Joule Yasası - Lenz

Emily Hristianovich Lents (1804 - 1865) - Rusçaünlü fizikçi. Elektromekanik kurucularından biridir. Adı, indüksiyon akımının yönünü belirleyen ya da elektrik alanını akımla belirleyen yasaların keşfi ile ilişkilidir.

Кроме того, Эмилий Ленц и английский учёный-физик Joule, mevcut termal etkileri inceleyerek, bir iletkende salınan ısı miktarının iletkenden geçen elektrik akımı karesiyle, direnciyle ve elektrik akımının sabit tutulduğu süre ile doğrudan orantılı olacağı kanunu bağımsız olarak keşfetti. iletkende.

Bu yasaya Joule-Lenz yasası denir, formül onu şöyle ifade eder:

Q = kl²Rt, (1)

Q salınan ısının miktarı ise, l akımdır,R, iletkenin direncidir, t, zamandır; K değeri işin termal eşdeğeri olarak adlandırılır. Bu miktarın sayısal değeri, formülde bulunan geri kalan miktarlarda ölçümlerin yapıldığı birimlerin seçimine bağlıdır.

Isı miktarı kalori cinsinden ölçülürse, akımamper olarak, ohm cinsinden direnç ve saniye cinsinden zaman, bu durumda k sayısal olarak 0.24'e eşittir. Bu, 1a'lık bir akımın 1 Ohm'luk bir dirence sahip bir iletkende bir saniyede 0.24 kcal olan bir miktar ısı yaydığı anlamına gelir. Buna dayanarak, iletkende salınan kalorideki ısı miktarı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

Q = 0,24l²Rt.

SI birimlerinde enerji, ısı miktarı veiş birimler cinsinden ölçülür - joule. Bu nedenle, Joule-Lenz yasasındaki orantılılık katsayısı bire eşittir. Bu sistemde Joule - Lenz formülü şöyledir:

Q = l²Rt. (2)

Joule-Lenz yasası deneysel olarak doğrulanabilir. Kalorimetreye dökülen sıvıya batırılmış spiral telden bir akım geçirilir. Daha sonra kalorimetrede açığa çıkan ısı miktarı hesaplanır. Spiralin direnci önceden bilinir, akım bir ampermetre ile ve bir kronometre ile zaman ölçülür. Devredeki akımı değiştirerek ve çeşitli spiraller kullanarak Joule-Lenz yasasını kontrol edebilirsiniz.

Ohm Yasasına göre

Ben = U / R,

Formül (2) 'deki mevcut değeri değiştirerek, Joule - Lenz yasası için formül için yeni bir ifade elde ederiz:

S = (U² / R) t.

Q = l²Rt formülü hesaplanırken kullanmak için uygundurbir seri bağlantı tarafından üretilen ısı miktarı, çünkü bu durumda tüm iletkenlerdeki elektrik akımı aynıdır. Bu nedenle, birkaç iletken seri olarak bağlandığında, her biri, iletkenin direnciyle orantılı olan böyle bir miktarda ısı açığa çıkaracaktır. Örneğin, aynı boyutta üç tel seri olarak bağlanırsa - bakır, demir ve nikelin, o zaman en büyük miktarda ısı nikelinden salınacaktır, çünkü direnci en büyüktür, daha güçlüdür ve ısınır.

İletkenler paralel bağlanırsa, o zamanİçlerindeki elektrik akımı farklı olacaktır ve bu tür iletkenlerin uçlarındaki voltaj aynıdır. Böyle bir bağlantı ile açığa çıkacak ısı miktarını Q = (U² / R) t formülünü kullanarak hesaplamak daha iyidir.

Bu formül, paralel bağlandığında, her iletkenin iletkenliği ile ters orantılı olacak miktarda ısı salacağını göstermektedir.

Aynı tel kalınlığından üç tane bağlarsanız -bakır, demir ve nikel - birbirine paralel olarak ve içlerinden bir akım geçirir, daha sonra bakır telde en büyük miktarda ısı açığa çıkar ve diğerlerinden daha fazla ısınır.

Joule-Lenz yasasını temel alarak üretmekçeşitli elektrikli aydınlatma tesisatları, ısıtma ve ısıtma elektrikli cihazların hesaplanması. Elektriğin ısı enerjisine dönüştürülmesi de yaygın olarak kullanılmaktadır.