Закон Джоуля про нагрівання
Коли струм проходить через електричний контур, зіткнення електронів і атомів дроту викликає виникнення тепла. Скільки тепла виробляється під час струму, що проходить через дріт, і від чого залежить генерація тепла? Англійський фізик Джеймс Прескотт Джоуль сформулював формулу, яка точно пояснює це явище. Це відомо як Закон Джоуля.
Що таке Закон Джоуля про нагрівання
Тепло, яке виробляється через потік струму в електричному дроті, виражається в одиницях Джоуль. Тепер математичне представлення та пояснення Закону Джоуля подано наступним чином.
Кількість тепла, виробленого в дроті, що проводить струм, пропорційна квадрату величини струму, що проходить через дріт, коли електричний опір дроту та час проходження струму є сталими.
Кількість виробленого тепла пропорційна електричному опору дроту, коли струм у дроті та час проходження струму є сталими.
Кількість тепла, виробленого через потік струму, пропорційна часу проходження струму, коли електричний опір та величина струму є сталими.
Коли ці три умови об'єднуються, отримана формула має наступний вигляд –
Тут, 'H' - це вироблене тепло в джоулях, 'i' - це струм, що проходить через провідник в амперах, а 't' - це час у секундах. У рівнянні є чотири змінні. Коли відомі будь-які три з них, можна обчислити четверту. Тут, 'J' - це стала, відома як механічний еквівалент тепла Джоуля. Механічний еквівалент тепла можна визначити як число робочих одиниць, які, повністю перетворені на тепло, дають одну одиницю тепла. Очевидно, значення J залежатиме від вибору одиниць роботи та тепла. Виявлено, що J = 4.2 джоуля/кал (1 джоуль = 107 ерг) = 1400 футів-фунтів/ЧУ = 778 футів-фунтів/БТУ. Слід зауважити, що вищезазначені значення не надто точні, але достатньо хороші для загальних розрахунків.
Зараз, згідно з законом Джоуля I2Rt = робота, виконана в джоулях електрично, коли I ампер струму підтримуються через резистор R омів протягом t секунд.
Виключивши I та R в наведеному виразі за допомогою Закону Ома, ми отримуємо альтернативні форми.
Повідомлення: Поважайте оригінал, добри статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, зв'яжіться для видалення.
