Uçlarına U gerilimi uygulanan homojen bir iletkeni düşünelim. dt süresi boyunca iletkenin kesitinden dq = Idt yükü aktarılır. Akım, etki altındaki dq yükünün hareketini temsil ettiğinden elektrik alanı, o zaman akımın işi eşittir

dA=Udq =IU dt (13,28)

İletken direnci R ise, Ohm yasasını kullanarak şunu elde ederiz:

Mevcut güç

(13.30)

Bir akım sabit bir metal iletkenden geçerse, akımın yaptığı tüm iş onu ısıtmaya gider ve enerjinin korunumu yasasına göre,

(13.31)

Böylece (13.28) ve (13.31) ifadesini kullanarak şunu elde ederiz:

(13.32)

İfade temsil eder Joule-Lenz yasası Joule ve Lenz tarafından bağımsız olarak deneysel olarak kurulmuştur.

§ 13.7 Diferansiyel formda Ohm ve Joule-Lenz yasaları.

Direnç ifadesini Ohm yasasına koyarsak, şunu elde ederiz:

(13.33)

değer nerede direncin tersi denir elektriksel iletkenlik iletken maddeler. Birimi metre başına siemens'tir (S/m).

Bunu göz önünde bulundurarak
- iletkendeki elektrik alan kuvveti,
- akım yoğunluğu, formül şu şekilde yazılabilir:

j = γE (13.34)

Diferansiyel formda Joule-Lenz yasası

İletkende temel silindirik hacmi dV=dSdℓ seçelim (silindirin ekseni akımın yönüyle çakışır (Şekil 13.9)), direnci
. Joule-Lenz kanununa göre zamanla bu hacimde ısı açığa çıkacaktır.

(13.35)

Birim hacimde birim zamanda açığa çıkan ısı miktarına denir spesifik termal akım gücü . Eşittir

ω= ρ∙j 2 (13,36)

Ohm yasasının diferansiyel formunu (j = γE) ve ilişkiyi kullanarak ω= j∙E=γ∙E 2 elde ederiz. (13.37)

Problem çözme örnekleri

Örnek. İletkendeki akım gücü eşit olarak artar.BEN 0 =0 ilaBEN maksimum =3A, τ=6s süresi için. Ücreti belirleyinQ, iletken boyunca geçti.

Verilen: ben 0 =0; .

ben maksimum =3A; τ=6s Q.

Bulmak:

Çözüm. İletkenin kesitinden dt zamanında geçen dQ yükü,

.

Sorunun koşullarına göre akım gücü eşit olarak artar, yani. I=kt, burada orantı katsayısı

O zaman yazabiliriz

(1)'i entegre ederek ve k ifadesini yerine koyarak, iletkenden geçen gerekli yükü buluruz: : Cevap .

Örnek. Q=9CIρ Demir iletken ile ( 3 =7,87 gr/cm3 -3 , M=56∙10kg/mol) kesitS 2 =0,5 mmBEN=0,1 A. iletkenin birim hacmi başına serbest elektron sayısının atom sayısına eşit olduğunu varsayarak, elektronların sıralı (yönlü) hareketinin ortalama hızını belirleyinN" iletkenin birim hacmi başına

Verilen: ρ=7,87 g/cm3,= 7,87∙10 3 kg/m3;

ben maksimum =3A; τ=6s .

M=56∙10 -3 kg/mol; ben=0.1A; S=0,5 mm2 =0,5 10 -6 m2. Çözüm

. İletkendeki akım yoğunluğu ,

j=ne Nerede

- bir iletkendeki elektronların düzenli hareketinin ortalama hızı; n - elektron konsantrasyonu (birim hacim başına elektron sayısı); e=1,6∙10 -19 C – elektron yükü.

(2)

Sorun koşullarına göre,
(bunu dikkate alın
iletkenin kütlesi nerede; M – molar kütlesi; NA = 6,02∙10 23 mol -1 – Avogadro sabiti;

- demir yoğunluğu).
Formül (2) ve akım yoğunluğunun dikkate alınmasıyla

,

, ifade (1) şu şekilde yazılabilir:

Düzenli elektron hareketinin istenen hızı nereden geliyor? Cevap:

Örnek. =14,8 µm/sn.Homojen tel direnciRHomojen tel direnci 1 =36Ohm. Paralel bağladıktan sonra direncin eşit olduğu ortaya çıkarsa, telin kaç eşit parçaya bölündüğünü belirleyin.

=1Ohm. Homojen tel direnciVerilenHomojen tel direnci 1 =36Ohm;.

ben maksimum =3A; τ=6s =1Ohm

N. Çözüm.

Kesilmemiş bir tel, seri bağlı N direnç olarak temsil edilebilir. Daha sonra

burada r, her bir bölümün direncidir.

N kablo bölümünün paralel bağlanması durumunda
(2)

veya

Düzenli elektron hareketinin istenen hızı nereden geliyor? İfadelerden (1) ve (2) gerekli sayıda segmenti buluyoruz

Örnek. N=6 1 -φ 2 ℓ=100 m uzunluğundaki bir bakır telin uçlarındaki potansiyel farkı φ ise akım yoğunluğunu belirleyin.

=1Ohm. =10V. Bakır direnci ρ =17 nOhm∙m. 1 -φ 2 ℓ=100m; φ -8 =10V; ρ =17 nOhm∙m=1,7∙10.

ben maksimum =3A; τ=6s Ohm∙m

N. J.

j=ne
Ohm yasasına göre diferansiyel formda,
- iletkenin spesifik elektriksel iletkenliği;

- homojen bir iletken içindeki, iletkenin uçlarındaki potansiyel fark ve uzunluğu ile ifade edilen elektrik alan kuvveti.

Düzenli elektron hareketinin istenen hızı nereden geliyor? Yazılı formülleri ifade (1)'de yerine koyarak istenilen akım yoğunluğunu buluruz.

Örnek. j=5,88 MA/m2.BENAkım akkor lambadan akar=1A, Tungsten filaman çapının sıcaklığı 1 Dkg/mol) kesit 2 =0,2 mm, 2000°С'ye eşittir. Akım, kesitli bakır tellerle sağlanır. 2 =5mm 0 . Elektrostatik alan gücünü belirleyin: 1) tungstende; 2) bakırdan. 0°С ρ'de tungsten direnci 1 =55 nOhm∙ m, sıcaklık direnç katsayısı α -1 =0,0045 derece 2 , bakırın direnci ρ

Verilen: BEN=17nOhm∙m.=1A, Tungsten filaman çapının sıcaklığı 1 =1A; -4 =0,2 mm=2∙10kg/mol) kesit 2 =0,2 mm, 2000°С'ye eşittir. Akım, kesitli bakır tellerle sağlanır. 2 =5∙10 -6 M; T= 2000°С; 2 ; ρ 0 M -8 =55 nOhm∙m= 5,5∙10 1 Ohm∙m: α -1 ; ρ 2 =0,0045°С -8 =10V; ρ =17 nOhm∙m=1,7∙10.

ben maksimum =3A; τ=6s =17nOhm∙m=1,7∙10

N. E1; E 2.

(1)

j=ne
Ohm yasasına göre diferansiyel formda akım yoğunluğu

Tungstenin direnci doğrusal bir yasaya göre sıcaklıkla değişir:

ρ=ρ 0 (1+αt).

(2)

(3)

Tungstendeki akım yoğunluğu

.

(2) ve (3) ifadelerini formül (1)'de yerine koyarsak, tungstende istenen elektrostatik alan kuvvetini buluruz.

Sorun koşullarına göre,
).

Düzenli elektron hareketinin istenen hızı nereden geliyor? Bakırda elektrostatik alan kuvveti

Örnek. 1) E1 =17,5 V/m; 2) E2 =3,4 mV/m.Homojen tel direnciDirençli bir iletken aracılığıylaQ=10 Ohm akım akar, akım doğrusal olarak artar. Isı miktarıτ = 10 s süresi boyunca iletkende serbest bırakılan 300 J'ye eşittir. Yükü belirleyinQ, bu süre zarfında iletkenden geçtiyse, başlangıçtaM

Verilen: Homojen tel direnciZaman içinde iletkendeki akım sıfırdır.Q=10Ohm; τ=10s;BEN 0 =0.

ben maksimum =3A; τ=6s =300J;

N. Q.
Akım gücündeki eşit artış koşulundan (I 0 =0'da) I=kt sonucu çıkar, burada k orantı katsayısıdır. Bunu göz önünde bulundurarak

, yazabiliriz

dq=Idt=ktdt.

(2)

(1)

(1) ifadesinin integralini alalım, o zaman

,

k katsayısını bulmak için sonsuz küçük bir dt zaman dilimi için Joule-Lenz yasasını yazıyoruz:

. (3)

Bu ifadeyi 0'dan 0'a entegre ederek problem ifadesinde belirtilen ısı miktarını elde ederiz:

Düzenli elektron hareketinin istenen hızı nereden geliyor? k'yi nerede buluruz: .

Örnek. Formül (3)'ü ifade (2)'ye değiştirerek gerekli ücreti belirleriz 3 q=15Cl

Verilen: Akımın özgül termal gücü ω=1,7 J/(m) ise, bir bakır teldeki elektrik akımı yoğunluğunu belirleyin (özgül direnç ρ=17 nOhm∙m) -9 ∙s).. 3 ρ=17nOhm∙m=17∙10

ben maksimum =3A; τ=6s Ohm∙m

N. Ohm∙m; ω=1,7J/(m

(1)

, (2)

∙s).

.

(1)'i entegre ederek ve k ifadesini yerine koyarak, iletkenden geçen gerekli yükü buluruz: Joule-Lenz ve Ohm kanunlarına göre diferansiyel formda,

Örnek. burada γ ve ρ sırasıyla iletkenin spesifik ve direncidir. Yasa (2)'den E = ρj sonucunu elde ederiz. Bu ifadeyi (1)'de değiştirerek gerekli akım yoğunluğunu buluruz:BEN 1 : j=10 kA/m3 . 1 Harici devredeki akım ise, akım kaynağının iç direncini belirleyin.BEN 2 =4A güç P gelişir 2 =10 W ve mevcut güçte

Verilen: BEN 1 =6A – güç P 1 =12W.BEN 2 =4A; R 2 =10 W ve mevcut güçte

ben maksimum =3A; τ=6s =10W;

N. =6A; R

R.
(1)

Akım tarafından geliştirilen güç

Ve

;
,

burada R1 ve R2 harici devre dirençleridir.

(2)

(1)'i entegre ederek ve k ifadesini yerine koyarak, iletkenden geçen gerekli yükü buluruz: Ohm'un kapalı devre yasasına göre,

burada ε kaynağın emk'sidir. Bu iki denklemi r için çözersek şunu elde ederiz: : r=0,25 Ohm.Homojen tel direnciÖrnek. Bir EMF kaynağı ve dirençli bir dirençten oluşan bir devrede=10 Ohm, voltmetreyi dirençle önce paralel, sonra seri olarak açın ve voltmetre okumaları aynıdır. İç direnci belirleyinHomojen tel direnci R EMF kaynağı, voltmetrenin direnci ise

Verilen: Homojen tel direnciVHomojen tel direnci R =500Ohm.=10Ohm; 1 = =10Ohm; 2 .

ben maksimum =3A; τ=6s =10W;

=500Ohm; sen R

Elektrik akımının termal etkisini değerlendiren fiziksel bir yasa. Joule-Lenz yasası, 1841'de James Joule tarafından ve 1842'de tamamen bağımsız olarak Emilius Lenz tarafından keşfedildi.

Zaten bildiğimiz gibi, serbest elektronlar bir iletken boyunca hareket ettiğinde malzemenin direncini aşmak zorundadır. Yüklerin bu hareketi sırasında, maddenin atomlarının ve moleküllerinin sürekli çarpışmaları meydana gelir. Bu durumda hareket ve direnç enerjisi ısıya dönüşür. Akıma bağımlılığı ilk olarak iki bağımsız bilim adamı James Joule ve Emil Lenz tarafından tanımlandı. Bu nedenle yasa çift isim aldı.

Tanım Bir elektrik devresinin belirli bir bölümünde birim zamanda açığa çıkan ısı miktarı, belirli bir bölümdeki akımın karesi ve direncinin çarpımı ile doğru orantılıdır.

Matematiksel olarak formül şu şekilde yazılabilir:

Q = а×I 2 ×R×t

Nerede Q– üretilen ısı miktarı, A– ısı katsayısı (genellikle 1'e eşit alınır ve dikkate alınmaz), BEN– mevcut güç, Homojen tel direnci– malzeme direnci, T– iletkenden geçen akımın süresi. Isı katsayısı ise bir = 1, O Q joule cinsinden ölçülür. Eğer bir = 0,24, O Q küçük kalorilerle ölçülür.

Herhangi bir iletken içinden akım geçtiğinde her zaman ısınır. Ancak iletkenlerin aşırı ısınması çok tehlikelidir çünkü yalnızca elektronik ekipmanlara zarar vermekle kalmaz, aynı zamanda yangına da neden olabilir. Örneğin kısa devre durumunda iletken malzemenin aşırı ısınması çok büyük olur. Bu nedenle kısa devrelere ve büyük aşırı ısınmaya karşı koruma sağlamak için elektronik devrelerözel radyo bileşenleri eklendi - sigortalar. Üretimleri için, akım maksimum değerlere ulaştığında besleme devresini hızla eriten ve enerjisini kesen bir malzeme kullanılır. Sigortalar iletkenin kesit alanına bağlı olarak seçilmelidir.

Joule-Lenz yasası hem doğru hem de alternatif akım için geçerlidir. Buna göre birçok farklı ısıtma cihazı çalışmaktadır. Sonuçta, iletken ne kadar ince olursa, içinden o kadar fazla akım geçer ve daha uzun bir süre boyunca o kadar fazla olur. daha fazla miktar bunun sonucunda ısı açığa çıkacaktır.

Umarım akımın gerilime bağlı olduğunu hatırlamayı hatırlarsınız. Şu soru ortaya çıkıyor: dizüstü bilgisayar neden ütü kadar ısınmıyor? Çünkü tabanda direnci düşük çelikten yapılmış spiral tel bulunmaktadır. Ayrıca çelik taban var, bu sayede ütü yüksek sıcaklıklara kadar ısınıyor ve onunla ütü yapabiliyoruz.

Ve 220 voltu 19 volta düşüren voltaj dengeleyiciye sahiptir. Ayrıca tüm devrelerin ve bileşenlerin direnci oldukça yüksektir. Ek olarak soğutma için bir soğutucu ve bakır termal radyatörler bulunmaktadır.

Joule-Lenz yasasının işleyişi pratikte açıkça görülmektedir. En ünlü örnek uygulaması sıradan bir akkor lambadır veya içinden yüksek voltajlı bir akımın geçmesi nedeniyle filamanın parladığı bir lambadır.

Joule-Lenz yasasına dayanmaktadır ve içinden geçen akım nedeniyle metalin ısıtılması ve kaynak yapılan parçaların sıkıştırma nedeniyle deforme edilmesiyle kaynaklı bir bağlantı oluşturulmasının sağlandığı çalışmalar.

Elektrik ark kaynağı aynı zamanda Joule-Lenz yasasının fiziksel prensiplerine göre de çalışır. Kaynak işini gerçekleştirmek için elektrotlar öyle bir duruma ısıtılır ki kaynak arkı. Etki volta arkı Rus bilim adamı V.V. tarafından keşfedildi. Petrov, Joule-Lenz ilkesini kullanıyor.

Hariç matematiksel formül Bu yasanın aynı zamanda diferansiyel bir formu da vardır. Akımın sabit bir iletkenden aktığını ve tüm işinin yalnızca ısıtmaya harcandığını varsayalım. Daha sonra enerjinin korunumu kanununa göre aşağıdaki matematiksel ifadeyi elde ederiz.

19. yüzyılda, birbirlerinden bağımsız olarak İngiliz J. Joule ve Rus E. H. Lenz, iletkenlerin elektrik akımıyla ısıtılmasını incelediler ve deneysel olarak bir model oluşturdular: Akım taşıyan bir iletkende açığa çıkan ısı miktarı, akımın karesi, iletkenin direnci ve akımın geçmesi için geçen süre ile doğru orantılıdır.
Daha sonra bu ifadenin herhangi bir iletken için geçerli olduğu bulundu: katı, sıvı, gaz. Bu nedenle açık desen denir Joule-Lenz yasası:

Şekilde, yapabileceğiniz bir kurulum şeması gösterilmektedir. Joule-Lenz yasasını deneysel olarak doğrulayın. Akımın gerilime bölünmesiyle direnç, R=U/I formülü kullanılarak hesaplanır. Termometre su sıcaklığındaki artışı ölçer. Formüllere göre Q=I2Rt Ve Q=cmDt° Deney sonuçlarına göre çakışması gereken ısı miktarlarını hesaplayın.
Fiziğe daha derinlemesine ilgi duyanlar için Joule-Lenz yasasının sadece deneysel olarak değil teorik olarak da elde edilebileceğini özellikle belirtmek isteriz. Hadi bunu yapalım.


Ortaya çıkan formül A=I2Rt Joule-Lenz yasasının formülüne benzer, ancak sol tarafta ısı miktarı değil, akımın işi vardır. Bize bu miktarları eşit sayma hakkını veren nedir? Haydi yazalım termodinamiğin birinci yasası(bkz. § 6-h) ve çalışmayı ondan ifade edin:
DU = Q + A, dolayısıyla A =DU-Q.
Bunu hatırlayalım D=10Ohm;- bu, akımla ısıtılan bir iletkenin iç enerjisindeki bir değişikliktir; Q- iletken tarafından verilen ısı miktarı (bu, öndeki "-" işaretiyle gösterilir); A- iletken üzerinde yapılan iş. Bunun ne tür bir iş olduğunu öğrenelim.
İletkenin kendisi hareketsizdir, ancak elektronlar onun içinde hareket eder, sürekli olarak kristal kafesin iyonlarıyla çarpışır ve enerjilerinin bir kısmını onlara aktarır. kinetik enerji. Elektron akışının zayıflamasını önlemek için, elektrik kaynağının yarattığı elektrik alanı kuvvetleri tarafından sürekli olarak üzerlerinde iş yapılır. Bu nedenle A, iletken içindeki elektronları hareket ettirmek için elektrik alanı kuvvetlerinin yaptığı iştir.
Şimdi miktarı tartışalım D=10Ohm; Akımın akmaya başladığı bir iletkene uygulanan (iç enerjideki değişim).
İletken yavaş yavaş ısınacaktır, bu da demektir ki iç enerji artacaktır. Isındıkça iletkenin ve ortamın sıcaklıkları arasındaki fark artacaktır. Newton yasasına göre (bkz. § 6-k), iletkenin ısı transfer gücü artacaktır. Bir süre sonra bu, iletkenin sıcaklığının artmasının durmasına neden olacaktır. Bundan sonra iletkenin iç enerjisi değişmeyi bırakacak yani değer D=10Ohm; sıfıra eşit olacaktır.
O zaman bu durum için termodinamiğin birinci yasası şöyle olacaktır: A = -Q. yani İletkenin iç enerjisi değişmezse akımın yaptığı iş tamamen ısıya dönüşür. Bu sonucu kullanarak, akımın çalışmasını hesaplamak için üç formülü de farklı bir biçimde yazıyoruz:

Şimdilik bu formülleri eşit kabul edeceğiz. Daha sonra, lisede fizik okurken formüle edeceğimiz doğru formülün her zaman geçerli olduğunu (bu yüzden buna yasa denir) ve soldaki iki formülün yalnızca belirli koşullar altında doğru olduğunu tartışacağız.

Eş zamanlı fakat birbirinden bağımsız olarak 1840 yılında keşfeden) elektrik akımının termal etkisinin niceliksel değerlendirmesini veren bir yasadır.

Akım bir iletkenden aktığında, elektrik enerjisi termal enerjiye dönüştürülür ve açığa çıkan ısı miktarı elektrik kuvvetlerinin işine eşit olacaktır:

Q = K

Joule-Lenz kanunu: Bir iletkende üretilen ısı miktarı, akımın karesi, iletkenin direnci ve geçiş süresi ile doğru orantılıdır.

Pratik önemi

Daha az enerji kaybı

Elektriği iletirken, enerji kayıplarına yol açtığı için akımın termal etkisi istenmez. İletilen güç hem voltaja hem de akıma doğrusal olarak bağlı olduğundan ve ısıtma gücü akıma ikinci dereceden bağlı olduğundan, elektriği iletmeden önce voltajı arttırmak, böylece akımı azaltmak avantajlıdır. Artan voltaj, enerji hatlarının elektriksel güvenliğini azaltır. Devrede yüksek voltaj kullanılıyorsa, aynı tüketici gücünü korumak için tüketici direncinin arttırılması gerekecektir (ikinci dereceden bağımlılık. 10V, 1 Ohm = 20V, 4 Ohm). Besleme kabloları ve tüketici seri olarak bağlanır. Tel direnci ( Homojen tel direnci w) devamlı. Ancak tüketici direnci ( Homojen tel direnci C) ağda daha yüksek bir voltaj seçildiğinde artar. Tüketici direncinin tel direncine oranı da artar. Dirençler seri olarak bağlandığında (kablo - tüketici - kablo), serbest bırakılan gücün dağılımı ( Q) bağlı dirençlerin direnciyle orantılıdır. ; ; ; Ağdaki akım tüm dirençler için sabittir. Bu nedenle ilişkimiz var Q C / Q w = Homojen tel direnci C / Homojen tel direnci w ; Q C Ve Homojen tel direnci w bunlar sabitlerdir (her özel görev için). Bunu belirleyelim. Sonuç olarak tellere salınan güç, tüketici direnciyle ters orantılıdır, yani artan voltajla azalır. Çünkü . (Q C- devamlı); Son iki formülü birleştirip şu sonucu çıkaralım; her özel görev için bir sabittir. Sonuç olarak tel üzerinde üretilen ısı, tüketicideki voltajın karesiyle ters orantılıdır. Akım eşit şekilde akar.

Devreler için kablo seçimi

Akım taşıyan bir iletken tarafından üretilen ısı, değişen derecelerde salınır. çevre. Seçilen iletkendeki akım gücü izin verilen belirli bir maksimum değeri aşarsa, iletkenin yakınındaki nesnelerde yangına neden olabileceği veya kendini eritebileceği kadar güçlü bir ısınma mümkündür. Kural olarak, elektrik devrelerini monte ederken, özellikle iletken kesit seçimini düzenleyen, kabul edilen düzenleyici belgelere uymak yeterlidir.

Elektrikli ısıtma cihazları

Akım gücü tüm elektrik devresi boyunca aynıysa, seçilen herhangi bir bölümde ne kadar fazla ısı üretilirse, bu bölümün direnci de o kadar yüksek olur.

Bir devrenin bir bölümünün direncini kasıtlı olarak artırarak, o bölümde lokal ısı üretimi sağlanabilir. Bu prensiple çalışıyorlar elektrikli ısıtma cihazları. Kullanıyorlar ısıtma elemanı- yüksek dirençli iletken. Yüksek mukavemetli bir alaşım seçilerek (birlikte veya ayrı ayrı) arttırılmış direnç elde edilir. direnç(örneğin nikrom, konstantan), iletkenin uzunluğunu arttırmak ve kesitini azaltmak. Kurşun tellerin direnci genellikle düşüktür ve bu nedenle ısınmaları genellikle fark edilmez.

Sigortalar

Elektrik devrelerini aşırı yüksek akımların akışından korumak için özel özelliklere sahip bir iletken parçası kullanılır. Bu, nispeten küçük bir kesite sahip bir iletkendir ve öyle bir alaşımdan yapılmıştır ki, izin verilen akımlarda iletkenin ısıtılması onu aşırı ısıtmaz, ancak aşırı yüksek akımlarda iletkenin aşırı ısınması o kadar önemlidir ki iletken erir ve devreyi açar.

Wikimedia Vakfı.

2010.

Diğer sözlüklerde “Joule-Lenz Yasası”nın ne olduğuna bakın: Koppa, kompleksin (yani birkaç parçadan oluşan) ısı kapasitesini açıklar.) kimyasal elementler kristal cisimler

. Dulong Petit kanununa dayanmaktadır. Bir moleküldeki her atomun üç titreşim serbestlik derecesi vardır ve enerjisi vardır. Buna göre... Vikipedi JOULE YASASI - belirli bir kütlenin (cm.) iç enerjisinin yalnızca sıcaklığa bağlı olduğu ve hacmine (yoğunluğuna) bağlı olmadığı yasa ...

Büyük Politeknik Ansiklopedisi Joule yasası - Joule yasası *Joulesches Gesetz – ideal bir gazın iç enerjisi yalnızca sıcaklığın altında bulunur ...

Girnichy ansiklopedik sözlüğü Joule yasası - T sritis Standartizasyon ve Metroloji Apibrėžtis Dėsnis, formülojamas taip: layininke, kai juo teka elektros srovė, išsiskiriantis šilumos kiekis Q yra proporcingas srovės kvadratui I², lienin ko varžai R ir s… …

Metrologijos terminų žodynas'ın kullanımı Joule yasası İdeal bir gazın iç enerjisinin yalnızca sıcaklığın bir fonksiyonu olduğunu ve hacme bağlı olmadığını söyleyen termodinamik yasası. 1845 yılında J.P. Joule (1818-1889) tarafından deneysel olarak kurulmuştur. Kanun ikinci prensibin bir sonucudur... ...

Modern doğa biliminin kavramları. Temel terimler sözlüğü

Karmaşık (yani birkaç kimyasal elementten oluşan) kristal kütlelerin ısı kapasitesini açıklar. Dulong Petit kanununa dayanmaktadır. Bir moleküldeki her atomun üç titreşim serbestlik derecesi vardır ve enerjisi vardır. Sırasıyla…… Vikipedi - ENERJİ VE MADDENİN KORUNUMU YASASI, birbiriyle yakından ilişkili ve içerik olarak çok benzer olan ve tüm doğa bilimlerinin temelinde yatan iki yasa. Bu yasalar doğası gereği tamamen nicelikseldir ve deneysel yasalardır.... ... Büyük Tıp Ansiklopedisi

Joule-Lenz yasası, içinden bir elektrik akımı geçtiğinde t süresi boyunca dirençli bir iletkende açığa çıkan ısı miktarını belirler.

Q = a*I*2R*t, burada
Q - açığa çıkan ısı miktarı (Joule cinsinden)
a - orantılılık katsayısı
I - akım gücü (Amper cinsinden)
R - İletken direnci (Ohm cinsinden)
t - Seyahat süresi (saniye cinsinden)

Joule-Lenz yasası, elektrik akımının, bir elektrik alanının etkisi altında hareket eden bir yük olduğunu açıklar. Bu durumda alan iş yapar ve akımda güç olur ve enerji açığa çıkar. Bu enerji sabit bir metal iletkenden geçtiğinde iletkenin ısıtılması amaçlandığından termal enerjiye dönüşür.

Diferansiyel formda Joule-Lenz yasası, iletkendeki akımın hacimsel termal güç yoğunluğunun, elektriksel iletkenlik ile elektrik alan kuvvetinin karesine eşit olacağı şekilde ifade edilir.

Joule-Lenz yasasının uygulanması

Akkor lambalar 1873 yılında Rus mühendis Lodygin tarafından icat edildi. Elektrikli ısıtma cihazlarında olduğu gibi akkor lambalarda da Joule-Lenz kanunu geçerlidir. Yüksek dirençli bir iletken olan bir ısıtma elemanı kullanırlar. Bu element sayesinde bölgede lokal ısı salınımı elde etmek mümkündür. Direncin artmasıyla, iletkenin uzunluğunun artmasıyla veya belirli bir alaşımın seçilmesiyle ısı üretimi ortaya çıkacaktır.

Joule-Lenz yasasının uygulama alanlarından biri de enerji kayıplarının azaltılmasıdır.
Akımın termal etkisi enerji kaybına neden olur. Elektrik iletirken iletilen güç doğrusal olarak voltaj ve akıma, ısıtma gücü ise karesel olarak akıma bağlıdır, bu nedenle elektriği vermeden önce akımı düşürürken voltajı artırırsanız daha karlı olur. Ancak voltajdaki artış elektriksel güvenliğin azalmasına neden olur. Elektriksel güvenlik düzeyini arttırmak için şebekedeki gerilim artışına göre yük direnci arttırılır.

Ayrıca Joule-Lenz yasası devreler için kablo seçimini de etkiler. değilse doğru seçim teller, iletkenin güçlü bir şekilde ısıtılmasının yanı sıra mümkündür. Bu, akım izin verilen maksimum değerleri aştığında ve çok fazla enerji açığa çıktığında meydana gelir. Doğru kabloları seçerken düzenleyici belgelere uymalısınız.

Kaynaklar:

• Fiziksel ansiklopedi

Akım ve gerilim arasında Ohm kanunuyla tanımlanan doğru orantılı bir ilişki vardır. Bu yasa, bir elektrik devresinin bir bölümündeki akım, gerilim ve direnç arasındaki ilişkiyi belirler.

Talimatlar

Akımı ve voltajı unutmayın.
- Elektrik akımı yüklü parçacıkların (elektronların) düzenli akışıdır. Kantitatif belirleme için, akım gücü olarak adlandırılan I değeri kullanılır.
- Gerilim U, bir elektrik devresinin bir bölümünün uçlarındaki potansiyel farktır. Elektronların akan bir sıvı gibi hareket etmesine neden olan da bu farktır.

Akım gücü amper cinsinden ölçülür. Elektrik devrelerinde akımın gücü ampermetre ile belirlenir. Voltajın birimi, bir devredeki voltajı voltmetre kullanarak ölçebilirsiniz. Bir akım kaynağından, bir dirençten, bir ampermetreden ve bir voltmetreden oluşan basit bir elektrik devresini monte edin.

Bir devre kapatıldığında ve üzerinden akım geçtiğinde cihazın okumalarını kaydedin. Direncin uçlarındaki voltajı değiştirin. Gerilim arttıkça ampermetre okumasının artacağını ve bunun tersinin de geçerli olduğunu göreceksiniz. Bu deneyim, akım ve gerilim arasında doğrudan orantılı bir ilişki olduğunu göstermektedir.