قانون گرمایش جول
وقتی جریان الکتریکی در مدار الکتریکی حرکت میکند، برخورد بین الکترونها و اتمها سیم باعث تولید گرما میشود. چقدر گرما در طول جریان الکتریکی در سیم تولید میشود و این گرمای تولید شده به چه شرایط و پارامترهایی بستگی دارد؟ فیزیکدان انگلیسی جیمز پرسکوت جول فرمولی را وضع کرد که این پدیده را دقیق توضیح میدهد. این فرمول به نام قانون جول شناخته میشود.
قانون گرمایی جول چیست
گرما که به دلیل جریان الکتریکی در سیم تولید میشود، به واحدهای جول بیان میشود. حالا نمایش ریاضی و توضیح قانون جول به صورت زیر ارائه میشود.
مقدار گرما تولید شده در یک سیم هادی جریان، متناسب با مجذور مقدار جریانی است که از طریق سیم حرکت میکند، وقتی که مقاومت الکتریکی سیم و زمان جریان ثابت است.
مقدار گرما تولید شده متناسب با مقاومت الکتریکی سیم است وقتی که جریان در سیم و زمان جریان ثابت است.
گرما تولید شده به دلیل جریان الکتریکی متناسب با زمان جریان است، وقتی که مقاومت الکتریکی و مقدار جریان ثابت است.
وقتی این سه شرط با هم ترکیب میشوند، فرمول حاصل به این شکل خواهد بود –
در اینجا، 'H' گرما تولید شده در جول، 'i' جریان عبوری از سیم هادی در آمپر و 't' زمان در ثانیه است. در معادله چهار متغیر وجود دارد. وقتی سه تا از اینها مشخص هستند، میتوان متغیر چهارم را محاسبه کرد. در اینجا، 'J' یک ثابت است که به عنوان معادل مکانیکی گرما شناخته میشود. معادل مکانیکی گرما میتواند به عنوان تعداد واحدهای کاری تعریف شود که وقتی به طور کامل به گرما تبدیل میشوند، یک واحد گرما را تأمین میکنند. واضح است که مقدار J به انتخاب واحدهای کار و گرما بستگی دارد. یافته شده است که J = 4.2 جول/کال (1 جول = 107 ارج) = 1400 فوت-پوند/CHU = 778 فوت-پوند/B Th U. باید توجه داشت که مقادیر فوق بسیار دقیق نیستند اما برای کارهای عمومی کافی هستند.
حالا بر اساس قانون جول I2Rt = کار انجام شده در جول به صورت الکتریکی وقتی که I آمپر جریان در طول یک مقاومت R اهم برای t ثانیه حفظ میشود.
با حذف I و R به ترتیب در عبارت بالا با کمک قانون اهم، فرمهای جایگزین به دست میآیند.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
