Жоулын хуулийн халалт "Хэрэглээний дасгалууд"
Жоул цахилгаан гүйдэл дамжин өнгөрөх үед үүсэх нөлөөллийг судлав сайн мэддэг Жоулийн хуулиар тогтоосон удирдаач. Цахилгаан цэнэг дамжуулагчаар дамжин өнгөрөхөд электронууд дулаан үүсгэж хоорондоо мөргөлдөх.
Joule эффектийг ашиглан олон тооны гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийг боловсруулсан бөгөөд цахилгаан энергийг энэ зарчмаар дулаан болгон хувиргадаг, тухайлбал цахилгаан пийшин, индүү.
Жоулын хуулийг дулааны улмаас эрчим хүчний алдагдлыг бууруулах зорилгоор тоног төхөөрөмжийн зураг төсөлд ашигладаг.
Жеймс Жоултай бага зэрэг танилцах:
Жеймс Прескотт Жоул (1818-1889)
Тэрээр термодинамик, эрчим хүч, цахилгаан, соронзон зэрэг чиглэлээр судалгаа явуулдаг Английн физикч байв.
Уильям Томсоны хамт тэд одоогийн хөргөгч, агааржуулагчийг бий болгох үндсэн зарчим болох гадны ажил хийхгүйгээр хий тэлэх үед хий хөргөх боломжтойг харуулсан Жоуль-Томсоны нөлөөг олж нээжээ. Тэрээр температурын үнэмлэхүй хэмжээсийг боловсруулахад Лорд Кельвинтэй хамтран ажиллаж, хийнүүдийн кинетик онолыг тайлбарлахад туслав.
Түүний хүндэтгэлд энерги, дулаан, ажлын олон улсын нэгж, жоулыг нэрлэжээ. [1]
Жоулын хууль
Жоулын хууль юу санал болгодог вэ?
Цахилгаан гүйдэл элементээр дамжин өнгөрөхөд зарим энерги нь дулаан хэлбэрээр тархдаг. Жоулын хууль нь элементээр дамжин өнгөрөх цахилгаан гүйдлийн үр дүнд элементэд ялгарах дулааны хэмжээг тодорхойлох боломжийг бидэнд олгодог. Зураг 1-ийг үзнэ үү.
Жоулийн хуулиар дамжуулагчийн үүсгэсэн дулаан (Q) нь түүний цахилгаан эсэргүүцэл R, түүнээр дамжин өнгөрөх гүйдлийн квадрат болон хугацааны интервалтай пропорциональ байна гэж заасан байдаг. Зураг 2-ыг үзнэ үү.
Жоулын хуулийн математик илэрхийлэл
Элементэд ялгарах дулааныг гүйдэл дамжин өнгөрөхөд 3-р зурагт үзүүлсэн математик илэрхийлэлээр өгдөг. Элементээр эргэлдэх цахилгаан гүйдлийн утга, түүний цахилгаан эсэргүүцэл ба цаг хугацаа. [хоёр].
Элемент дэх дулааны алдагдлыг судлахдаа энэ нь ихэвчлэн Жоулын оронд "илчлэг" гэсэн нэгжид тархсан дулааныг илэрхийлдэг. Зураг 4-т калори дахь дулааны хэмжээг тодорхойлох томъёог харуулав.
Дулааралт яаж болдог вэ?
Цахилгаан гүйдэл дамжуулагчаар дамжин өнгөрөхөд цахилгаан цэнэг дамжуулагчийн атомуудтай мөргөлдөнө. Эдгээр цочролын улмаас энергийн нэг хэсэг нь дулаан болж, дамжуулагч материалын температурыг нэмэгдүүлдэг. 5-р зургийг үзнэ үү.
Илүү их гүйдэл урсах тусам температурын өсөлт нэмэгдэж, илүү их дулаан ялгардаг. Дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх цахилгаан гүйдлийн үүсгэсэн дулаан нь дамжуулагчийн эсэргүүцлийг давахад гүйдлийн хийсэн ажлын хэмжүүр юм.
Цахилгаан цэнэгийг шилжүүлэхэд хүчдэлийн эх үүсвэр шаардагдана. Хүчдэлийн эх үүсвэр нь илүү их дулаан ялгаруулах тусам илүү их тэжээл өгөх ёстой. Хичнээн их дулаан үйлдвэрлэхийг тодорхойлсноор та хүчдэлийн эх үүсвэр хэр их энерги өгөх ёстойг тодорхойлж болно.
Joule-ийн хуулийн хэрэглээ
Улайсдаг булцуунд Joule нөлөө
Улайсдаг чийдэнг шилэн булцуунд өндөр хайлдаг вольфрамын судсыг хийж хийдэг. 500 ºС-ийн температурт биенээс улаавтар туяа ялгардаг бөгөөд хэрэв температур нэмэгдвэл цагаан болж хувирдаг. Булцууны утас 3.000 ºС хүрэхэд цагаан гэрэл ялгаруулдаг. Ампулын дотор өндөр вакуум хийж, инерцийн хий байрлуулж, судсыг шатаахгүй.
Одоогийн судсаар дамжин өнгөрөх урсгал (Жоулийн нөлөө) нь улайсдаг болоход шаардлагатай температурт хүрэх боломжийг олгодог бөгөөд өндөр температурт өртөхөд материал ялгаруулдаг. Зураг 6-г үзнэ үү.
Илүү ихийг олохын тулд зөв чийдэнг сонгох нь чухал юм эрчим хүчний үр ашиг. Улайсдаг чийдэнгийн хувьд зөвхөн энергийн хамгийн ихдээ 15% -ийг хэрэглэдэг бөгөөд үлдсэн цахилгаан энергийг халуунд зарцуулдаг. Хөнгөн чийдэнгийн хувьд 80-90% нь гэрлийн энерги болж хувирдаг бөгөөд зөвхөн 10% -ийг дулаан хэлбэрээр тараахад зарцуулдаг. Дэнлүүний чийдэн нь хамгийн сайн сонголт бөгөөд эрчим хүчний үр ашиг өндөр, цахилгаан хэрэглээ бага байдаг. Зураг 7-г үзнэ үү. [3]
1 дасгал
100 Вт, 110 В-ийн улайсгасан чийдэнгийн хувьд:
a) Булцуугаар урсах гүйдлийн эрч хүч.
б) Нэг цагт зарцуулдаг энерги.
Шийдэл:
a) Цахилгаан гүйдэл:
Цахилгааны хүчийг дараах байдлаар ашигладаг.
Нийтлэлийг үзэхийг урьж байна Ватт хуулийн энерги
Ом хуулиар чийдэнгийн цахилгаан эсэргүүцлийн утгыг авна.
бид нийтлэлийг үзэхийг урьж байна Ом хууль ба түүний нууц
б) Цагт зарцуулдаг энерги
Жоулын хууль нь булцуунд ялгарах дулааны хэмжээг тодорхойлдог
Хэрэв 1 киловатт цаг = 3.600.000 жоул бол цагт зарцуулсан энерги нь:
Q = 0,002 кВт.цаг
Үр дүн:
i = 0,91 A; Q = 0,002 кВт.цаг
Joule effect - Цахилгаан энергийг дамжуулах, түгээх
Станцад үйлдвэрлэгддэг цахилгаан энергийг дамжуулагч кабелиар дамжуулж орон сууц, аж ахуйн нэгж, үйлдвэрүүдэд ашигладаг. [4]
Урсгал эргэлдэж байх үед дулаан нь Жоулийн нөлөөгөөр ялгарч, энергийн нэг хэсгийг хүрээлэн буй орчинд алддаг. Гүйдэл их байх тусам ялгарах дулааныг ихэсгэдэг. Эрчим хүчний алдагдлаас зайлсхийхийн тулд бага гүйдэл, 380 кВ-ын өндөр хүчдэлээр гүйдэл дамжуулдаг. Энэ нь цахилгаан эрчим хүчний тээврийн үр ашгийг дээшлүүлдэг. Дэд станц ба трансформаторуудад тэдгээрийг 110 В ба 220 В-ийн хүчдэлийн түвшинд хүртэл бууруулж 25 эсвэл 220 вольт). 8-р зургийг үзнэ үү.
Олон тооны цахилгаан хэрэгсэлд цахилгаан энерги нь дулаан болж хувирдаг цахилгаан хэрэгсэл, тухайлбал цахилгаан индүү, ус халаагч, гал хамгаалагч, шарсан талх, цахилгаан зуух гэх мэтийг ашигладаг. Зураг 9-ийг үзнэ үү.
2 дасгал
400W цахилгаан индүү 10 минут ашигладаг. Төмөр нь 110 В-ийн цахилгааны залгуурт холбогдсон болохыг мэдэж дараахь зүйлийг тогтооно уу.
a) Төмөрөөр урсах гүйдлийн эрч хүч.
б) Төмөрөөс ялгарах дулааны хэмжээ.
Шийдэл:
Цахилгаан гүйдэл
Цахилгааны хүчийг дараах байдлаар ашигладаг.
p = vi
Ом хуулиар чийдэнгийн цахилгаан эсэргүүцлийн утгыг авна.
Дулаан
Жоулын хууль нь ялтсан дахь ялгарах дулааны хэмжээг тодорхойлдог. Хэрэв минутанд 60 секунд байгаа бол 10 минут = 600 сек байна.
Хэрэв 1 киловатт цаг = 3.600.000 жоул бол ялгарах дулаан нь:
Q = 0,07 кВт.цаг
Дүгнэлт
Жоулийн хуулиар цахилгаан гүйдэл дамжуулагч дамжин эргэлдэх үед үүсэх дулаан нь гүйдлийн эрчмийн квадраттай шууд эсэргүүцэлтэй, эсэргүүцэл ба гүйдэл эргэлдэх хугацаатай тэнцүү байна гэж заасан байдаг. Жоулд хүндэтгэл үзүүлэх үүднээс олон улсын систем дэх энергийн нэгжийг “Жоуль” гэж нэрлэдэг болжээ.
Олон төхөөрөмжүүд "joule effect"Зуух, зуух, шарсан талх, таваг гэх мэт дамжуулагчаар дамжуулж гүйдэл дамжуулж дулаан үүсгэдэг.
Энэхүү сонирхолтой сэдвээр сэтгэгдэл, асуултаа үлдээхийг урьж байна.