Пример Џоуловог закона

Када електрична струја циркулише, део енергије се претвара у рад, а део у топлоту. Ова топлота се производи јер када електрична струја путује кроз коло, она мора савладати отпор који нуди проводник. Ова енергија која се користи за превазилажење отпора ослобађа се у облику топлоте.

Ову појаву је посматрао енглески научник Џејмс Прескот Џоул, који је такође посматрао односе који постоје између времена када је струју, као и интензитет те струје, са топлотом или са насталим радом, а користили су различите методе мерења струје и топлоте. генерисан. Изјава Џуловог закона је следећа:

Топлота произведена у проводнику проласком струје је директно пропорционална отпору, квадрату струје и времену када је спојена.

Струја, мерена у амперима, пролази кроз проводнике; што проводник има већи отпор проласку струје, то ће електронима бити теже да се крећу кроз проводник. Енергија која се користи за кретање тока електрона се расипа као топлота.

Џулова запажања су синтетизована у следећој формули:

Ј = И²* Р * т

Ј = То је мера произведене топлоте која се мери у џулима. Један џул је једнак 0,24 калорије.
И = То је Струја. Мери се у амперима.
Р = Отпор проводника или оптерећења, мерено у омима (В)
т = То је време када струја циркулише кроз проводник, или такође време док коло остаје повезано. Мери се у секундама.

Из ове формуле можемо израчунати било коју од других величина:

И = √ (Ј) / (Р * т)
Р = (Ј) / (И²* т)
т = (Ј) / (И²* Р)

Примери Џуловог закона

Пример 1. Израчунајте топлоту коју производи струја од 2А на отпору од 150 В, током 7 секунди.

Ј =?
И = 2 А
Р = 150 В
т = 7 с
Ј = И²* Р * т
Ј = (2²) (150) (7) = (4) (150) (7) = 4200 Ј

Произведено је 4200 џула топлоте.

Пример 2. Израчунајте струју која тече кроз коло, ако знамо да је на отпору од 150 В 1500 Ј.

Ј = 1500 Ј
И =?
Р = 80 В
т = 3 с
И = √ (Ј) / (Р * т)
И = √ (1500) / (80 * 3) = √ (1500) / (240) = √6,25 = 2,5 А

Струја кола је 2,5 ампера.

Пример 3. Израчунајте отпор проводника, ако знамо да је струја 1,25 А, време 4,5 секунди и произведена топлота 1458 Ј.

Ј = 1458 Ј
И = 1,2 А
Р =?
т = 4,5 с
Р = (Ј) / (И²* т)
Р = (1458) / (1.2²) (4,5) = (1458) / (1,44) (4,5) = (1458) / (6,48) = 225 В

Отпор проводника је 225 Охма.

Пример 4. Израчунајте колико дуго је коло повезано, ако је струја 500 мА, отпор проводника је 125 В, а произведена топлота 31,25 Ј.

Ј = 31,25 Ј
И = 500 мА = 0,5 А
Р = 125 В
т =?
т = (Ј) / (И²* Р)
т = (31,25) / (0,5²) (125) = (31,25) / (0,25) (125) = (31,25) / (31,25) = 1 с

Коло је повезано 1 секунду.