Joules lov for varmeproduksjon

Når strøm flyter gjennom et elektrisk krets, fører kollisjonen mellom elektronene og atomer i ledningen til at varme genereres. Hvor mye varme genereres når strøm flyter gjennom en ledning, og på hvilke forhold og parametre avhenger varmegenereringen? Den engelske fysikeren James Prescott Joule formulerte en formel som forklarer dette fenomenet nøyaktig. Dette er kjent som Joules lov.

Hva er Joules varmelov

Varmen som produseres på grunn av strømflyt i en elektrisk ledning, uttrykkes i enheter av Joule. Den matematiske representasjonen og forklaringen av Joules lov er gitt på følgende måte.

1. Mengden varme som produseres i en strømførende ledning, er proporsjonal med kvadratet av mengden strøm som flyter gjennom ledningen, når den elektriske motstand i ledningen og tiden strømmen flyter er konstant.

   

2. Mengden varme som produseres, er proporsjonal med den elektriske motstand i ledningen når strømmen i ledningen og tiden strømmen flyter er konstant.

   

3. Varmen som genereres ved strømflyt, er proporsjonal med tiden strømmen flyter, når den elektriske motstand og mengden strøm er konstant.

Når disse tre betingelsene kombineres, blir den resulterende formelen slik –

Her er 'H' varmen generert i Joule, 'i' er strømmen som flyter gjennom ledningen i amper og 't' er tiden i sekunder. Det er fire variable i ligningen. Når noen av disse tre er kjent, kan den andre beregnes. Her er 'J' en konstant, kjent som Joules mekaniske ekvivalent for varme. Mekanisk ekvivalent for varme kan defineres som antall arbeidsenheter som, når de fullstendig konverteres til varme, gir en enhet av varme. Selvfølgelig vil verdien av J avhenge av valg av enheter for arbeid og varme. Det har blitt funnet at J = 4.2 joule/cal (1 joule = 107 erg) = 1400 ft. lbs./CHU = 778 ft. lbs/B Th U. Det bør merkes at de ovennevnte verdiene ikke er veldig nøyaktige, men er godt nok for generell bruk.

Ifølge Joules lov I2Rt = arbeid utført i joule elektrisk når I ampere strøm vedlikeholdes gjennom en motstand på R ohm i t sekunder.

Ved å eliminere I og R i tur og orden i den ovennevnte uttrykket med hjelp av Ohms lov, får vi alternative former som.

Erklæring: Respekt for original, god artikler verdt å dele, ved infringing kontakt slett.