Site Loader

Закон Джоуля Ленца | Все формулы

Сообщение от администратора:

Ребята! Кто давно хотел выучить английский?
Переходите по моей ссылке и получите два бесплатных урока в школе английского языка SkyEng! 
Занимаюсь там сам — очень круто. Прогресс налицо.

В приложении можно учить слова, тренировать аудирование и произношение.

Попробуйте. Два урока бесплатно по моей ссылке!
Жмите СЮДА

Закон Джоуля Ленца — Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

Закон Джоуля Ленца в интегральной форме в тонких проводах:


Если сила тока изменяется со временем, проводник неподвижен и химических превращений в нем нет, то в проводнике выделяется тепло.

Закон Джоуля Ленца — Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля

Преобразование электрической энергии в тепловую широко используется в электрических печах и различных электронагревательных приборах. Тот же эффект в электрических машинах и аппаратах приводит к непроизвольным затратам энергии (потере энергии и снижении КПД). Тепло, вызывая нагрев этих устройств, ограничивает их нагрузку; при перегрузке повышение температуры может вызвать повреждение изоляции или сокращение срока службы установки.

В формуле мы использовали :

— Количество теплоты

— Заряд

— Работа тока

— Напряжение в проводнике

— Сила тока в проводнике

— Время

— Промежуток времени

— Сопротивление

— Мощность выделения тепла в единице объёма

— Плотность электрического тока

— Напряжённость электрического поля

— Проводимость среды

Закон Джоуля Ленца | Все Формулы

    \[ \]

Закон Джоуля Ленца — Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

    \[\Large Q=A=Uq=UIt=I^2Rt=\frac{U^2}{R}t\]

Закон Джоуля Ленца в интегральной форме в тонких проводах:

    \[\Large Q=\int_{0}^{t}{RI^2 dt} \]

Если сила тока изменяется со временем, проводник неподвижен и химических превращений в нем нет, то в проводнике выделяется тепло.

Закон Джоуля Ленца — Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля

    \[\large     w = \vec j \cdot \vec E = \sigma E^2\! \]

Закон Джоуля Ленца

Преобразование электрической энергии в тепловую широко используется в электрических печах и различных электронагревательных приборах. Тот же эффект в электрических машинах и аппаратах приводит к непроизвольным затратам энергии (потере энергии и снижении КПД). Тепло, вызывая нагрев этих устройств, ограничивает их нагрузку; при перегрузке повышение температуры может вызвать повреждение изоляции или сокращение срока службы установки.

В формуле мы использовали :

Q — Количество теплоты

q — Заряд

A — Работа тока

U — Напряжение в проводнике

I — Сила тока в проводнике

t — Время

    \[dt\]

— Промежуток времени

R — Сопротивление

w — Мощность выделения тепла в единице объёма

    \[\vec j\]

— Плотность электрического тока

    \[\vec E\]

— Напряжённость электрического поля

    \[\sigma \]

— Проводимость среды

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

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 = I2Rt

Поскольку A = Q, то и

Q = I2

Rt

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

Правило Ленца — это… Что такое Правило Ленца?

Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит:

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток.

Сивухин Д. В. § 65. Правило Ленца // Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — С. 268. — 688 с.

Правило сформулировано в 1833 году Э. Х. Ленцем. Позднее оно было обобщено на все физические явления в работах Ле Шателье (1884 год) и Брауна (1887 год), это обобщение известно как принцип Ле Шателье — Брауна.

Эффектной демонстрацией правила Ленца является опыт Элиу Томсона.

Физическая суть правила

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея при изменении магнитного потока , пронизывающего электрический контур, в нём возбуждается ток, называемый индукционным. Величина электродвижущей силы, ответственной за этот ток, определяется уравнением[1]:

где знак «минус» означает, что ЭДС индукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению потока. Этот факт и отражён в правиле Ленца.

Правило Ленца носит обобщённый характер и справедливо в различных физических ситуациях, которые могут отличаться конкретным физическим механизмом возбуждения индукционного тока. Так, если изменение магнитного потока вызвано изменением площади контура (например, за счёт движения одной из сторон прямоугольного контура), то индукционный ток возбуждается силой Лоренца, действующей на электроны перемещаемого проводника в постоянном магнитном поле. Если же изменение магнитного потока связано с изменение величины внешнего магнитного поля, то индукционный ток возбуждается вихревым электрическим полем, появляющимся при изменении магнитного поля. Однако в обоих случаях индукционный ток направлен так, чтобы скомпенсировать изменение потока магнитного поля через контур.

Если внешнее магнитное поле, пронизывающее неподвижный электрический контур, создаётся током, текущим в другом контуре, то индукционный ток может оказаться направлен как в том же направлении, что и внешний, так и в противоположном: это зависит от того, уменьшается или увеличивается внешний ток. Если внешний ток увеличивается, то растёт создаваемое им магнитное поле и его поток, что приводит к появлению индукционного тока, уменьшающего это увеличение. В этом случае индукционный ток направлен в сторону, противоположную основному. В обратном случае, когда внешний ток уменьшается со временем, уменьшение магнитного потока приводит к возбуждению индукционного тока, стремящегося увеличить поток, и этот ток направлен в ту же сторону, что и внешний ток.

Ссылки

Примечания

  1. Сивухин Д. В. § 64. Электромагнитная индукция // Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — С. 265. — 688 с.

Электронные формулы атомов химических элементов (109)

№ эл-таХимический
знак
Название
элемента
Электронная формула
1Hводород1s 1
2Heгелий1s 2
II период
3Liлитий1s 22s 1
4Beбериллий1s 22s 2
5Bбор1s 22s 22p 1
6Cуглерод1s 22s 22p 2
7Nазот1s 22s 2
2p 3
8Oкислород1s 22s 22p 4
9Fфтор1s 22s 22p 5
10Neнеон1s 22s 22p 6
III период
11Naнатрий1s 22s 22p 63s 
1
12Mgмагний1s 22s 22p 63s 2
13Alалюминий1s 22s 22p 63s 23p1
14Siкремний1s 22s 22p 63s 23p2
15Pфосфор1s 22s 22p 63s 23p3
16Sсера1s 22s 22p 63s 23p4
17Clхлор1s 22s 22p 63s 23p5
18Arаргон1s 22s 22p 63s 23p6
IV период
19Kкалий1s 22s 22p 63s 23p64s 1
20Caкальций1s 22s 22p 63s 23p64s 2
21Scскандий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d1
22Tiтитан1s 22s 22p 63s 23p64s 23d2
23Vванадий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d3
24Crхром1s 22s 22p 63s 23p64s 13d5
25Mnмарганец1s 22s 22p 63s 23p64s 23d5
26Feжелезо1s 22s 22p 63s 23p64s 23d6
27Coкобальт1s 22s 22p 63s 23p64s 23d7
28Niникель1s 22s 22p 63s 23p64s 23d8
29Cuмедь1s 22s 22p 63s 23p64s 13d10
30Znцинк1s 22s 22p 63s 23p64s 23d10
31Gaгаллий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p1
32Geгерманий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p2
33Asмышьяк1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p3
34Seселен1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p4
35Brбром1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p5
36Krкриптон1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p6
V период
37Rbрубидий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s1
38Srстронций1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s2
39Yиттрий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d1
40Zrцирконий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d2
41Nbниобий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d4
42Moмолибден1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d5
43Tcтехнеций1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d5
44Ruрутений1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d7
45Rhродий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d8
46Pdпалладий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s04d10
47Agсеребро1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d10
48Cdкадмий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d10
49Inиндий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p1
50Snолово1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p2
51Sbсурьма1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s224d105p3
52Teтеллур1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p4
53Iйод1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p5
54Xeксенон1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p6
VI период
55Csцезий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s1
56Baбарий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s2
57Laлантан1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s25d1
58Ceцерий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f2
59Prпразеодим1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f3
60Ndнеодим1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f4
61Pmпрометий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f5
62Smсамарий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f6
63Euевропий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f7
64Gdгадолиний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f75d1
65Tbтербий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f9
66Dyдиспрозий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f10
67Hoгольмий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f11
68Erэрбий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f12
68Tmтулий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f13
70Ybиттербий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f14
71Luлютеций1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d1
72Hfгафний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d2
73Taтантал1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d3
74Wвольфрам1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d4
75Reрений1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d5
76Osосмий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d6
77Irиридий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d7
78Ptплатина1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s14f145d9
79Auзолото1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s14f145d10
80Hgртуть1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d10
81Tlталлий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p1
82Pbсвинец1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p2
83Biвисмут1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p3
84Poполоний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p4
85Atастат1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p5
86Rnрадон1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d105p66s24f145d106p6
VII период
87Frфранций1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s1
88Raрадий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s2
89Acактиний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s26d1
90Thторий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s26d25f0
91Paпротактиний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f26d1
92Uуран1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f36d1
93Npнептуний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f46d1
94Puплутоний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f56d1
95Amамериций1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f7
96Cmкюрий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f76d1
97Bkберклий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f86d1
98Cfкалифорний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f10
99Esэйнштейний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f11
100Fmфермий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f12
101Mdменделеевий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f13
102Noнобелий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f14
103Lrлоуренсий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d1
104Rfрезерфордий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d2
105Dbдубний1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d3
106Sgсиборгий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d4
107Bhборий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d5
108Hsхассий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d6
109Mtмейтнерий1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d7
Обозначения элементов:
s-элементыp-элементыd-элементыf-элементы

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *