Džoula likuma piemērs

Kad cirkulē elektriskā strāva, daļa enerģijas tiek pārveidota par darbu, un daļa no tā tiek pārveidota par siltumu. Šis siltums rodas tāpēc, ka, elektriskajai strāvai ejot cauri ķēdei, tai jāpārvar vadītāja piedāvātā pretestība. Šī enerģija, kas tiek izmantota, lai pārvarētu pretestību, tiek atbrīvota siltuma formā.

Šo fenomenu novēroja angļu zinātnieks Džeimss Preskots Džouls, kurš arī novēroja attiecības, kas pastāv starp laiku, kad strāvu, kā arī šīs strāvas intensitāti ar siltumu vai radīto darbu, kā arī izmantoja dažādas strāvas un siltuma mērīšanas metodes ģenerēts. Džoula likuma paziņojums ir šāds:

Siltums, ko ražo vadītājs, pārejot no strāvas, ir tieši proporcionāls pretestībai, strāvas kvadrātam un savienojuma laikam.

Strāva, mērot ampēros, iet caur vadītājiem; jo lielāka pretestība strāvas caurlaidībai ir vadītājam, jo ​​grūtāk elektroniem būs pārvietoties pa vadītāju. Enerģija, ko izmanto elektronu plūsmas pārvietošanai, tiek izkliedēta kā siltums.

Džoula novērojumi tiek sintezēti šādā formulā:

J = es²* R * t
J = Tas ir saražotā siltuma rādītājs, ko mēra džoulos. Viens džouls ir 0,24 kalorijas.
I = tā ir strāva. To mēra ampēros.
R = vadītāja vai slodzes pretestība, mērot omos (W)
t = tas ir laiks, kad strāva cirkulē caur vadītāju, vai arī laiks, kad ķēde paliek savienota. To mēra sekundēs.

Pēc šīs formulas mēs varam aprēķināt jebkuru citu daudzumu:

I = √ (J) / (R * t)
R = (J) / (Es²* t)
t = (J) / (Es²* R)

Džoula likuma piemēri

1. piemērs. Aprēķiniet siltumu, ko 7 sekundes rada 2A strāva uz 150 W pretestību.

J =?
I = 2 A
R = 150 W
t = 7 s
J = es²* R * t
J = (2²) (150) (7) = (4) (150) (7) = 4200 J

Tiek saražoti 4200 džouli siltuma.

2. piemērs. Aprēķiniet strāvu, kas cirkulē pa ķēdi, ja mēs zinām, ka pretestība 150 W, 1500 J.

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

Ķēdes strāva ir 2,5 ampēri.

3. piemērs. Aprēķiniet vadītāja pretestību, ja mēs zinām, ka strāva ir 1,25 A, laiks ir 4,5 sekundes un saražotais siltums ir 1458 J.

J = 1458 J
I = 1,2 A
R =?
t = 4,5 s
R = (J) / (Es²* t)
R = (1458) / (1.2²) (4.5) = (1458) / (1.44) (4.5) = (1458) / (6.48) = 225 W

Vadītāja pretestība ir 225 omi.

4. piemērs. Aprēķiniet, cik ilgi ir pievienota ķēde, ja strāva ir 500 mA, vadītāja pretestība ir 125 W un saražotā siltums ir 31,25 J

J = 31,25 J
I = 500 mA = 0,5 A
R = 125 W
t =?
t = (J) / (Es²* R)
t = (31,25) / (0,5²) (125) = (31,25) / (0,25) (125) = (31,25) / (31,25) = 1 s

Ķēde ir savienota 1 sekundi.