Džaulio dėsnio pavyzdys

Kai cirkuliuoja elektros srovė, dalis energijos paverčiama darbu, o dalis – į šilumą. Ši šiluma susidaro todėl, kad elektros srovei eidama grandine ji turi įveikti laidininko siūlomą varžą. Ši energija, naudojama pasipriešinimui įveikti, išsiskiria šilumos pavidalu.

Šį reiškinį pastebėjo anglų mokslininkas Jamesas Prescottas Joule'as, kuris taip pat stebėjo ryšius, egzistuojančius tarp laiko, kai srovę, taip pat tos srovės stiprumą, su šiluma ar sukuriamu darbu, ir naudojo skirtingus srovės ir šilumos matavimo metodus. sugeneruotas. Džaulio dėsnio teiginys yra toks:

Šiluma, kurią laidininkas gamina praeinant srovei, yra tiesiogiai proporcinga varžai, srovės kvadratui ir jos prijungimo laikui.

Srovė, matuojama Amperais, eina per laidininkus; kuo didesnis laidininko pasipriešinimas srovei, tuo sunkiau elektronams judėti laidininku. Energija, naudojama elektronų srautui perkelti, yra išsklaidoma kaip šiluma.

Džaulio stebėjimai sintezuojami pagal šią formulę:

J = I²*R*t
J = Tai pagamintos šilumos matas, matuojamas džauliais. Vienas džaulis yra lygus 0,24 kalorijų.

I = Tai srovė. Jis matuojamas amperais.
R = laidininko arba apkrovos varža, matuojama omais (W)
t = laikas, per kurį srovė cirkuliuoja laidininku, arba laikas, per kurį grandinė lieka prijungta. Jis matuojamas sekundėmis.

Iš šios formulės galime apskaičiuoti bet kurį kitą kiekį:

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

Džaulio dėsnio pavyzdžiai

1 pavyzdys. Apskaičiuokite šilumą, kurią per 7 sekundes išskiria 2A srovė esant 150 W varžai.

J =?
I = 2 A
R = 150 W
t = 7 s
J = I²*R*t
J = (2²) (150) (7) = (4) (150) (7) = 4200 J

Išgaunama 4200 džaulių šilumos.

2 pavyzdys. Apskaičiuokite srovę, tekančią per grandinę, jei žinome, kad esant 150 W varžai, 1500 J.

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

Grandinės srovė yra 2,5 amperų.

3 pavyzdys. Apskaičiuokite laidininko varžą, jei žinome, kad srovė yra 1,25 A, laikas yra 4,5 sekundės, o pagaminama šiluma yra 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

Laidininko varža yra 225 omai.

4 pavyzdys. Apskaičiuokite, kiek laiko prijungta grandinė, jei srovė 500 mA, laidininko varža 125 W, o pagaminama šiluma 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

Grandinė prijungiama 1 sekundei.