Работа и мощность тока. Закон Джоуля — Ленца. Закон джоуля ленца доклад

Закон Джоуля-Ленца: определение, практическое значение

Закон Джоуля-Ленца был открыт в 1841 и 1842 году двумя учеными Джеймсом Джоулем и Эмилием Ленцем. Ленц опубликовал результаты своей работы в 1842 году, на год позже Джоуля, но его эксперименты были более точными и вывод из опытов он вывел раньше.

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца определяет количество теплоты, выделяющейся в проводнике, обладающим сопротивлением за время t, при прохождении через него электрического тока.Q = a*I*2R*t, гдеQ - колическтво выделяемой теплоты (в Джоулях)a - коэффициент пропорциональностиI - сила тока ( в Амперах)R - Сопротивление проводника (в Омах)t - Время прохождения (в секундах)Закон Джоуля-Ленца объясняет, что электрический ток — это заряд, который перемещается под действием электрического поля. При этом поле совершает работу, а ток обладает мощностью и выделяется энергия. Когда эта энергия проходит по неподвижному металлическому проводнику, то она становится тепловой, так как направлена на нагревание проводника.В дифференциальной форме закон Джоуля-Ленца выражается как объемная плотность тепловой мощности тока в проводнике будет равна произведению удельной электрической проводимости на квадрат напряженности электрического поля.

Применение закона Джоуля-Ленца

Лампы накаливания были придуманы в 1873 году русским инженером Лодыгиным. В лампах накаливания, как и в электронагревательных приборах, применяется закон Джоуля-Ленца. В них используют нагревательный элемент, который является проводником с высоким сопротивлением. За счет этого элемента можно добиться локализованного выделения тепла на участке. Выделение тепла будет появляться при повышении сопротивления, увеличении длины проводника, выбором определенного сплава. Одной из областей применения закона Джоуля-Ленца является снижение потерь энергии. Тепловое действие силы тока ведет к потерям энергии. При передаче электроэнергии, передаваемая мощность линейно зависит от напряжения и силы тока, а сила нагрева зависит от силы тока квадратично, поэтому если повышать напряжение, при этом понижая силу тока перед подачей электроэнергии, то это будет более выгодно. Но повышение напряжения ведет к снижению электробезопасности. Для повышения уровня электробезопасности повышают сопротивление нагрузки соответственно повышению напряжения в сети. Также закон Джоуля-Ленца влияет на выбор проводов для цепей. При неправильном подборе проводов возможен сильный нагрев проводника, а так же его возгорание. Это происходит когда сила тока превышает предельно допустимые значения и выделяется слишком много энергии. При правильном подборе проводов для электрических цепей стоит следовать нормативным документам.

completerepair.ru

Работа и мощность тока. Закон Джоуля — Ленца, реферат — allRefers.ru

Работа и мощность тока. Закон Джоуля — Ленца - раздел Электротехника, Закон сохранения электрического заряда

Рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U. За время At через сечение проводника переносится заряд dq = Idt. Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, то, по формуле (84.6), работа тока

dA=Udq=IUdt. (99.1)

Если сопротивление проводника R, то, используя закон Ома (98.1), получим

dA=I2Rdt=(U2/r)dt. (99.2)

Из (99.1) и (99.2) следует, что мощность тока

P=dA/dt=UI=I2R=U2/R. (99.3)

Если сила тока выражается в амперах, напряжение — в вольтах, сопротивление — в омах, то работа тока выражается в джоулях, а мощность — в ваттах. На практике применяются также внесистемные единицы работы тока: ватт-час (Вт•ч) и киловатт-час (кВт•ч). 1 Вт•ч — работа тока мощностью в 1 Вт в течение 1 ч: 1 Вт•ч = 3600 Вт•с = 3,6•103 Дж; 1 кВт•ч=103 Вт•ч = 3,6•106 Дж.

Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и, по закону сохранения энергии,

dQ=dA. (99.4)

Таким образом, используя выражения (99.4), (99.1) и (99.2), получим

Выражение (99.5) представляет собой закон Джоуля — Ленца,экспериментально установленный независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. X. Ленцем.

Выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем dV=dSdl (ось цилиндра совпадает с направлением тока),

сопротивление которого R= r(dl/dS). По закону Джоуля — Ленца, за время dt в этом объеме выделится теплота

Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называется удельной тепловой мощностью тока.Она равна

w=rj2. (99.6)

Используя дифференциальную форму закона Ома (j =gE) и соотношение r=1/g, получим

w =jE =gE2. (99.7)

Формулы (99.6) и (99.7) являются обобщенным выражением закона Джоуля — Ленца в дифференциальной форме,пригодным для любого проводника.

Тепловое действие тока находит широкое применение в технике, которое началось с открытия в 1873 г. русским инженером А. Н. Лодыгиным (1847—1923) лампы накаливания. На нагревании, проводников электрическим током основано действие электрических муфельных печей, электрической дуги (открыта русским инженером В. В. Петровым (1761 — 1834)), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов и т. д.

Все темы данного раздела:

Закон сохранения электрического заряда Еще в глубокой древности было известно, что янтарь, потертый о шерсть, притягивает легкие предметы. Англий

Закон Кулона Закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов установлен в 1785 г. Ш. Кулоном с помощ

Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля Если в пространство, окружающее электрический заряд, внести другой заряд, то на него будет действовать кул

Принцип суперпозиции электростатических полей Рассмотрим метод определения значения и направления вектора напряженности Е в каждой точке элект

Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме Вычисление напряженности поля системы электрических зарядов с помощью принципа суперпозиции электроста

Применение теоремы Гаусса к расчету некоторых электростатических полей в вакууме 1. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости.Бесконечная плоскость (рис. 126) заряжена с пост

Работа электрического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля Если в электростатическом поле точечного заряда Q из точки 1 в точку 2 вдоль произвольной траект

Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов. Тело, находящееся в потенциальном поле сил (а электростатическое поле является потенциальным), обладает по

Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности Найдем взаимосвязь между напряженностью электростатического поля, являющейся его силовой характерист

Вычисление разности потенциалов по напряженности поля Установленная выше связь между напряженностью поля и потенциалом позволяет по известной напряженности п

Типы диэлектриков. Виды поляризации Диэлектрик (как и всякое вещество) состоит из атомов и молекул. Так как положительный заряд всех ядер моле

Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике. Свободные и связанные заряды. Диэлектрическая проницаемость среды При помещении диэлектрика во внешнее электростатическое поле он поляризуется, т. е. приобретает отличный о

Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике Напряженность электростатического поля, согласно (88.5), зависит от свойств среды: в однородной изотропной ср

Проводники в электростатическом поле Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле или его зарядить, то на заряды проводника буде

Электрическая емкость уединенного проводника Рассмотрим уединенный проводник,т. е. проводник, который удален от других проводников, тел и заряд

Конденсаторы Как видно из § 93, для того чтобы проводник обладал большой емкостью, он должен иметь очень большие размеры

Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля 1. Энергия системы неподвижных точечных зарядов.Электростатические силы взаимодействия консерв

Энергия электростатического поля. Преобразуем формулу (95.4), выражающую энергию плоского конденсатора посредством зарядов и потенциалов, во

Электрический ток, сила и плотность тока В электродинамике— разделе учения об электри

Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение Если в цепи на носители тока действуют только силы электростатического поля, то происходит перемещение нос

Закон Ома. Сопротивление проводников Немецкий физик Г. Ом (1787—1854) экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному мета

Закон Ома для неоднородного участка цепи Рассмотрим неоднородный участок цепи,где действующую э.д.с. на участке 1—2 обозначим че

Правила Кирхгофа для разветвленных цепей Обобщенный закон Ома (см. (100.3)) позволяет рассчитать практически любую сложную цепь. Однако непосредственн

Работа выхода электронов из металла Как показывает опыт, свободные электроны при обычных температурах практически не, покидают металл. Следо

Эмиссионные явления и их применение Если сообщить электронам в металлах энергию, необходимую для преодоления работы выхода, то часть электроно

Ионизация газов. Несамостоятельный газовый разряд Газы при не слишком высоких температурах и при давлениях, близких к атмосферному, являются хорошими изол

Самостоятельный газовый разряд и его типы Разрядв газе, сохраняющийся после прекращения действия внешнего ионизатора, называется самостоятель

Плазма и ее свойства Плазмойназывается сильно ионизованный газ, в котором концентрации положительных и отрицательн

Магнитное поле и его характеристики Опыт показывает, что, подобно тому, как в пространстве, окружающем электрические заряды, возникает электро

Закон Био — Савара — Лапласа и его применение к расчету магнитного поля Магнитное поле постоянных токов различной формы изучалось французскими учеными Ж. Био (1774—1862) и Ф. Саваро

Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов Магнитное поле (см. § 109) оказывает на рамку с током ориентирующее действие. Следовательно, вращающий момент,

Магнитная постоянная. Единицы магнитной индукции и напряженности магнитного поля Если два параллельных проводника с током находятся в вакууме (m=1), то сила взаимодействия на единицу длины

Магнитное поле движущегося заряда Каждый проводник с током создает в окружающем простра

Действие магнитного поля на движущийся заряд Опыт показывает, что магнитное поле действует не только на проводники с током (см. §111), но и на отдельные за

Движение заряженных частиц в магнитном поле Выражение для силы Лоренца (114.1) позволяет найти ряд закономерностей движения заряженных частиц в магнит

Ускорители заряженных частиц Ускорителямизаряженных частиц называются устройства, в которых под действием электрических и

Эффект Холла Эффект Холла (1879) — это возникновение в металле (или полупроводнике) с током плотностью j

Циркуляция вектора В для магнитного поля в вакууме Аналогично циркуляции вектора напряженности электростатического поля (см. § 83) введем циркуляцию вектора

Магнитное поле соленоида и тороида Рассчитаем, применяя теорему о циркуляции, индукцию магнитного поля внутри соленоида.Рассмотрим

Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для поля В Потоком вектора магнитной индукции (магнитным потоком)через площадку dS называется скалярна

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле На проводник с током в магнитном поле действуют силы, определяемые законом Ампера (см. §111). Если проводник н

Магнитные моменты электронов и атомов Рассматривая действие магнитного поля на проводники с током и на движущиеся заряды, мы не интересовались п

Диа- и парамагнетизм Всякое вещество является магнетиком,т. е. оно способно под действием магнитного поля приобретать

Намагниченность. Магнитное поле в веществе Подобно тому, как для количественного описания поляризации диэлектриков вводилась поляризованность (см.

Ферромагнетики и их свойства Помимо рассмотренных двух классов веществ — диа- и парамагнетиков, называемых слабомагнитными веще

Природа ферромагнетизма Рассматривая магнитные свойства ферромагнетиков, мы не вскрывали физическую природу этого явления. Описа

Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии Обобщая результаты своих многочисленных опытов, Фарадей пришел к количественному закону электромагнитн

Вращение рамки в магнитном поле Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической энергии в энергию элект

Индуктивность контура. Самоиндукция Электрический ток, текущий в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого, по

Токи при размыкании и замыкании цепи При всяком изменении силы тока в проводящем контуре возникает э.д.с. самоиндукции, в результате чего в кон

Взаимная индукция Рассмотрим два неподвижных контура (1 к 2), расположенных достаточно близко друг от друга (рис. 184). Если в

Трансформаторы Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, о

Энергия магнитного поля Проводник, по которому протекает электрический ток, всегда окружен магнитным полем, причем магнитное поле

Вихревое электрическое поле Из закона Фарадея ξ=dФ/dt следует, что любое изменение сцепленного с контуром потока магнитной

Ток смещения Согласно Максвеллу, если всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве вихрево

Уравнения Максвелла для электромагнитного поля Введение Максвеллом понятия тока смещения привело его к завершению созданной им единой макроскопическо

Экспериментальное получение электромагнитных волн Существование электромагнитных волн — переменного электромагнитного поля, распространяющ

Дифференциальное уравнение электромагнитной волны Как уже указывалось (см. §161), одним из важнейших следствий уравнений Максвелла (см. § 139) является существов

Энергия электромагнитных волн. Импульс электромагнитного поля Возможность обнаружения электромагнитных волн указывает на то, что они переносят энергию. Объемная плотн

Излучение диполя. Применение электромагнитных волн Простейшим излучателем электромагнитных волн является электрический диполь, электрический момент котор

allrefers.ru

Закон Джоуля-Ленца - n1.doc

Закон Джоуля-Ленцаскачать (78.5 kb.)Доступные файлы (1):

n1.doc

	Закон Джоуля-Ленца .
Джеймс Джоуль (английский физик)		Эмилий Христианович Ленц ( российский физик)

В XIX веке, независимо друг от друга, англичанин Д. Джоуль и русский ученый Э. Ленц изучали нагревание проводников электрическим током и экспериментальным путем установили следующий закон: количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Получим закон Джоуля-Ленца теоретическим путем. Используя закон Ома, запишем формулу для вычисления работы тока A=IUt в двух других формах.

В левых частях нижних равенств стоит работа тока. Выясним, как она связана с количеством теплоты, выделяющимся в проводнике с током. Для этого запишем первый закон термодинамики и выразим из него работу, совершенную над проводником:

Вспомним, что U – это изменение внутренней энергии тела (проводника), Q – количество теплоты, отданное проводником (на это указывает "минус"), A' – работа, совершенная над проводником.

Какая же работа совершается над проводником? Вы помните, что тепловое действие тока мы объясняем ударами электронов об ионы кристаллической решетки, в результате чего часть кинетической энергии электронов передается ионам, и их колебания усиливаются. А поскольку направленное движение электронов возникает за счет энергии электрического поля, то работу в проводнике с током совершают силы электрического поля.

Выясним теперь, что происходит с внутренней энергией проводника. Если ток в цепи только что включили, то проводник будет постепенно нагреваться, а его внутренняя энергия – увеличиваться. По мере роста температуры будет возрастать величина t° – разность между температурой проводника и температурой окружающей среды. Согласно закономерности Ньютона, будет возрастать и мощность теплоотдачи проводника в окружающую среду. Через некоторое время это приведет к тому, что температура проводника перестанет увеличиваться.

С этого момента внутренняя энергия проводника перестанет изменяться, то есть величина U станет равной нулю. Тогда первый закон термодинамики для этого состояния проводника запишется так: A' = –Q. То есть если внутренняя энергия проводника не меняется, то работа тока полностью превращается в теплоту.

Используя этот вывод, запишем все три формулы для вычисления работы тока в другом виде.

Формула, заключенная в рамку, и была получена Джоулем и Ленцем опытным путем, а рисунке показана схема установки, при помощи которой можно экспериментально проверить справедливость закона Джоуля-Ленца. Силу тока измеряют амперметром, сопротивление проводника – вычисляют, используя показания вольтметра.

Термометром измеряют повышение температуры жидкости в калориметре. По формулам Q=I2Rt и Q=cmt° подсчитывают количества теплоты. Теоретически оба значения должны совпадать. Это и проверяют на опыте.

Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах

Количество теплоты, которое выделяется в проводнике при прохождении постоянного электрического тока, определяется выражением:

, (1)

где I – сила тока в проводнике, R – сопротивление проводника, t – время, в течение которого проходит электрический ток.

Если сила тока в проводнике изменяется со временем I = I(t), то количество теплоты, которое выделяется за бесконечно малый интервал времени, равно:

а количество теплоты, выделяемое за интервал времени равно:

(2)

закон Джоуля-Ленца в интегральной форме.

За счет чего происходит нагревание проводника?

Рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U. За время dt через каждое сечение проходит заряд

Работа по перемещению заряда

Учитывая, что U = RI (в соответствии с законом Ома), получим

а работа

, (3)

т.е. нагревание проводника происходит за счет работы, совершаемой силами поля над носителями тока.

Для выражения закона Джоуля-Ленца в дифференциальной форме, представим следующие величины в виде:

, ,

где dl – длина выделенного проводника, ds – площадь поперечного сечения проводника, через которую проходит ток, плотность которого j. Тогда получим

, откуда .

Выражение – называется удельной мощностью тока Руд..

Таким образом, получим:

или

(4)

«закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме», т.е. удельная мощность тока пропорциональна квадрату напряженности электрического поля. Коэффициентом пропорциональности является удельная электропроводность проводника.

Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме носит совершенно общий характер, т. е. не зависит от природы сил, возбуждающих электрический ток. Закон Джоуля-Ленца, как показывает опыт, справедлив и для электролитов и для полупроводников.

В качестве примера технической реализации явления Джоуля-Ленца изображена лампочка накаливания.

Лампочка накаливания

Применение эффекта.

Тепловое действие тока находит широкое применение в технике. В1873 г. русский инженер А. Н. Лодыгин (1847-1923) впервые использовал тепловое действие тока для устройства электрического освещения (лампа накаливания). На нагревании проводников электрическим током основано действие электрических муфельных печей, электрической дуги (открыта в 1802 русским инженером В. В. Петровым (1761-1834)), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов и т. д.

К р о с с в о р д.

Слова по горизонтали должны означать:1,2. Английский и русский ученые, установившие на опыте независимо друг от друга, от чего зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током.

3. Часть электрической лампы накаливания, которая ввинчивается в патрон.

4. Русский ученый, открывший явление электрической дуги.

5. Металл, из которого изготовляют спираль лампы накаливания.

6. Изобретатель первой лампы накаливания, пригодной для практического использования.

7. Изобретатель дуговой лампы – электрической свечи.

8. Американский изобретатель, усовершенствовавший лампу накаливания и создавший для нее патрон.

9. Материал, из которого изготовляют баллон лампы накаливания.

10. Газ, применяемый для изготовления ламп накаливания.

Вопросы по теме.

Кем и когда было открыто тепловое действие тока?
На основе какого закона при выведении формулы была выяснена связь между работой и теплотой?
Приведите пример технической реализации явления Джоуля-ленца.
Кем впервые было использовано тепловое действие тока для устройства электрического освещения?
Для чего справедлив закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме?
При помощи какой установки можно экспериментально проверить справедливость закона ?

Литература.

Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высшая школа, 1990.

Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1978.- Т.2.

www.fizika.ru

www.effects.ru

bib.convdocs.org

Закон Джоуля — Ленца - это... Что такое Закон Джоуля — Ленца?

Закон Джоуля — Ленца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Открыт в 1840 году независимо Джеймса Джоуля и Эмилия Ленца.

В словесной формулировке звучит следующим образом[1]

Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля

Математически может быть выражен в следующей форме:

где w — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока, — напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды.

Закон также может быть сформулирован в интегральной форме для случая протекания токов в тонких проводах[2]:

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

В математической форме этот закон имеет вид

где dQ — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени dt, I — сила тока, R — сопротивление, Q — полное количество теплоты, выделенное за промежуток времени от t1 до t2. В случае постоянных силы тока и сопротивления:

Практическое значение

Снижение потерь энергии

При передаче электроэнергии тепловое действие тока является нежелательным, поскольку ведёт к потерям энергии. Поскольку передаваемая мощность линейно зависит как от напряжения, так и от силы тока, а мощность нагрева зависит от силы тока квадратично, то выгодно повышать напряжение перед передачей электроэнергии, понижая в результате силу тока. Однако, повышение напряжения снижает электробезопасность линий электропередачи.

Для применения высокого напряжения в цепи для сохранения прежней мощности на полезной нагрузке приходится увеличивать сопротивление нагрузки. Подводящие провода и нагрузка соединены последовательно. Сопротивление проводов () можно считать постоянным. А вот сопротивление нагрузки () растёт при выборе более высокого напряжения в сети. Также растёт соотношение сопротивления нагрузки и сопротивления проводов. При последовательном включении сопротивлений (провод — нагрузка — провод) распределение выделяемой мощности () пропорционально сопротивлению подключённых сопротивлений.

Ток в сети для всех сопротивлений постоянен. Следовательно, выполняются соотношение

и для в каждом конкретном случае являются константами. Следовательно, мощность, выделяемая на проводах, обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки, то есть уменьшается с ростом напряжения, так как . Откуда следует, что . В каждом конкретном случае величина является константой, следовательно, тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе.

Выбор проводов для цепей

Тепло, выделяемое проводником с током, в той или иной степени выделяется в окружающую среду. В случае, если сила тока в выбранном проводнике превысит некоторое предельно допустимое значение, возможен столь сильный нагрев, что проводник может спровоцировать возгорание находящихся рядом с ним объектов или расплавиться сам. Как правило, при сборке электрических цепей достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют, в частности, выбор сечения проводников.

Электронагревательные приборы

Если сила тока одна и та же на всём протяжении электрической цепи, то в любом выбранном участке будет выделять тепла тем больше, чем выше сопротивление данного участка.

За счёт сознательного увеличения сопротивления участка цепи можно добиться локализованного выделения тепла в этом участке. По этому принципу работают электронагревательные приборы. В них используется нагревательный элемент — проводник с высоким сопротивлением. Повышение сопротивления достигается (совместно или по отдельности) выбором сплава с высоким удельным сопротивлением (например, нихром, константан), увеличением длины проводника и уменьшением его поперечного сечения. Подводящие провода имеют обычное низкое сопротивление и поэтому их нагрев, как правило, незаметен.

Плавкие предохранители

Для защиты электрических цепей от протекания чрезмерно больших токов используется отрезок проводника со специальными характеристиками. Это проводник относительно малого сечения и из такого сплава, что при допустимых токах нагрев проводника не перегревает его, а при чрезмерно больших перегрев проводника столь значителен, что проводник расплавляется и размыкает цепь.

См. также

Примечания

Ссылки

3dic.academic.ru

Закон Джоуля — Ленца — WiKi

В словесной формулировке звучит следующим образом[2]:

Математически может быть выражен в следующей форме:

w=j→⋅E→=σE2,{\displaystyle w={\vec {j}}\cdot {\vec {E}}=\sigma E^{2},}

где w{\displaystyle w} — мощность выделения тепла в единице объёма, j→{\displaystyle {\vec {j}}} — плотность электрического тока, E→{\displaystyle {\vec {E}}} — напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды, а точкой обозначено скалярное произведение.

Закон также может быть сформулирован в интегральной форме для случая протекания токов в тонких проводах[3]:

В интегральной форме этот закон имеет вид

dQ=I2Rdt,{\displaystyle dQ=I^{2}Rdt,} Q=∫t1t2I2Rdt,{\displaystyle Q=\int \limits _{t_{1}}^{t_{2}}I^{2}Rdt,}

где dQ{\displaystyle dQ} — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени dt{\displaystyle dt} , I{\displaystyle I} — сила тока, R{\displaystyle R} — сопротивление, Q{\displaystyle Q} — полное количество теплоты, выделенное за промежуток времени от t1{\displaystyle t_{1}} до t2{\displaystyle t_{2}} . В случае постоянных силы тока и сопротивления:

Q=I2Rt.{\displaystyle Q=I^{2}Rt.}

Применяя закон Ома, можно получить следующие эквивалентные формулы:

Q=U2t/R =IUt.{\displaystyle Q=U^{2}t/R\ =IUt.}

Снижение потерь энергии

При передаче электроэнергии тепловое действие тока в проводах является нежелательным, поскольку ведёт к потерям энергии. Подводящие провода и нагрузка соединены последовательно, значит ток в сети I{\displaystyle I} на проводах и нагрузке одинаков. Мощность нагрузки и сопротивление проводов не должны зависеть от выбора напряжения источника. Выделяемая на проводах и на нагрузке мощность определяется следующими формулами

Qw=Rw⋅I2,{\displaystyle Q_{w}=R_{w}\cdot I^{2},} Qc=Uc⋅I.{\displaystyle Q_{c}=U_{c}\cdot I.}

Откуда следует, что Qw=Rw⋅Qc2/Uc2{\displaystyle Q_{w}=R_{w}\cdot Q_{c}^{2}/U_{c}^{2}} . Так как в каждом конкретном случае мощность нагрузки и сопротивление проводов остаются неизменными и выражение Rw⋅Qc2{\displaystyle R_{w}\cdot Q_{c}^{2}} является константой, то тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе. Повышая напряжение мы снижаем тепловые потери в проводах. Это, однако, снижает электробезопасность линий электропередачи.

Выбор проводов для цепей

Тепло, выделяемое проводником с током, в той или иной степени выделяется в окружающую среду. В случае, если сила тока в выбранном проводнике превысит некоторое предельно допустимое значение, возможен столь сильный нагрев, что проводник может спровоцировать возгорание находящихся рядом с ним объектов или расплавиться сам. Как правило, при выборе проводов, предназначенных для сборки электрических цепей, достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют выбор сечения проводников.

Электронагревательные приборы

Плавкие предохранители

ru-wiki.org

Закон Джоуля — Ленца - это... Что такое Закон Джоуля — Ленца?

В словесной формулировке звучит следующим образом[1]

Математически может быть выражен в следующей форме:

Закон также может быть сформулирован в интегральной форме для случая протекания токов в тонких проводах[2]:

В математической форме этот закон имеет вид

Практическое значение

Снижение потерь энергии

Ток в сети для всех сопротивлений постоянен. Следовательно, выполняются соотношение

Выбор проводов для цепей

Электронагревательные приборы

Плавкие предохранители

См. также

Примечания

Ссылки

dal.academic.ru

Закон Джоуля-Ленца

Скачать: Закон Джоуля-Ленца

Если проводник неподвижен и в нём не протекают химические реакции, то работа тока идёт на увеличение внутренней энергии проводника, в результате чего проводник нагревается.

Количество тепла определяется по формуле:

, где

Отсюда:

(47)

Это закон Джоуля-Ленца в интегральной форме.

Если сила тока изменяется во времени, то количество тепла определяется по формуле:

(48)

Используя закон Джоуля-Ленца можно перейти к выражению, характеризующему выделение тепла в различных физически элементарных объёмах проводника.

Выделив в проводнике элементарный объём в видже цилиндра:

(Рисунок)

Здесь , ,

Разделив полученное уравнение на и , получим формулу удельной тепловой мощности электрического тока:

(49)

Обе полученные формулы закона Джоуля-Ленца справедливы и для неоднородного участка цепи, если сторонние силы имеют не химическое происхождение.

Электрический ток в газах.

Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом. Газ проводит ток в том случае, если некоторая часть его молекул ионизируется, то есть нейтральный атом расщепляется на положительный ион и свободный электрон. При этом совершается работа противоположных сил электростатического притяжения со стороны положительного ядра и электрона. Такая работа называется – энергией ионизации.

Для газа:

referatplus.ru

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Работа и мощность тока. Закон Джоуля — Ленца. Закон джоуля ленца доклад

Закон Джоуля-Ленца: определение, практическое значение

Закон Джоуля-Ленца

Применение закона Джоуля-Ленца

Работа и мощность тока. Закон Джоуля — Ленца, реферат — allRefers.ru

Все темы данного раздела:

Закон Джоуля-Ленца - n1.doc

n1.doc

Работа по перемещению заряда

Закон Джоуля — Ленца - это... Что такое Закон Джоуля — Ленца?

Практическое значение

Снижение потерь энергии

Выбор проводов для цепей

Электронагревательные приборы

Плавкие предохранители

См. также

Примечания

Ссылки

Закон Джоуля — Ленца — WiKi

Снижение потерь энергии

Выбор проводов для цепей

Электронагревательные приборы

Плавкие предохранители

Закон Джоуля — Ленца - это... Что такое Закон Джоуля — Ленца?

Практическое значение

Снижение потерь энергии

Выбор проводов для цепей

Электронагревательные приборы

Плавкие предохранители

См. также

Примечания

Ссылки

Закон Джоуля-Ленца

Видеоматериалы

Опыт пилотных регионов, где соцнормы на электроэнергию уже введены, показывает: граждане платить стали меньше

Соответствует ли вода и воздух установленным нормативам?

С начала года из ветхого и аварийного жилья в республике были переселены десятки семей

Столичный Водоканал готовится к зиме

Более 10-ти миллионов рублей направлено на капитальный ремонт многоквартирных домов в Лескенском районе

Актуальные темы

Формирование энергосберегающего поведения граждан

Предложения организаций, осуществляющих регулируемую деятельность о размере подлежащих государственному регулированию цен (тарифов) на 2013 год

НАУЧИМСЯ ЭКОНОМИТЬ В БЫТУ

Рубрикатор

Пользователю

Доп.информация