Joule-Lenz törvény: megfogalmazása és alkalmazása
kiszerelés
Egy valódi vezetőben, amikor áram áramlik rajta, a munkát súrlódási erőkkel szemben kell elvégezni. Az elektronok áthaladnak egy huzalon, és ütköznek más elektronokkal, atomokkal és más részecskékkel. Ennek eredményeként hő keletkezik. A Joule-Lenz törvény írja le a kibocsátott hőmennyiséget, amikor az áram átvezet egy vezetéken. Közvetlenül arányos a jelenlegi szilárdsággal, ellenállással és áramlási idővel.
A Joule-Lenz törvény szerves formájában így néz ki:
Az áramszilárdságot I betű jelzi, amperben, ellenállás - R Ohm-ban és t idő másodpercben kifejezve. Hő mértékegysége Q - Joule, kalóriára való átváltáshoz meg kell szorozni az eredményt 0,24-del. Ebben az esetben az 1 kalória megegyezik azzal a hőmennyiséggel, amelyet tiszta vízbe kell juttatni annak érdekében, hogy a hőmérsékletet 1 fokkal megemelje.
Ez a képletbejegyzés egy áramkörnek egy vezetékek soros csatlakoztatásával rendelkező szakaszára érvényes, amikor egy áram áramlik bennük, de a különböző feszültség esik a végein. Az ellenállás négyzetének az ára szorzata megegyezik a teljesítménnyel. Ugyanakkor a teljesítmény egyenesen arányos a feszültség négyzetével és fordítva arányos az ellenállással. Akkor a párhuzamos csatlakozással ellátott elektromos áramkör esetében a Joule-Lenz törvény így írható:
Differenciál formában a következőképpen néz ki:
Ahol j az aktuális sűrűség A / cm2, E az elektromos térerő, a szigma a vezető fajlagos ellenállása.
Meg kell jegyezni, hogy az áramkör homogén szakaszánál az elemek ellenállása megegyezik. Ha vannak olyan vezetékek, amelyeknek az ellenállása eltérő, az a helyzet, amikor a legnagyobb hőmennyiség szabadul fel a legnagyobb ellenálláson, ami a Joule-Lenz törvény képletének elemzésével vonható le.
Gyakran ismételt kérdések
Hogyan lehet megtalálni az időt? Ez a vezetéken keresztüli áramlás periódusára vonatkozik, azaz amikor az áramkört lezárják.
Hogyan lehet megtalálni a vezető ellenállását? Az ellenállás meghatározásához a képlettel, amelyet gyakran "sínnek" hívnak, azaz:
Itt a "Po" betű az ellenállást jelöli, Ohm-ban mérve * m / cm2, l és S a hossz és a keresztmetszet területe. A számításokban a négyzetméter és a centiméter csökken, és az ohmok megmaradnak.
A ellenállás táblázatos érték, és minden fémen különbözik. A réz nagyságrendje kisebb, mint a nagy ellenállású ötvözeteknél, például a volfrámnál vagy a nikroménál. Az alkalmazás szempontjából az alábbiakban foglalkozunk.
Menjünk tovább a gyakorlatba
A Joule-Lenz törvény nagy jelentőséggel bír az elektrotechnikai számításoknál. Először is alkalmazhatja azt a fűtőberendezések kiszámításakor. A vezetéket leggyakrabban fűtőelemként használják, de nem egyszerű (például réz), de nagy ellenállású. Leggyakrabban nikróm vagy kantál, fechral.
Nagy ellenállásuk van. Használhat rézet, de akkor sok kábelt fog költeni (szarkazmus, a réz nem kerül erre a célra). A fűtőkészülék hőteljesítményének kiszámításához meg kell határoznia, melyik testet és milyen mennyiségekben kell melegíteni, figyelembe kell vennie a szükséges hőmennyiséget és azt, hogy mennyi ideig kell átvinni a testbe. Számítások és transzformációk után megkapja az ellenállást és az áramszilárdságot ebben az áramkörben. A ellenállásra vonatkozó adatok alapján válassza ki a vezető anyagát, keresztmetszetét és hosszát.
Joule-Lenz törvény a villamos energia távoli átviteléről
a energiaátvitel távolságokon keresztül jelentős probléma merül fel - az átviteli vezetékek (átviteli vezetékek) veszteségei. A Joule-Lenz törvény írja le a vezető által kibocsátott hőmennyiséget, amikor áram áramlik. Az elektromos vezetékek egész vállalkozásokat és városokat táplálnak, és ehhez sok energiára van szükség, amelynek eredményeként nagy áram van. Mivel a hőmennyiség a vezető ellenállásától és az áramtól függ, így a kábel nem melegszik fel, csökkentenie kell a hőmennyiséget. A huzalok keresztmetszetét nem mindig lehet növelni, mert ez költséges magának a réznek és a kábel súlyának szempontjából, ami növeli a tartószerkezet költségeit. A nagyfeszültségű vezetékeket az alábbiakban mutatjuk be. Ezek hatalmas fémszerkezetek, amelyek célja a kábel biztonságos magasságba emelése a talaj felett, az áramütés elkerülése érdekében.
Ezért csökkenteni kell az áramot, hogy megnöveljék a feszültséget. A városok között az elektromos vezetékek feszültsége általában 220 vagy 110 kV, és a fogyasztónál a transzformátorállomások (KTP) vagy számos KTP segítségével a kívánt értékre csökken, fokozatosan csökkenve az átvitel biztonságosabb értékére, például 6 kV.
Így ugyanannak az energiafogyasztásnak a 380/220 V feszültségénél az ára száz-ezer-szer csökken. És a Joule-Lenz törvény szerint a hőmennyiséget ebben az esetben a kábelen elvesztett teljesítmény határozza meg.
Biztosítékok és biztosítékok
A biztosítékokra a Joule-Lenz törvény vonatkozik. Ezek olyan elemek, amelyek megvédik az elektromos vagy elektronikus eszközöket a túlzott áramoktól, amelyek az áramforrás túlfeszültségének következményei lehetnek, rövidzárlat az áramköri lapon vagy a tekercseknél (motorok esetén), hogy megvédjék az egész elektromos rendszert és a tűzt. Házból, szigetelőből és vékony huzalból állnak. A huzalt olyan szakaszban választják meg, hogy a névleges áram átfolyjon rajta, és ha túllépik, akkor a keletkező hőmennyiség ég.
A fentiek alapján azt a következtetést vonjuk le, hogy a Joule-Lenz törvény széles körben alkalmazhatóvá vált és nagyon fontos az elektrotechnika szempontjából. A fenti képletekkel végzett számítások által szolgáltatott hőmennyiséggel kapcsolatos információknak köszönhetően megismerhetjük az eszközök működési módjait, kiválaszthatjuk a szükséges anyagokat és keresztmetszetet, hogy növeljük az eszköz vagy az áramkör egészének biztonságát, megbízhatóságát és tartósságát.
Itt fejezzük be cikkünket. Reméljük, hogy a nyújtott információ hasznos és érdekes volt az Ön számára. Végül azt javasoljuk, hogy nézzen meg egy videót, amelyben ezt a kérdést részletesebben tárgyalják:
Bizonyára nem tudod:
Betöltés ...
