Joule Yasası Örneği

Bir elektrik akımı dolaştığı zaman, enerjinin bir kısmı işe, bir kısmı da ısıya dönüşür. Bu ısı üretilir çünkü elektrik akımı devreden geçtiğinde iletkenin sunduğu direnci aşması gerekir. Direnci yenmek için uygulanan bu enerji, ısı şeklinde açığa çıkar.

Bu fenomen İngiliz bilim adamı James Prescott Joule tarafından gözlemlendi. akımın yanı sıra o akımın yoğunluğu, ısıyla veya üretilen işle ve akımı ve ısıyı ölçmek için farklı yöntemler kullandı. oluşturuldu. Joule Yasasının ifadesi aşağıdaki gibidir:

Bir iletkende akımın geçmesiyle üretilen ısı, direnç, akımın karesi ve bağlı olduğu süre ile doğru orantılıdır.

Amper cinsinden ölçülen akım iletkenlerden geçer; Bir iletkenin akım geçişine karşı direnci ne kadar fazlaysa, elektronların iletkenden geçmesi o kadar zor olacaktır. Elektron akışını hareket ettirmek için kullanılan enerji ısı olarak dağılır.

Joule'nin gözlemleri aşağıdaki formülde sentezlenmiştir:

J = ben²* R * t
J = Joule cinsinden ölçülen üretilen ısının ölçüsüdür. Bir joule 0.24 kaloriye eşittir.

I = Akımdır. Amper cinsinden ölçülür.
R = İletkenin veya yükün direnci, Ohm (W) cinsinden ölçülür
t = Akımın iletkende dolaştığı veya devrenin bağlı kaldığı süredir. Saniye cinsinden ölçülür.

Bu formülden diğer niceliklerden herhangi birini hesaplayabiliriz:

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

Joule Yasası örnekleri

örnek 1. 150 W'lık bir direnç üzerinde 2A'lık bir akımın 7 saniye boyunca ürettiği ısıyı hesaplayın.

J =?
ben = 2A
R = 150W
t = 7 sn
J = ben²* R * t
J = (2²) (150) (7) = (4) (150) (7) = 4200 J

4200 Joule ısı üretilir.

Örnek 2. 150 W, 1500 J'lik bir dirençte olduğunu biliyorsak, bir devrede dolaşan akımı hesaplayın.

J = 1500 J
ben =?
R = 80W
t = 3 sn
ben = √ (J) / (R * t)
Ben = √ (1500) / (80 * 3) = √ (1500) / (240) = √6.25 = 2.5 A

Devre Akımı 2,5 Amperdir.

Örnek 3. Akımın 1,25 A, zamanın 4,5 saniye ve üretilen ısının 1458 J olduğunu biliyorsak, iletkenin direncini hesaplayın.

J = 1458 J
ben = 1,2 A
R =?
t = 4,5 sn
R = (J) / (I²* t)
R = (1458) / (1.2)²) (4.5) = (1458) / (1.44) (4.5) = (1458) / (6.48) = 225 W

İletkenin direnci 225 Ohm'dur.

Örnek 4. Bir devrenin ne kadar süreyle bağlı olduğunu hesaplayın, akım 500 mA ise iletkenin direnci 125 W ve üretilen ısı 31,25 J.

J = 31,25 J
ben = 500 mA = 0,5 A
R = 125W
t =?
t = (J) / (I²* R)
t = (31,25) / (0,5²) (125) = (31,25) / (0,25 (125) = (31,25) / (31,25) = 1 s

Devre 1 saniyeliğine açıktır.