• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Закон Джоуля — Ленца.

Закон, що визначає кількість теплоти, яку виділяє провідник зі струмом у навколишнє середовище, був уста­новлений експериментально англійським вченим Д. Джоулем і російсь­ким вченим Е. X. Ленцем.

Закон Джоуля — Ленца: кількість теплоти, що виділяється провідником зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму на опір провідника й час проходження струму по провіднику:

Якщо в даній ділянці кола відсутні сторонні сили, то в ній вся енер­гія перетворюється тільки на теплову. Отже, і . Тоді

Якщо в ділянці кола є сторонні сили, то і .

4. Теплова дія струму

Теплову дію струму вивчали на дослідах англійський учений Дж. Джоуль і російський учений Е. X. Ленц.

Hезалежно один під одного нони дійшли однакового нисновку. Якщо на ділянці кола, в якій тече струм, не виконується механічна робота й не відбуваються хімічні реакції, то робота електричного струму приводить тільки до нагрівання провідника. Нагрітий провідник шляхом теплопередачі віддає отриману енергію навколишнім тілам. Отже, згідно із законом збереження енергії кількість виділеної теплоти ф в цьому випадку дорівнюватиме роботі А струму: Я = А.

Кількість теплоти, яка виділяється у провіднику зі струмом, прямо пропорційна квадрату сили струму, опору провідника й часу проходження струму:

Для одержання математичного виразу закона Джоуля—Ленца ми скористалися деякими припущеннями, але, як виявилося з подальших досліджень, кількість теплоти, яка виділяється в процесі проходження струму в ділянці кола, завжди можна обчислити за формулою.

На рис. зображено схему досліду, який доводить закон Джоуля—Ленца.

5. Вивчаємо електронагрівальні пристрої

Електричні нагрівальні пристрої широко застосовують у сільському господарстві, промисловості, на транспорті, у побуті. Незважаючи на зовнішнє різноманіття, усі електронагрівники, використовувані на практиці, мають деякі спільні риси.

По-перше, робота всіх електричних нагрівників Грунтується на тепловій дії струму, тобто в таких пристроях енергія електричного струму перетворюється на внутрішню енергію нагрівника, який, у свою чергу, шляхом теплопередачі віддає енергію довкіллю.

По-друге, основною частиною будь-якого електронагрівника є нагрівальний елемент — провідник, який нагрівається при проходженні в ньому струму.

Нагрівальні елементи мають витримувати нагрівання до дуже високої температури, тому їх виготовляють із тугоплавких матеріалів, тобто з матеріалів, що мають високу температуру плавлення.

Щоб уникнути ураження струмом, нагрівальні елементи ізолюють від корпусу нагрівального пристрою.

За законом Джоуля—Ленца кількість теплоти Я, що виділяється у нагрівальному елементі, становить. Отже, змінюючи силу струму в нагрівальному елементі, можна регулювати температуру нагрівника (рис. 17.5).

Підвідні проводи та нагрівальний елемент з'єднані послідовно, отже, сила струму в них є однаковою. Щоб проводи нагрівалися набагато менше, ніж нагрівальний елемент, його опір має бути в багато разів більшим за опір ніднідпих ііронодіп. Тому нагрівальні елементи найчастіше виготовляють із речовин з великим питомим опором.

Контрольні запитання

1. Напишіть формулу для визначення роботи постійного струму.

2. Доведіть, що робота струму виміряється в джоулях.

3. Як записується закон Джоуля-Ленца?

4. Як залежить кількість теплоти, що виділяється під час проходження струму у провідниках, від опору цих провідників у разі їх послідовного і паралельного з'єднання?

5. Запишіть формулу потужності постійного струму.

6. Доведіть, що потужність струму виражається у ватах.

7. Яким приладом вимірюють потужність постійного струму?

8. Яка кількість теплоти щосекунди виділяється ксеноновим електричним світиль-ником потужністю 300 кВт?

9. Два провідники опором 10 і 23 Ом ввімкнені в мережу напругою 100 В. Яка кіль-кість теплоти виділиться за 1 с в кожному провіднику, якщо їх з’єднати паралельно?

10. Елемент замикається дротом одного разу з опором 4 Ом, іншого – 9 Ом. В обох випадках кількість тепла Q, що виділяється в провіднику за один і той самий час, ви-являється однаковою. Яким є внутрішній опір елемента?

11. У спіралі електроплитки, ввімкненої в розетку з напругою 220 В, за сили струму 3,5 А виділилося 690 кДж теплоти. Скільки часу була ввімкнена в мережу плитка?

12. У кипятильнику місткістю 5 л з ККД 70 % вода нагрівається від 10 до 100 С за 20 хв. Якої сили струм проходить по обмотці нагрівника, якщо напруга дорівнює 220 В?

Читайте також:

1. II. Основні закономірності ходу і розгалуження судин великого і малого кіл кровообігу
2. IV. Закони ідеальних газів.
3. IV. Закономірності структурно-функціональної організації спинного мозку
4. Авілум – “син чоловіка” – повноправна людина, охороні його життя, здоров’я, захисту його майнових інтересів присвячена значна частина законника.
5. Аграрне право та законодавство США, Німеччини, Франції, Великої Британії, Ізраїлю, Польщі, Росії
6. Аграрні закони України
7. Адаптація законодавства України до законодавства ЄС - один із важливих інструментів створення в Україні нової правової системи та громадянського суспільства
8. Адаптація законодавства України до законодавства ЄС - один із важливих інструментів створення в Україні нової правової системи та громадянського суспільства
9. Адміністративна відповідальність за порушення аграрного законодавства
10. Адміністративна відповідальність за порушення земельного законодавства
11. Адміністративна відповідальність за порушення податкового законодавства.
12. Адміністративна відповідальність осіб, винних в порушенні податкового законодавства

Переглядів: 6968