Joule-Lenz law: ang pagbabalangkas at aplikasyon nito

Noong 1841 at 1842, nang nakapag-iisa mula sa bawat isa, itinatag ng mga pisika sa Ingles at Ruso ang pag-asa sa dami ng init sa daloy ng kasalukuyang sa conductor. Ang pag-asa na ito ay tinawag na "Joule-Lenz Law." Itinatag ng Englishman ang pag-asa sa isang taon nang mas maaga kaysa sa Ruso, ngunit natanggap ng batas ang pangalan nito mula sa mga pangalan ng parehong mga siyentipiko, dahil ang kanilang pag-aaral ay malaya. Ang batas ay hindi teoretikal, ngunit may mahusay na praktikal na kabuluhan. At sa gayon ay maikli at malinaw na alamin ang kahulugan ng Joule-Lenz na batas at kung saan ito nalalapat.

Nilalaman:

Pag-record
Mga Madalas na Itanong
Lumipat tayo sa pagsasanay
Joule-Lenz batas para sa paghahatid ng koryente sa isang distansya
Mga piyus at piyus

Pag-record

Sa isang tunay na conductor, kapag ang kasalukuyang daloy nito, ginagawa ang gawa laban sa mga puwersa ng alitan. Ang mga elektron ay lumilipat sa pamamagitan ng isang kawad at nakabangga sa iba pang mga elektron, atomo at iba pang mga partikulo. Bilang isang resulta, ang init ay nabuo. Inilalarawan ng batas na Joule-Lenz ang dami ng init na pinakawalan kapag ang kasalukuyang daloy ng isang conductor. Ito ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang lakas, paglaban at oras ng daloy.

Sa integral form, ang batas ng Joule-Lenz ay ganito:

Ang kasalukuyang lakas ay ipinapahiwatig ng letrang I at ipinahayag sa Amperes, Resistance - R sa Ohms, at oras t - sa mga segundo. Ang yunit ng sukat ng init Q - Joule, upang mag-convert sa mga calorie na kailangan mong i-multiplikate ang resulta sa pamamagitan ng 0.24. Sa kasong ito, ang 1 calorie ay katumbas ng dami ng init na kailangang dalhin sa dalisay na tubig upang madagdagan ang temperatura ng 1 degree.

Ang nasabing isang formula entry ay may bisa para sa isang seksyon ng circuit na may isang serye na koneksyon ng mga conductor, kapag ang isang kasalukuyang daloy sa kanila, ngunit ang iba't ibang boltahe ay bumaba sa mga dulo. Ang produkto ng kasalukuyang parisukat sa pamamagitan ng paglaban ay katumbas ng lakas. Kasabay nito, ang kapangyarihan ay direktang proporsyonal sa parisukat ng boltahe at inversely proporsyonal sa paglaban. Pagkatapos para sa isang de-koryenteng circuit na may magkakatulad na koneksyon, ang batas na Joule-Lenz ay maaaring isulat bilang:

Sa kaugalian na anyo, ganito ang hitsura:

Kung saan ang j ang kasalukuyang density A / cm², E ang lakas ng patlang ng kuryente, ang sigma ay ang tiyak na pagtutol ng conductor.

Dapat pansinin na para sa isang homogenous na seksyon ng circuit, ang paglaban ng mga elemento ay magkapareho. Kung may mga conductor na may iba't ibang pagtutol sa circuit, ang isang sitwasyon ay lumitaw kapag ang maximum na dami ng init ay pinakawalan sa isa na may pinakamalaking pagtutol, na maaaring tapusin sa pamamagitan ng pagsusuri sa formula ng Joule-Lenz Law.

Mga Madalas na Itanong

Paano makahanap ng oras? Tumutukoy ito sa panahon ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng conductor, iyon ay, kapag ang circuit ay sarado.

Paano mahahanap ang paglaban ng isang conductor? Upang matukoy ang paglaban gamit ang formula, na kung saan ay madalas na tinatawag na "riles", iyon ay:

Dito, ang titik na "Po" ay nagpapahiwatig ng resistivity, sinusukat ito sa Ohm * m / cm2, l at S ang haba at cross-sectional area. Sa mga kalkulasyon, ang mga parisukat na metro at sentimetro ay nabawasan at nananatili si Ohms.

Ang resistivity ay isang halaga ng tabular at naiiba ito para sa bawat metal. Ang Copper ay mga order ng magnitude na mas maliit kaysa sa mga high-resistance alloy tulad ng tungsten o nichrome. Para sa kung ano ito ay inilalapat ay isasaalang-alang natin sa ibaba.

Lumipat tayo sa pagsasanay

Ang batas ng Joule-Lenz ay may kahalagahan para sa mga pagkalkula ng elektrikal na engineering. Una sa lahat, maaari mong ilapat ito kapag kinakalkula ang mga aparato ng pag-init. Ang isang conductor ay madalas na ginagamit bilang isang elemento ng pag-init, ngunit hindi isang simple (tulad ng tanso), ngunit may isang mataas na pagtutol. Kadalasan ito ay nichrome o cantal, fechral.

Mayroon silang malaking resistivity. Maaari mong gamitin ang tanso, ngunit pagkatapos ay gagastos ka ng maraming cable (panunuya, ang tanso ay hindi ginagamit para sa hangaring ito). Upang makalkula ang lakas ng init para sa isang aparato ng pag-init, kailangan mong matukoy kung aling katawan at sa kung ano ang dami na kailangan mong maiinit, isaalang-alang ang dami ng kinakailangang init at kung gaano katagal kailangan itong ilipat sa katawan. Pagkatapos ng mga kalkulasyon at pagbabagong-anyo, makakakuha ka ng paglaban at kasalukuyang lakas sa circuit na ito. Batay sa data sa resistivity, piliin ang materyal ng conductor, ang cross section at haba nito.

Joule-Lenz batas para sa paghahatid ng koryente sa isang distansya

Sa pagpapadala ng kuryente sa mga distansya isang makabuluhang problema ang lumitaw - pagkalugi sa mga linya ng paghahatid (mga linya ng paghahatid). Inilalarawan ng batas ng Joule-Lenz ang dami ng init na inilabas ng isang conductor kapag kasalukuyang dumadaloy. Ang mga linya ng kuryente ay nagpapakain sa buong mga negosyo at lungsod, at para dito, kailangan ng maraming lakas, bilang isang resulta, isang malaking kasalukuyang. Dahil ang dami ng init ay nakasalalay sa paglaban ng conductor at kasalukuyang, upang ang cable ay hindi mag-init, kailangan mong bawasan ang dami ng init. Hindi laging posible na madagdagan ang cross-section ng mga wire, dahil ito ay magastos sa mga tuntunin ng gastos ng tanso mismo at ang bigat ng cable, na nangangailangan ng pagtaas sa gastos ng sumusuporta sa istruktura. Ang mga linya ng kuryente ng mataas na boltahe ay ipinapakita sa ibaba. Ito ay napakalaking istruktura ng metal na idinisenyo upang itaas ang cable sa isang ligtas na taas sa itaas ng lupa, upang maiwasan ang electric shock.

Samakatuwid, kinakailangan upang mabawasan ang kasalukuyang, upang magawa ito pinatataas nila ang boltahe. Sa pagitan ng mga lungsod, ang mga linya ng kuryente ay karaniwang may boltahe ng 220 o 110 kV, at sa mamimili ay bumaba ito sa nais na halaga sa tulong ng mga pagpapalit ng transpormer (KTP) o isang bilang ng KTP na unti-unting bumababa sa mas ligtas na mga halaga para sa paghahatid, halimbawa 6 kV.

Kaya, sa parehong pagkonsumo ng kuryente sa isang boltahe ng 380/220 V, ang kasalukuyang bababa sa daan-daang at libu-libong beses na mas mababa. At ayon sa batas ng Joule-Lenz, ang dami ng init sa kasong ito ay tinutukoy ng kapangyarihan na nawala sa cable.

Mga piyus at piyus

Ang batas ng Joule-Lenz ay nalalapat sa mga piyus. Ang mga ito ay mga elemento na nagpoprotekta sa isang de-koryenteng o elektronikong aparato mula sa labis na mga alon para dito na maaaring mangyari bilang isang resulta ng isang paggulong sa suplay ng kuryente, maikling circuit sa circuit board o mga paikot-ikot (sa kaso ng mga motor) upang maprotektahan laban sa karagdagang pagkasira ng elektrikal na sistema bilang isang buo at sunog. Binubuo sila ng isang pabahay, isang insulator at manipis na kawad. Napili ang kawad sa tulad ng isang seksyon na ang rate ng kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan nito, at kapag lumampas ito, ang halaga ng init na nabuo ay sinusunog ito.

Bilang resulta ng nasa itaas, tapusin namin na ang Joule-Lenz Law ay natagpuan ang malawak na aplikasyon at napakahalaga para sa electrical engineering. Salamat sa impormasyon tungkol sa dami ng init na ibinigay ng mga kalkulasyon gamit ang mga pormula na ipinahiwatig sa itaas, maaari nating malaman ang tungkol sa mga operating mode ng mga aparato, piliin ang mga kinakailangang materyales at cross-section upang madagdagan ang kaligtasan, pagiging maaasahan at tibay ng aparato o circuit sa kabuuan.

Doon natapos ang aming artikulo. Inaasahan namin na ang ibinigay na impormasyon ay kapaki-pakinabang at kawili-wili para sa iyo. Sa wakas, inirerekumenda namin ang panonood ng isang video kung saan ang isyung ito ay tinalakay nang mas detalyado: