Legge di Joule del riscaldamento
Quando la corrente fluisce in un circuito elettrico, le collisioni tra gli elettroni e gli atomi del filo causano la generazione di calore. Quanta quantità di calore viene generata durante il flusso di corrente in un filo e su quali condizioni e parametri dipende la generazione di calore? James Prescott Joule, un fisico inglese, ha coniato una formula che spiega questo fenomeno con precisione. Questo è noto come legge di Joule.
Cosa è la legge di Joule del riscaldamento
Il calore prodotto a causa del flusso di corrente all'interno di un filo elettrico, è espresso in unità di Joule. Ora la rappresentazione matematica e l'esplicazione della legge di Joule sono date nel modo seguente.
La quantità di calore prodotta in un filo conduttore di corrente, è proporzionale al quadrato dell'ammontare di corrente che scorre attraverso il filo, quando la resistenza elettrica del filo e il tempo di flusso della corrente sono costanti.
La quantità di calore prodotta è proporzionale alla resistenza elettrica del filo quando la corrente nel filo e il tempo di flusso della corrente sono costanti.
Il calore generato a causa del flusso di corrente è proporzionale al tempo di flusso della corrente, quando la resistenza elettrica e l'ammontare di corrente sono costanti.
Quando queste tre condizioni sono combinate, la formula risultante è la seguente –
Qui, 'H' è il calore generato in Joule, 'i' è la corrente che scorre attraverso il filo conduttore in ampere e 't' è il tempo in secondi. Ci sono quattro variabili nell'equazione. Quando tre di queste sono note, l'altra può essere calcolata. Qui, 'J' è una costante, nota come equivalente meccanico del calore di Joule. Equivalente meccanico del calore può essere definito come il numero di unità di lavoro che, quando completamente convertite in calore, forniscono un'unità di calore. Ovviamente, il valore di J dipenderà dalla scelta delle unità di lavoro e di calore. Si è trovato che J = 4.2 joule/cal (1 joule = 107 erg) = 1400 ft. lbs./CHU = 778 ft. lbs/B Th U. Si dovrebbe notare che i valori sopra riportati non sono molto precisi ma sono sufficienti per lavori generali.
Ora, secondo la legge di Joule I2Rt = lavoro svolto in joule elettricamente quando I ampere di corrente vengono mantenuti attraverso un resistore di R ohm per t secondi.
Eliminando I e R a turno nella precedente espressione con l'aiuto della legge di Ohm, otteniamo forme alternative come.
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