Panas Hukum Joule "Aplikasi - Latihan"
Joule nalungtik pangaruh anu lumangsung nalika arus listrik medar konduktor sahingga diadegkeun ku hukum Joule anu kawéntar. Nalika muatan listrik ngalir ngalangkungan konduktor, éléktron silih tabrakan ngahasilkeun panas.
Ngagunakeun pangaruh Joule, sababaraha parabot rumah tangga sareng alat industri parantos didesain, dimana énergi listrik dirobih janten panas ku prinsip ieu, sapertos kompor listrik sareng beusi.
Hukum Joule digunakeun dina desain alat pikeun ngirangan karugian énergi ku panas.
Ngauningaan James Joule sakedik:
James Prescott Joule (1818-1889)
Anjeunna saurang ahli fisika Inggris anu ngalaksanakeun panilitian dina termodinamika, énergi, listrik, sareng magnet.
Babarengan sareng William Thomson aranjeunna mendakan naon anu disebat Joule - Thomson pangaruh ku aranjeunna nunjukkeun yén dimungkinkeun pikeun niiskeun gas nalika ngembang tanpa ngalakukeun padamelan luar, prinsip dasar ngembangkeun kulkas sareng AC dina kaayaan ayeuna. Anjeunna damel sareng Lord Kelvin ngembangkeun skala suhu anu mutlak, ngabantosan ngajelaskeun teori kinétik gas.
Satuan internasional énergi, panas sareng padamelan, joule, dingaranan pikeun ngahormat anjeunna. [1]
Hukum Joule
Naon propose Hukum Joule?
Nalika arus listrik ngalir ngalangkungan unsur, sababaraha énergi dibubarkeun sakumaha panas. Hukum Joule ngamungkinkeun urang pikeun nangtoskeun jumlah panas anu dikucurkeun dina hiji unsur, salaku akibat tina arus listrik anu medar ngalangkungan éta. Tingali gambar 1.
Hukum Joule nyatakeun yén panas (Q) anu dihasilkeun dina konduktor sabanding sareng résistansi listrik na R, kana pasagi arus anu ngalangkungan éta, sareng kana interval waktu. Tingali gambar 2.
Ekspresi matématika Hukum Joule
Panas anu dikucurkeun dina hiji unsur, nalika arus medar ngalangkungan éta, dirumuskeun ku éksprési matematik dina gambar 3. Dipikabutuh pikeun terang nilai arus listrik anu medar ngalangkungan unsur, résistansi listrikna sareng interval waktos. [dua].
Nalika diajar kaleungitan panas dina hiji unsur, biasana dikedalkeun salaku panas anu kasebar dina unit "kalori" sanés di Joule. Gambar 4 nunjukkeun formula pikeun nangtoskeun jumlah panas dina kalori.
Kumaha carana pemanasan?
Nalika arus listrik ngalir ngalangkungan konduktor, muatan listrik tabrakan sareng atom konduktor nalika ngalangkungan éta. Kusabab shock ieu, bagian énergi dirobih janten panas, ningkatkeun suhu bahan konduktif. Tingali gambar 5.
Beuki arus ngalir, beuki kanaékan suhu, sareng beuki panas dibubarkeun. Panas anu dihasilkeun ku arus listrik ngalir ngaliwatan konduktor mangrupikeun ukuran padamelan anu dilakukeun ku arus dina ngatasi résistansi konduktor.
Mindahkeun muatan listrik meryogikeun sumber tegangan. Sumber voltase kedah nyayogikeun kakuatan langkung seueur tina panas. Ku nangtoskeun sabaraha panas anu dihasilkeun, anjeun tiasa nangtoskeun sabaraha énergi sumber voltase anu kedah disayogikeun.
Panerapan hukum Joule
Pangaruh Joule dina bohlam pijar
Lampu bohlam dilakukeun ku cara nempatkeun filamén tungsten lebur anu luhur dina bohlam kaca. Dina suhu 500 ºC, awak ngaluarkeun lampu warna beureum, anu mekar janten bodas upami suhu naék. Filamén bohlam, nalika ngahontal 3.000 C, ngaluarkeun lampu bodas. Dina jero ampul vakum tinggi didamel sareng gas iners ditempatkeun janten filaménna henteu kaduruk.
Panas dibéréskeun ku arus (pangaruh Joule) nalika ngalangkungan filamén anu ngamungkinkeun naékkeun suhu anu diperyogikeun pikeun kajadian pijar, pangaruh tina bahan pikeun ngaluarkeun cahaya nalika kaayaan suhu luhur. Tingali gambar 6.
Penting pikeun milih bohlam anu cocog pikeun langkung ageung efisiensi énergi. Dina bohlam pijar ngan ukur maksimal 15% énergi anu dianggo, sésana énergi listrik dibubarkeun dina panas. Dina bohlam dipimpin 80 dugi ka 90% dirobih janten énergi cahaya, ngan 10% anu boros nalika ngaleungitkeun dina bentuk panas. Lampu bohlam mangrupikeun pilihan anu pangsaéna, ngagaduhan efisiensi énergi anu langkung ageung sareng konsumsi listrik anu langkung handap. Tingali gambar 7. [3]
Latihan 1
Pikeun bohlam 100 W, 110 V pijar, tangtukeun:
a) Inténsitas arus ngalir ngaliwatan bohlam.
b) Énergi anu dikonsumsi per jam.
solusi:
a) Arus listrik:
Ekspresi kakuatan listrik dianggo:
Kami ngajak anjeun ningali tulisan tina Énergi Hukum Watt
Ku Hukum Ohm nilai résistansi bohlam listrik tina bohlam diala:
urang ngajak anjeun ningali tulisanana Hukum Ohm sareng rasiah na
b) Énergi dikonsumsi per jam
Hukum Joule nangtukeun jumlah panas anu dikucurkeun dina bohlam
Upami 1 Kilowatt-jam = 3.600.000 Joule, énergi anu dikonsumsi per jam nyaéta:
Q = 0,002 kWh
hasil:
abdi = 0,91 A; Q = 0,002 kWh
Pangaruh Joule - Transmisi sareng distribusi énergi listrik
Énergi listrik, anu dihasilkeun dina tutuwuhan, diangkut ku kabel konduktif kanggo dianggo engké di bumi, bisnis sareng industri. [4]
Nalika arus medar, panas dibubarkeun ku pangaruh Joule, kaleungitan bagian énergi pikeun lingkungan. Langkung ageung arus, beuki ageung panas anu musna. Pikeun ngahindarkeun karugian énergi, arus diangkut dina arus anu lemah sareng tegangan tinggi 380 kV. Ieu ningkatkeun épisiénsi dina ngangkut énergi listrik. Dina gardu sareng trafo aranjeunna diréduksi janten tingkat voltase dina 110 V sareng 220 V pikeun panggunaan akhir25 atanapi 220 volt). Tingali gambar 8.
Dina seueur alat-alat pangaruh Joule digunakeun, dimana énergi listrik dirobih janten panas, sapertos dina setrika listrik, pamanas cai, sekering, alat keur manggang roti, kompor listrik, sareng anu sanésna. Tingali gambar 9.
Latihan 2
Bahan beusi listrik 400W dianggo salami 10 menit. Nyaho yén beusi disambungkeun kana stop kontak listrik 110 V, tangtukeun:
a) Inténsitas arus ngalir ngaliwatan beusi.
b) Jumlah panas anu dikucurkeun ku beusi.
solusi:
Arus listrik
Ekspresi kakuatan listrik dianggo:
p = vi
Ku Hukum Ohm nilai résistansi bohlam listrik tina bohlam diala:
Panas
Hukum Joule nangtoskeun jumlah panas anu dikucurkeun dina piring. Upami menit aya 60 detik, maka 10 menit = 600 s.
Upami 1 Kilowatt-jam = 3.600.000 Joule, panas anu dileupaskeun nyaéta:
Q = 0,07 kWh
conclusions
Hukum Joule nyatakeun yén panas anu dihasilkeun ku arus listrik nalika medar ngalangkungan konduktor sacara langsung sabanding sareng kuadrat tina intensitas arus, kali tina résistansi sareng waktos anu diperlukeun pikeun arus ieu beredar. Kanggo hormat ka Joule unit énergi dina sistem internasional ayeuna disebat "Joule".
Seueur alat anu nganggo "pangaruh joule", Ku ngahasilkeun panas ku ngalirkeun arus ngalangkungan konduktor, sapertos oven, kompor, roti bakar, piring, sareng anu sanésna.
Kami ngajak anjeun ninggalkeun koméntar sareng patarosan ngeunaan topik anu pikaresepeun ieu.