а в 1842 г. (независимо от Джоуля) — закон теплового действия электрического тока.

Загрузка…

Необходимо величины, характеризующие проводник и электрическое поле в нем в целом (сопротивление проводника R, силу тока в нем I), выразить через величины, характеризующие вещество проводника в каж­дой его точке (удельное сопротивление или удельная электропроводимость — ρ или σ) и электрическое поле в каждой точке про­водника (напряженность поля E).

Рис. 5.15. Проводник с током

Рассмотрим проводник (рис. 5.15) дли­ной l, площадью поперечного сечения S, удельное сопротивление которого ρ (удель­ная электропроводимость σ), в котором су­ществует ток силой I.

Сопротивление такого проводника R = ρ • l / S, объем — V = S • l, сила тока I = j • S, где j — плотность тока, определяющаяся через на­пряженность электрического поля E: Материал с сайта http://worldofschool.ru

j =

σE или j = (1 / ρ) • E.

Подставляем необходимые данные в фор­мулу для определения плотности тепловой мощности w.

w = Q / VΔt = σ²E²S²lΔt / SlSΔtσ = σE².

w = σE² или w = (1 / ρ) • E².

В этом случае закон Джоуля-Ленца фор­мулируется так:

плотность тепловой мощнос­ти в проводнике с током равна произведению удельной электропроводимости вещества про­водника на квадрат напряженности электри­ческого поля проводника в данной точке.

На этой странице материал по темам:

• Краткий доклад о ленце по физике

• Закон джоуля ленца кратко

• Закон ленца фищика

• Закон джоуля ленца реферат

• Реферат на тему открытие закона джоуля и ленца

Вопросы по этому материалу:

• Сформулируйте закон Джоуля-Ленца?

• Что такое плотность тепловой мощности в проводнике?

• Как формулируется закон Джоуля-Ленца через удельную элект­ропроводимость (или удельное сопротивление) проводника и напряженность электрического поля в каждой точке провод­ника с током?

Материал с сайта http://WorldOfSchool.ru

Закон Джоуля-Ленца — СИБЭЛЕКТРОТЕХНИК

Джоулем и Ленцем независимо друг от друга опытным путем было установлено, что электрический ток, проходя через проводник, выделяет теплоту.

Количество выделяемой током теплоты пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. В настоящее время это положение непосредственно вытекает из всей трактовки явлений электрического тока и является формулировкой закона сохранения энергии для электрического тока. Оно может быть выведено на основании ранее рассмотренных нами соотношений. Если на концах проводника действует напряжение U = φa-φb, величина которого определяется нами как работа, совершаемая при перенесении единицы заряда от одного конца проводника к другому, то это напряжение находится в следующем соотношении с величиной проходящего через проводник тока

U = Ir,

где r—сопротивление проводника, зависящее от его материала и геометрических размеров.

При токе I заряд, прошедший через проводник за время t, будет равен Q = It, а соответствующая затраченная работа, перешедшая в теплоту, будет равна

W = UQ = UIt = I²rt. (14,1)

Если I измерять в амперах, г—в омах, t — в секундах, то затраченная работа будет выражена в джоулях. Если мы хотим выразить перешедшую в теплоту электрическую энергию в тепловых единицах (малых калориях), то так как

1J = lWsec = 0,24 cal

(один джоуль равен 0,24 малых калорий), мы соответствующее число джоулей должны умножить на 0,24.
Количество энергии, поглощаемой проводником в единицу времени при прохождении через него тока, или мощность, переходящая в теплоту, выражается в электрических единицах через

P=W/t=UQ/t = UI = I²r, (14,2)

произведение напряжения на ток или квадрата тока на сопротивление.
Выделяемое током тепло называют джоулевым теплом (хотя тепло всегда остается теплом независимо от его происхождения), а соотношение (14,2) Р=I²r — выражением закона Джоуля-Ленца.
Выделяемая током теплота нагревает проводник, и температура проводника повышается до тех пор, пока не установится равновесие между теплом, выделяемым током, и теплом, отдаваемым во внешнюю среду.

Согласно закону Ньютона отдаваемая в единицу времени теплота пропорциональна разности температур t° проводника и окружающей среды и величине охлаждающей поверхности проводника Sохл. Если k — коэффициент теплоотдачи, то мы можем написать

 представляют собой плотности тока, т. е. ток, приходящийся на единицу сечения проводника. Отсюда следует, что при одинаковом повышении температуры допускаемые плотности тока обратно пропорциональны квадратным корням из диаметров.

Найти:

СЕРТИФИКАТ ISO 9001-2015

ВОЗМОЖНО ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

ШКАФ ДЛЯ МУПР1 и МУРБ1

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОДАЧИ

НОВОСТИ

ГАЛЕРЕЯ

ПРОДАЁМ

КОМПЛЕКТУЮЩИЕ В НАЛИЧИИ

ЦИТАТЫ

Электричество должно быть таким же дешевым, как кислород, потому что его нельзя уничтожить /Томас Эдисон/

Выберите себе работу по душе, и вам не придётся работать ни одного дня в своей жизни. /Конфуций/

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Недавно опубликованные статьи

Недавно опубликованные статьи

• Полунеявный решатель с общей памятью для процессов гидродинамической нестабильности ()

  Аугусто Кильбович, Диего Фернандес, Адриана Саал, Клаудио Эль Хаси, Карлос Виг

  Open Journal of Fluid Dynamics Vol. 13 No.1, 24 марта 2023 г.

  DOI: 10.4236/ojfd.2023.131003 31 загрузка  158 просмотров

• Обсуждение повествования о совместном продвижении обоих полов во главе с материнством — на примере «Моя сестра» и «Все о моей матери»()

  Лунго Тянь, Юэ Ху

  Достижения в области журналистики и коммуникаций Том 11 № 1, 24 марта 2023 г.

  DOI: 10.4236/ajc.2023.111005 6 загрузок  47 просмотров

• Кардиотокография при госпитализации: ее роль в прогнозировании перинатального исхода в срок, неосложненных (низкий риск) беременных со спонтанными родами ()

  Edirisurye Arachchige Дилан Тхаринду

  Открытый журнал акушерства и гинекологии Том 13 № 3, 24 марта 2023 г.

  DOI: 10.4236/ojog.2023.133048 6 загрузок  40 просмотров

• Прогрессирующие характеристики ВИЧ-инфекции у пожилых людей в когорте отделения внутренних болезней университетской больницы Points G, Бамако. Мали()

  Абдулай Мамаду Траоре, Гаран Дабо, Мамаду Сиссоко, Шарль Дара, Дженебу Траоре, Ибрагим Долло, Джибрил Си, Ассету Сухо, Мамаду Дембеле, Дауда Кассум Минта, Абдель Кадер Траоре, Хамар Алассан Траоре

  Достижения в области инфекционных заболеваний Том 13 № 1, 24 марта 2023 г.

  DOI: 10.4236/помощь.2023.131012 12 загрузок  64 просмотров

• Эпидемиологический, клинический, бактериологический профиль инфекции мочевыводящих путей в отделении внутренних болезней больницы Фусейни Дау в Кайесе (9)

  Сангаре Дрисса, Мамаду Сиссе Секу, Гиндо Юссуф, Абдулайе Диавара, Диаките Ниагале, Боли Берте Брехима, Кейта Кали, Исса Диалло, Траоре Дженебу, Кая Ассету Соуко

  Открытый журнал внутренних болезней Том 13 № 1, 24 марта 2023 г.

  DOI: 10.4236/ojim.2023.131007 6 загрузок  39 просмотров

• Этиологический и эволюционный профиль анемии у пациентов, госпитализированных в отделение внутренних болезней больницы Fousseyni Daou в Кайесе()

  Сангаре Дрисса, Мамаду Сиссе Секу, Гиндо Юссуф, Абдулайе Диавара, Диаките Ниагале, Боли Берте Брехима, Кейта Кали, Исса Диалло, Траоре Дженебу, Соуко Кая Ассету

  Открытый журнал внутренних болезней Том 13 № 1, 24 марта 2023 г.

  DOI: 10.4236/ojim.2023.131006 9 загрузок  45 просмотров

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Бесплатные информационные бюллетени SCIRP

Copyright © 2006-2023 Scientific Research Publishing Inc. Все права защищены.

Вершина

Закон Джоуля — Эффект Джоуля или Тепловой Эффект Тока

Английский физик Джеймс Прескотт Джоуль открыл закон Джоуля (также известный как эффект Джоэла, закон Джоуля-Ленца или первый закон Джоуля) в 1840-43 гг., который показывает соотношение между током, теплом и сопротивлением в определенное время, т.е. когда ток течет через материал, он выделяет в нем тепло.

Содержание

Закон Джоуля

Закон Джоуля гласит, что «Если «I» ток в амперах протекает через резистор «R» в течение «t» секунд, то количество выполненной работы (преобразование электрической энергии в тепловой энергии) равна

Работа выполнена = Heat = I ² RT… Joules

или

WD = HEAT = VIT… Joules… (∴ R = V/I)

или

WD… (∴ R = V/I)

или

WD… (∴ R = V/I) = Теплота = Вт    …     Джоули      …     (∴ Вт = VI)

или

WD = Heat = V ² t/R      …     Джоули      …     (∴ I = V/R)

Совершенная работа – это количество тепловой энергии, преобразованной из электричества, которое рассеивается в воздухе. В этом случае произведенное количество тепла можно рассчитать, используя следующие формулы и уравнения.

Количество произведенного тепла = H = выполненная работа / механический эквивалент тепла = WD/J

Где:

• Дж = 4187 Дж/ккал  = 4200 Дж/ккал (приблизительно)
• ∴ H = I ² Rt / 4200 ккал = VIt / 4200 ккал = Wt / 4200 ккал = V ² t / 4200 ккал

Одна килокалория (ккал) – это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного килограмма (кг) воды на один градус по Цельсию (1°C).

Related Posts

• Законы электростатики Кулона на примере
• Законы магнитной силы Кулона – формула и решение Пример

Нагревающий эффект тока

Практически все мы сталкивались с тем, что когда ток течет по проводнику или кабелю и проводу, он потом нагревается. Причина этой сцены заключается в том, что когда ток течет по проводнику, приложенная электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию, которая увеличивает температуру проводника.

Мы знаем, что поток электронов в веществе называется электрическим током. Дрейфующие электроны в веществе сталкиваются друг с другом и электронами атомов молекул в веществе. Столкновение электронов производит тепло. Вот почему при протекании электрического тока в веществе выделяется тепло. Этот эффект известен как нагревательный эффект тока.

Тепло, выделяемое электрическим током, зависит от количества тока и материала этого вещества. Например,

Электрический ток производит больше тепла в изоляторах (материалы, которые сильно препятствуют прохождению тока в нем, например, вольфрам, нихром), в то время как количество тепла, выделяемое при протекании тока в проводниках (материалах, в которых ток течет очень легко из-за с меньшим или почти пренебрежимо малым сопротивлением (например, золото, медь, алюминий) меньше, чем у изоляторов).

Похожие сообщения:

• Закон электромагнитной индукции Фарадея
• Закон электромагнитной индукции Ленца

Почему от тепла светится элемент обогревателя, а не шнур обогревателя?

Как правило, нагревательный элемент обогревателей изготавливается из нихрома с очень высоким сопротивлением. Когда к нагревательному элементу через проволоку прикладывается напряжение питания, материал сильно сопротивляется потоку электронов в нем. Из-за дрейфа электронов внутри нагревательного материала электроны сталкиваются с электронами в атомах материала. Это непрерывное столкновение электронов нагревает и светит нагревательный элемент, который дополнительно обеспечивает тепловую энергию. Простыми словами, нагревательный элемент из нихрома преобразует электрическую энергию в тепловую. Весь этот процесс известен как нагревательный эффект тока.

С другой стороны, шнур, подключенный к обогревателю, выполнен из проводника, по которому легко протекает ток без заметного сопротивления. Поэтому светится только нагревательный элемент, а не кабель нагревателя.

Похожие сообщения:

• Правило левой руки Флеминга и правило правой руки Флеминга
• Правило большого пальца правой руки, правило штопора и правило конца или часов

Решенный пример по закону Джоуля теплового действия тока

Пример:

Электрический нагреватель содержит 1,6 кг воды при 20°C. Для повышения температуры до 100°C требуется 12 минут. Примем потери на излучение и нагрев котла равными 10 кг-калорий. Найдите номинальную мощность обогревателя.

Раствор

Теплота, необходимая для повышения температуры 1,6 кг воды до точки кипения = 1,6 x 100 x 1 x (100 – 20) кал.

= 128000 кал.

Потеря тепла = 10 x 1000 = 10000 кал.

Общая теплота = 128000) + 10000 = 138000 кал.

Произведенное тепло = Wt = (Вт x 12 x 60) / 4,2 кал.

Произведенное тепло = тепло, полученное нагревателем, т.е.

• Сообщение по теме: Почему светится нагревательный элемент, а не шнур обогревателя?

Применение эффекта Джоуля или теплового эффекта тока

Закон Джоуля или тепловой эффект электрического тока используются во многих бытовых и промышленных применениях. Ниже приведены приборы и устройства, использующие действие электрического тока.

• Электронагреватели, печи, водонагреватели и нагревательные элементы
• Электрический утюг для одежды
• Электрическая плита
• Электросварка
• Пищевая промышленность
• Нить накала ламп накаливания и электрических лампочек
• ИК-тепловизион (ИК-термография (ИКТ) лампочки накаливания
• Нагреватели сопротивления, обогреватели (электрические радиаторы), погружные нагреватели Нагреватели PTC, патронные нагреватели и тепловентиляторы
• Фены
• Паяльник
• Плавкие предохранители и плавкие элементы

Помимо этих полезных применений нагревательного эффекта тока, есть и некоторые недостатки, такие как потери электроэнергии (I ² R) в линиях электропередач HVAC (переменного тока высокого напряжения) из-за того, что есть некоторое сопротивление материала линий электропередач.