Contoh Hukum Joule

Ketika arus listrik bersirkulasi, sebagian energi diubah menjadi kerja, dan sebagian lagi diubah menjadi panas. Panas ini dihasilkan karena ketika arus listrik melewati rangkaian, ia harus mengatasi hambatan yang ditawarkan oleh konduktor. Energi ini diterapkan untuk mengatasi resistensi dilepaskan dalam bentuk panas.

Fenomena ini diamati oleh ilmuwan Inggris James Prescott Joule, yang juga mengamati hubungan yang ada antara waktu itu arus, serta intensitas arus itu, dengan panas atau dengan kerja yang dihasilkan, dan menggunakan metode yang berbeda untuk mengukur arus dan panas dihasilkan. Pernyataan Hukum Joule adalah sebagai berikut:

Panas yang dihasilkan dalam konduktor oleh aliran arus berbanding lurus dengan resistansi, kuadrat arus dan waktu terhubung.

Arus, diukur dalam Amps, melewati konduktor; semakin besar hambatan terhadap aliran arus yang dimiliki suatu konduktor, semakin sulit bagi elektron untuk bergerak melalui konduktor. Energi yang digunakan untuk memindahkan aliran elektron dihamburkan sebagai panas.

Pengamatan Joule disintesis dalam rumus berikut:

J = saya²* R * t
J = Ini adalah ukuran panas yang dihasilkan, yang diukur dalam Joule. Satu joule sama dengan 0,24 kalori.
I = Ini adalah Arus. Itu diukur dalam amp.
R = Resistansi konduktor atau beban, diukur dalam Ohm (W)
t = Ini adalah waktu saat arus bersirkulasi melalui konduktor, atau juga waktu sirkuit tetap terhubung. Itu diukur dalam hitungan detik.

Dari rumus ini, kita dapat menghitung besaran lainnya:

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

Contoh Hukum Joule

Contoh 1. Hitung panas yang dihasilkan oleh arus 2A pada hambatan 150 W, selama 7 detik.

J =?
saya = 2 A
R = 150 W
t = 7 s
J = saya²* R * t
J = (2²) (150) (7) = (4) (150) (7) = 4200 J

4.200 Joule panas yang dihasilkan.

Contoh 2. Hitung arus yang mengalir melalui suatu rangkaian, jika diketahui bahwa pada hambatan 150 W, 1500 J.

J = 1500 J
saya =?
R = 80 W
t = 3 s
I = (J) / (R * t)
I = (1500) / (80 * 3) = (1500) / (240) = 6.25 = 2.5 A

Arus Sirkuit adalah 2,5 Amps.

Contoh 3. Hitung hambatan penghantar tersebut, jika diketahui arusnya 1,25 A, waktu 4,5 detik dan kalor yang dihasilkan 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

Hambatan konduktor adalah 225 Ohm.

Contoh 4. Hitung berapa lama suatu rangkaian dihubungkan, jika arusnya 500 mA, hambatan penghantar tersebut adalah 125 W dan kalor yang dihasilkan adalah 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

Sirkuit terhubung selama 1 detik.