Јоуле-Ленз закон: његова формулација и примена
Вординг
У стварном проводнику, када струја тече кроз њега, изводи се рад против сила трења. Електрони се крећу кроз жицу и сударају се са другим електронима, атомима и другим честицама. Као резултат тога се ствара топлота. Јоуле-Ленз закон описује количину топлоте која се ослобађа када струја тече кроз проводник. Она је директно пропорционална тренутној снази, отпорности и времену протока.
У интегралном облику, закон Јоуле-Ленза изгледа овако:
Тренутна јакост се означава са словом И и изражава се у амперама, отпорности - Р у Охма, а време т - у секундама. Јединица мере топлине К - Јоуле, да бисте претворили у калорије, резултат морате помножити са 0,24. У овом случају 1 калорија је једнака количини топлоте коју је потребно довести у чисту воду да би се температура повећала за 1 степен.
Такав унос формуле важи за део круга са серијским повезивањем проводника, када у њима тече једна струја, али на крајевима пада различит напон. Производ струје квадратне на отпор једнак је снази. Истовремено, снага је директно пропорционална квадрату напона и обрнуто је пропорционална отпору. Тада се за електрични круг са паралелним прикључком, Јоуле-Ленз закон може записати као:
У различитом облику, изгледа овако:
Где је ј густина струје А / цм2, Е је снага електричног поља, сигма је специфични отпор проводника.
Треба напоменути да ће за хомогени пресјек круга отпор елемената бити исти. Ако у кругу постоје проводници са различитим отпором, настаје ситуација када се ослобађа максимална количина топлоте на оном који има највећи отпор, што се може закључити анализом формуле закона Јоуле-Ленза.
ФАК
Како пронаћи време? Ово се односи на период струјања струје кроз проводник, односно када је круг затворен.
Како пронаћи отпор проводника? Да бисте одредили отпор помоћу формуле која се често назива "шина", то јест:
Овде слово "По" означава отпорност, мери се у Охм * м / цм2, л и С су дужина и површина попречног пресека. У прорачунима се смањују квадратни метри и центиметри, а Охми остају.
Отпорност је табеларна вредност и различита је за сваки метал. Бакар је величине веће од легура високе отпорности попут волфрама или нихрома. За шта се примењује размотрићемо у даљем тексту.
Кренимо на вежбу
Закон Јоуле-Ленз-а је од великог значаја за прорачуне електротехнике. Пре свега, то можете применити приликом израчуна грејних уређаја. Проводник се најчешће користи као грејни елемент, али не једноставан (на пример бакар), али са великим отпором. Најчешће је то ницхроме или кантал, фецхрал.
Имају велики отпор. Можете користити бакар, али тада ћете потрошити пуно кабла (сарказам, бакар се не користи у ту сврху). Да бисте израчунали топлотну снагу за грејни уређај, морате одредити које тело и у којим количинама треба да се загревате, узимати у обзир количину потребне топлоте и колико дуго је потребно да се пренесе у тело. Након израчуна и трансформација, добићете отпор и јачину струје у овом кругу. На основу података о отпорности одаберите материјал проводника, његов попречни пресјек и дужину.
Јоуле-Ленз закон за пренос електричне енергије на даљину
Ат пренос снаге на даљину настаје значајан проблем - губици на далеководима (далеководи). Јоуле-Ленз закон описује количину топлоте коју ослобађа проводник када тече струја. Електрични водови напајају читава предузећа и градове, а за то је потребно пуно струје, као резултат, велика струја. Пошто количина топлоте зависи од отпора проводника и струје, тако да се кабл не загрева, морате да смањите количину топлоте. Није увек могуће повећати пресек жица, јер ово је скупо у погледу трошкова самог бакра и тежине кабла, што повлачи за собом повећање трошкова носеће конструкције. Доље су приказани водови високог напона. То су масивне металне конструкције дизајниране да подигну кабл на сигурну висину изнад земље, како би се избегао струјни удар.
Због тога је потребно смањити струју, да би се то повећало напон. Између градова, далеководи обично имају напон од 220 или 110 кВ, а код потрошача он пада на жељену вриједност користећи трансформаторске подстанице (КТП) или одређени број КТП који се постепено спуштају на вриједности које су сигурније за пријенос, на примјер 6 кВ.
На тај начин, при истој потрошњи електричне енергије на напону од 380/220 В, струја ће се смањити стотине и хиљаде пута мање. А према закону Јоуле-Ленз-а, количина топлоте у овом случају одређена је снагом која се губи на каблу.
Осигурачи и осигурачи
Закон Јоуле-Ленз односи се на осигураче. То су елементи који штите електрични или електронски уређај од превеликих струја које могу настати као резултат пренапона напајања, кратак спој на плочи или намотима (у случају мотора) ради заштите од даљњег уништавања електричног система у целини и пожара. Састоје се од кућишта, изолатора и танке жице. Жица је одабрана у таквом одсеку да кроз њу тече називна струја, а када је прекорачите, количина произведене топлоте сагорева је.
Као резултат горе наведеног закључујемо да је закон Јоуле-Ленз нашао широку примену и да је веома важан за електротехнику. Захваљујући информацијама о количини топлине коју дају израчунавања према горе наведеним формулама, можемо сазнати више о режимима рада уређаја, одабрати потребне материјале и попречни пресјек како бисмо повећали сигурност, поузданост и трајност уређаја или склопа у цјелини.
Ту завршавамо наш чланак. Надамо се да су вам пружене информације биле корисне и занимљиве. На крају, препоручујемо да погледате видео о којем се детаљније расправља о овом проблему:
Сигурно не знате:
Учитавање ...
