Joules loveksempel

Når en elektrisk strøm cirkulerer, omdannes en del af energien til arbejde, og en del omdannes til varme. Denne varme produceres, fordi når den elektriske strøm passerer gennem kredsløbet, skal den overvinde ledningens modstand. Denne energi, der anvendes til at overvinde modstand, frigives i form af varme.

Dette fænomen blev observeret af den engelske videnskabsmand James Prescott Joule, som også observerede de forhold, der eksisterer mellem det tidspunkt, hvor strøm samt intensiteten af ​​den aktuelle strøm med varmen eller med det genererede arbejde og brugte forskellige metoder til måling af strømmen og varmen genereret. Uttalelsen i Joules lov er som følger:

Varmen, der produceres i en leder ved strømens passage, er direkte proportional med modstanden, til strømens firkant og til det tidspunkt, den er forbundet.

Strøm, målt i ampere, passerer gennem lederne; jo mere modstand mod passage af strøm en leder har, jo sværere vil det være for elektroner at bevæge sig gennem lederen. Den energi, der bruges til at flytte strømmen af ​​elektroner, spredes som varme.

Joules observationer er syntetiseret i følgende formel:

J = jeg²* R * t
J = Det er målingen for den producerede varme, der måles i Joule. En joule svarer til 0,24 kalorier.
Jeg = Det er strømmen. Det måles i forstærkere.
R = Ledningens eller belastningens modstand målt i ohm (W)
t = Det er den tid, strømmen cirkulerer gennem lederen, eller også den tid, kredsløbet forbliver forbundet. Det måles i sekunder.

Fra denne formel kan vi beregne en hvilken som helst af de andre størrelser:

I = √ (J) / (R * t)
R = (J) / (I²* t)
t = (J) / (I²* R)

Eksempler på Joules lov

Eksempel 1. Beregn varmen produceret af en strøm på 2A med en modstand på 150 W i 7 sekunder.

J =?
I = 2 A.
R = 150 W.
t = 7 s
J = jeg²* R * t
J = (2²) (150) (7) = (4) (150) (7) = 4200 J

Der produceres 4200 Joule varme.

Eksempel 2. Beregn strømmen, der strømmer gennem et kredsløb, hvis vi ved det over en modstand på 150 W, 1500 J.

J = 1500 J
Jeg =?
R = 80 W.
t = 3 s
I = √ (J) / (R * t)
I = √ (1500) / (80 * 3) = √ (1500) / (240) = √6,25 = 2,5 A

Kredsløbsstrømmen er 2,5 ampere.

Eksempel 3. Beregn lederens modstand, hvis vi ved, at strømmen er 1,25 A, er tiden 4,5 sekunder, og den producerede varme er 1458 J.

J = 1458 J
I = 1,2 A.
R =?
t = 4,5 s
R = (J) / (I²* t)
R = (1458) / (1.2²) (4.5) = (1458) / (1.44) (4.5) = (1458) / (6.48) = 225 W

Ledningsmodstanden er 225 ohm.

Eksempel 4. Beregn, hvor længe et kredsløb er tilsluttet, hvis strømmen er 500 mA, er ledningens modstand 125 W, og den producerede varme er 31,25 J.

J = 31,25 J
I = 500 mA = 0,5 A
R = 125 W.
t =?
t = (J) / (I²* R)
t = (31,25) / (0,5²) (125) = (31,25) / (0,25) (125) = (31,25) / (31,25) = 1 s

Kredsløbet er forbundet i 1 sekund.