Džoula-Lenca likums: tā formulēšana un piemērošana
Formulējums
Reālā vadītājā, kad caur to plūst strāva, darbs tiek veikts pret berzes spēkiem. Elektroni pārvietojas pa vadu un saduras ar citiem elektroniem, atomiem un citām daļiņām. Tā rezultātā rodas siltums. Džoula-Lenca likums apraksta izdalītā siltuma daudzumu, kad strāva plūst caur vadītāju. Tas ir tieši proporcionāls pašreizējam stiprumam, pretestībai un plūsmas laikam.
Neatņemamā formā Džoula-Lenca likums izskatās šādi:
Pašreizējo stiprību apzīmē ar burtu I un izsaka ampēros, pretestību - R Ohms un laiku t - sekundēs. Siltuma mērvienība Q - džoula, lai pārrēķinātu kalorijās, jums jāreizina rezultāts ar 0,24. Šajā gadījumā 1 kalorija ir vienāda ar siltuma daudzumu, kas jāpavada tīrā ūdenī, lai paaugstinātu tā temperatūru par 1 grādu.
Šāds formulas ieraksts ir derīgs ķēdes sekcijai ar virkņu vadītāju savienojumu, kad tajās plūst viena strāva, bet galos krītas atšķirīgs spriegums. Strāvas reizinājums, kas dalīts ar pretestību, ir vienāds ar jaudu. Tajā pašā laikā jauda ir tieši proporcionāla sprieguma kvadrātam un apgriezti proporcionāla pretestībai. Tad elektriskajai ķēdei ar paralēlu savienojumu Džoula-Lenca likumu var uzrakstīt šādi:
Diferenciālā formā tas izskatās šādi:
Kur j ir strāvas blīvums A / cm2, E ir elektriskā lauka stiprums, sigma ir vadītāja īpašā pretestība.
Jāatzīmē, ka viendabīgai shēmas sadaļai elementu pretestība būs vienāda. Ja ķēdē ir vadītāji ar atšķirīgu pretestību, rodas situācija, kad maksimālais siltuma daudzums tiek izlaists tajā, kurai ir vislielākā pretestība, ko var secināt, analizējot Džoula-Lenca likuma formulu.
Bieži uzdotie jautājumi
Kā atrast laiku? Tas attiecas uz strāvas plūsmas periodu caur vadītāju, tas ir, kad ķēde ir slēgta.
Kā atrast diriģenta pretestību? Lai noteiktu pretestību, izmantojot formulu, kuru bieži sauc par "sliedi", tas ir:
Šeit burts "Po" apzīmē pretestību, to mēra Ohm * m / cm2, l un S ir garums un šķērsgriezuma laukums. Aprēķinos tiek samazināti kvadrātmetri un centimetri, un Ohms paliek.
Pretestība ir tabulas vērtība, un katram metālam tā ir atšķirīga. Varš ir par mazāku pakāpi nekā ar augstas pretestības sakausējumiem, piemēram, volframu vai nihromu. Par to, kā tas tiek piemērots, mēs apsvērsim turpmāk.
Pāriesim pie prakses
Džoula-Lenca likumam ir liela nozīme elektrotehnisko aprēķinu veikšanā. Pirmkārt, jūs to varat izmantot, aprēķinot apkures ierīces. Diriģents visbiežāk tiek izmantots kā sildelements, bet ne vienkāršs (piemēram, varš), bet ar augstu pretestību. Visbiežāk tas ir nihroms vai kantāls, fehāls.
Viņiem ir liela pretestība. Jūs varat izmantot varu, bet tad jūs tērēsit daudz kabeļa (sarkasms, varš šim mērķim netiek izmantots). Lai aprēķinātu sildīšanas ierīces siltuma jaudu, jums jānosaka, kurš korpuss un kādos apjomos jums jāsilda, jāņem vērā nepieciešamais siltuma daudzums un cik ilgi tas jāpārnes ķermenim. Pēc aprēķiniem un pārveidojumiem jūs iegūsit pretestību un strāvas stiprumu šajā shēmā. Balstoties uz datiem par pretestību, izvēlieties diriģenta materiālu, tā šķērsgriezumu un garumu.
Džoula-Lenca likums par elektroenerģijas pārvadi no attāluma
Plkst jaudas pārvade dažos attālumos rodas būtiska problēma - zaudējumi pārvades līnijās (pārvades līnijās). Džoula-Lenca likums apraksta siltuma daudzumu, ko vadītājs izlaiž, kad plūst strāva. Elektropārvades līnijas baro visus uzņēmumus un pilsētas, un tam ir nepieciešams daudz enerģijas, kā rezultātā liela strāva. Tā kā siltuma daudzums ir atkarīgs no vadītāja pretestības un strāvas, lai kabelis nesasiltu, jums jāsamazina siltuma daudzums. Ne vienmēr ir iespējams palielināt vadu šķērsgriezumu, jo tas maksā dārgi, ņemot vērā paša vara izmaksas un kabeļa svaru, kas nozīmē nesošās konstrukcijas izmaksu pieaugumu. Augstsprieguma elektropārvades līnijas ir parādītas zemāk. Tās ir masīvas metāla konstrukcijas, kas paredzētas, lai paceltu kabeli drošā augstumā virs zemes, lai izvairītos no elektriskās strāvas trieciena.
Tāpēc ir jāsamazina strāva, lai to izdarītu, tie palielina spriegumu. Starp pilsētām elektrolīniju spriegums parasti ir 220 vai 110 kV, un pie patērētāja tas pazeminās līdz vajadzīgajai vērtībai, izmantojot transformatoru apakšstacijas (KTP) vai vairākus KTP, pakāpeniski pazeminot līdz drošākām pārraides vērtībām, piemēram, 6 kV.
Tādējādi ar tādu pašu enerģijas patēriņu pie 380/220 V sprieguma strāva samazināsies simtiem un tūkstošiem reižu zemāka. Un saskaņā ar Džoula-Lenca likumu siltuma daudzumu šajā gadījumā nosaka jauda, kas tiek zaudēta uz kabeļa.
Drošinātāji un drošinātāji
Drošinātājiem piemēro Džoula-Lenca likumu. Šie ir elementi, kas aizsargā elektrisko vai elektronisko ierīci no pārmērīgas strāvas, kas var rasties strāvas padeves pārsprieguma dēļ, īssavienojums uz shēmas plates vai tinumiem (motoriem), lai pasargātu no turpmākas elektriskās sistēmas iznīcināšanas kopumā un uguns. Tie sastāv no korpusa, izolatora un plānas stieples. Vads tiek izvēlēts tādā sekcijā, ka nominālā strāva plūst caur to, un, kad tas tiek pārsniegts, radītā siltuma daudzums to sadedzina.
Iepriekšminētā rezultātā mēs secinām, ka Joule-Lenz likums ir plaši izmantots un ir ļoti svarīgs elektrotehnikā. Pateicoties informācijai par siltuma daudzumu, ko nodrošina aprēķini saskaņā ar iepriekš norādītajām formulām, mēs varam uzzināt par ierīču darbības režīmiem, izvēlēties nepieciešamos materiālus un šķērsgriezumu, lai palielinātu ierīces vai shēmas drošību, uzticamību un izturību kopumā.
Ar to mēs beidzam mūsu rakstu. Mēs ceram, ka sniegtā informācija jums bija noderīga un interesanta. Visbeidzot, mēs iesakām noskatīties videoklipu, kurā šis jautājums tiek apspriests sīkāk:
Protams, jūs nezināt:
Notiek ielāde ...
