gyakorlatok

A Joule-effektus vagy Joule-törvény Ez egy Jame Joule brit fizikus által felfedezett törvény, amely azon a kijelentésen alapul, hogy az energia nem jön létre és nem semmisül meg, csak átalakul. Például a vason vagy kenyérpirítón áthaladó elektromos energia végül hő formájában oszlik el. Ezt a hatást Joule-effektusnak nevezik. Ebben a cikkben megismerjük a téma legfontosabb pontjait, majd megtanuljuk nehézségek nélkül megoldani a gyakorlatokat.

🤔 Mit mond nekünk Joule törvénye?

A Joule-effektus sokkal jobb megértéséhez gondoljunk csak egy elektromos áramra, amely egy vezetőn kering. Ebben az időszakban az elektronok mozgási energiája hővé alakul és hőmérséklete emelkedik, ami a híres "Joule-effektust" eredményezi.

Mondhatnánk, hogy Joule törvénye a következő állítást mondja nekünk:

Az elektromos áram által termelt hő, amikor az áramlik a vezetőn, egyenesen arányos az áram intenzitásának négyzetével, az ellenállással és az áram keringéséhez szükséges idővel.

⭐ Joule törvényének képlete

A Joule-törvény tárgyának jobb megértése érdekében elemezhetjük azt a képletet, amelyet a különféle gyakorlatok megoldására használunk, amelyeket itt fogunk bemutatni. Matematikailag a mi kifejezésünk a következő:

W = Hőmennyiség (joule-ban kifejezve)

én = Jelenlegi intenzitás (amperben kifejezve)

R = Elektromos ellenállás (Ohm-ban kifejezve)

t = Időegység (másodpercben kifejezve)

Általában, mivel hőveszteségről van szó, a kalória mértékegységeit használják, és nem a joule-okat. Tehát az egységkonvertálás során új képletet kapunk:

Vagyis képletünk a következő formát ölti:

Q = Hőmennyiség (kalóriában kifejezve).

🔸 Joule törvényének megoldott gyakorlatai

Ne feledje, hogy amikor a Joule-törvényre hivatkozunk, akkor a Joule-hatásra hivatkozunk. A Physics könyvek sok szerzője mindkét irányban ezt tekinti, ezért magyarázzuk itt, hogy ugyanazok. A téma jobb elmélyítése érdekében oldjunk meg néhány gyakorlatot ebben a témában.

1. feladat.- Egy villanymotor tekercselésén keresztül 5 amper áramlik, amikor 220 V-os potenciálkülönbséghez csatlakoznak. Milyen hőt generál két perc alatt?

Megoldás:

Amint az áram átfolyik az elektromos motor tekercselésén, némi hőt termel. A kérdés, amelyet a probléma feltesz nekünk, az az, hogy tudjuk, mennyi hő keletkezik két perc alatt, ehhez feltesszük adatainkat:

Az első dolog, amit megteszünk, a másodperceket konvertálja másodpercekre

Most meg kell találnunk az ellenállás értékét, ehhez az Ohm-törvényt alkalmazzuk

Most, ha helyettesíthetjük a képletünkben:

Más szavakkal, a hozzávetőleges értéke 31680 kalória két perc alatt.

Eredmény:

2. feladat.- 9A áram kering egy elektromos radiátor 60Ω ellenállásán, amikor 120 V potenciálkülönbséghez csatlakozik. Mekkora hőmennyiséget termel 8 perc alatt?

Megoldás:

Az előző gyakorlattól eltérően ebben a problémában, ha megvan az ellenállás értéke és a példa helyes felbontásához szükséges egyéb adatok, akkor összegyűjtjük adatainkat, és megnézzük, hogyan lehet problémamentesen bevinni őket a képletbe.

Az első dolog, amit láthatunk, az az, hogy a perceket másodpercekké kell konvertálni, ehhez alkalmazzuk az átváltási tényezőt és átváltjuk:

Most, ha felhasználhatjuk a képletet, Joule törvénye

Amiből összesen kapnánk 559 872 kalória 8 perc alatt előállított.

Eredmény:

3. feladat.- Három perc alatt kifejlesztett hőt határozzuk meg egy forrasztópáka segítségével, amelynek teljesítménye 180 W

Megoldás:

Az előző példákkal ellentétben ebben az esetben nincs meg az ellenállás, áram vagy ellenállás értéke. Csak az idő és a hatalom adataink vannak. De ha jól elemezzük a képletünket, akkor tudjuk, hogy ez könnyen megoldható probléma. Gyűjtsük össze adatainkat.

Mielőtt elkezdenénk, először másodpercekre mozgatjuk a perceket

Az Electric Power témakörből tudjuk, hogy a teljesítmény az áram négyzete a feszültség és a feszültség szorzata, tehát:

Ha helyettesítjük a Joule-törvényben szereplő képletet, a következőket kapjuk:

Az adatok helyettesítése a képletben:

Összesen tehát 7776 kalória.

Eredmény:

📃 Gyakorlatok a Joule-törvény gyakorlásához

Itt az ideje, hogy finomítsa a témát, és megoldjon különféle gyakorlatokat a Joule-effektus témájában.

4. feladat.- Az elektromos vasaló ellenállása 35Ω, és 30 percig van csatlakoztatva 110V potenciálkülönbséggel. Mennyi hőt termel?

5. feladat.- A hajszárító ellenállása 15Ω, ha 8 Amper áramerősségét 32 percig keringeti, ha 120 V potenciálkülönbséghez van csatlakoztatva. Mennyi hőt termel?