Džaulio dėsnio pavyzdys

Kai cirkuliuoja elektros srovė, dalis energijos paverčiama darbu, o dalis - šiluma. Ši šiluma gaminama, nes kai elektros srovė praeina per grandinę, ji turi įveikti laidininko siūlomą varžą. Ši energija, naudojama įveikiant pasipriešinimą, išsiskiria šilumos pavidalu.

Šį reiškinį pastebėjo anglų mokslininkas Jamesas Prescottas Joule'as, kuris taip pat stebėjo ryšius, egzistuojančius tarp to laiko srovę, taip pat tos srovės intensyvumą, naudojant šilumą ar atliktą darbą, ir naudojo skirtingus srovės ir šilumos matavimo metodus sugeneruotas. Joule'o ​​įstatymo teiginys yra toks:

Laidininke, praeinant srovei, gaunama šiluma yra tiesiogiai proporcinga varžai, srovės kvadratui ir prijungimo laikui.

Srovė, matuojama amperais, praeina per laidininkus; kuo didesnis laidininko atsparumas srovės praėjimui, tuo sunkiau elektronams judėti per laidininką. Energija, naudojama elektronų srautui judėti, išsisklaido kaip šiluma.

Joule'o ​​pastebėjimai susintetinami šia formule:

J = Aš²* R * t
J = tai pagamintos šilumos matas, matuojamas džauliais. Vienas džaulis yra lygus 0,24 kalorijos.

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

Pagal šią formulę galime apskaičiuoti bet kurį kitą kiekį:

Aš = √ (J) / (R * t)
R = (J) / (Aš²* t)
t = (J) / (Aš²* R)

Džaulio dėsnio pavyzdžiai

1 pavyzdys. Apskaičiuokite šilumą, gaunamą 2A srove esant 150 W varžai, 7 sekundes.

J =?
I = 2 A
R = 150 W
t = 7 s
J = Aš²* R * t
J = (2²) (150) (7) = (4) (150) (7) = 4200 J

Gaminama 4200 džaulių šilumos.

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

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

Grandinės srovė yra 2,5 ampero.

3 pavyzdys. Apskaičiuokite laidininko varžą, jei žinome, kad srovė yra 1,25 A, laikas yra 4,5 sekundės, o pagaminta šiluma yra 1458 J.

J = 1458 J
I = 1,2 A
R =?
t = 4,5 s
R = (J) / (Aš²* 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 grandinė prijungta, jei srovė yra 500 mA, laidininko varža yra 125 W, o pagaminta šiluma yra 31,25 J.

J = 31,25 J
Aš = 500 mA = 0,5 A
R = 125 W
t =?
t = (J) / (Aš²* R)
t = (31,25) / (0,5²) (125) = (31,25) / (0,25) (125) = (31,25) / (31,25) = 1 s

Grandinė prijungta 1 sekundę.