Nguvu ya joto ya mkondo wa umeme na matumizi yake ya vitendo

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 05:42

Sababu ya kupasha joto kondakta iko katika ukweli kwamba nishati ya elektroni zinazosonga ndani yake (kwa maneno mengine, nishati ya mkondo) wakati wa mgongano wa chembe na ayoni za kimiani ya molekuli ya chuma. elementi inabadilishwa kuwa aina ya joto ya nishati, au Q, kwa hivyo dhana ya "nguvu ya joto" inaundwa "".

Kazi ya mkondo hupimwa kwa kutumia mfumo wa kimataifa wa vitengo vya SI, kwa kutumia joules (J) kwake, nguvu ya mkondo hufafanuliwa kama "wati" (W). Kupotoka kutoka kwa mfumo kwa mazoezi, wanaweza pia kutumia vitengo vya nje vya mfumo ambavyo vinapima kazi ya sasa. Miongoni mwao ni watt-saa (W × h), kilowatt-saa (kifupi kW × h). Kwa mfano, 1 Wh inamaanisha kazi ya mkondo yenye nguvu maalum ya wati 1 na muda wa saa moja.

Ikiwa elektroni husogea kando ya kondakta iliyotengenezwa kwa chuma, katika kesi hii, kazi zote muhimu za mkondo unaozalishwa husambazwa kwa joto la muundo wa chuma, na, kwa kuzingatia masharti ya sheria ya uhifadhi wa nishati, hii inaweza kuelezwa kwa fomula Q=A=IUt=I 2^Rt=(U2^{/R)t. Uwiano kama huo unaonyesha kwa usahihi sheria inayojulikana ya Joule-Lenz. Kwa kihistoria, iliamuliwa kwa mara ya kwanza na mwanasayansiD. Joule katikati ya karne ya 19, na wakati huo huo bila kujitegemea na mwanasayansi mwingine - E. Lenz. Nguvu ya joto imepata matumizi ya vitendo katika muundo wa kiufundi tangu uvumbuzi mwaka wa 1873 na mhandisi Mrusi A. Ladygin wa taa ya kawaida ya incandescent.}

Nguvu ya joto ya mkondo wa maji hutumika katika idadi ya vifaa vya umeme na usakinishaji wa viwandani, yaani, katika vyombo vya kupimia joto, majiko ya umeme ya aina ya joto, ulehemu wa umeme na vifaa vya hesabu, vifaa vya nyumbani kwenye athari ya kupokanzwa umeme kawaida sana - boilers, pasi za kutengenezea, kettles, pasi.

Inajipata kuwa na athari ya joto katika tasnia ya chakula. Kwa sehemu kubwa ya matumizi, uwezekano wa kupokanzwa kwa electrocontact hutumiwa, ambayo inathibitisha nguvu za joto. Inasababishwa na ukweli kwamba sasa na nguvu yake ya joto, inayoathiri bidhaa ya chakula, ambayo ina kiwango fulani cha upinzani, husababisha inapokanzwa sare ndani yake. Tunaweza kutoa mfano wa jinsi sausage zinazozalishwa: kwa njia ya dispenser maalum, nyama ya kusaga huingia molds chuma, kuta ambayo wakati huo huo kutumika kama electrodes. Hapa, usawa wa mara kwa mara wa kupokanzwa huhakikishwa juu ya eneo lote na kiasi cha bidhaa, joto la kuweka hudumishwa, thamani bora ya kibaolojia ya bidhaa ya chakula inadumishwa, pamoja na mambo haya, muda wa kazi ya kiteknolojia na matumizi ya nishati hubakia. ndogo zaidi.

Joto mahususinguvu ya sasa ya umeme (ω), kwa maneno mengine, kiasi cha joto ambacho hutolewa kwa kiasi cha kitengo kwa kitengo fulani cha wakati, kinahesabiwa kama ifuatavyo. Kiasi cha msingi cha silinda ya kondakta (dV), yenye sehemu ya msalaba ya kondakta dS, urefu wa dl sambamba na mwelekeo wa sasa, na upinzani huunda milinganyo R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Kulingana na ufafanuzi wa sheria ya Joule-Lenz, kwa muda uliowekwa (dt) katika kiasi kilichochukuliwa na sisi, kiwango cha joto sawa na dQ=I²Rdt=p(dl/dS)(jdS)²dt=pj²dVdt. Katika kesi hii, ω=(dQ)/(dVdt)=pj² na, kwa kutumia hapa sheria ya Ohm kuanzisha msongamano wa sasa j=γE na uwiano p=1/γ, sisi pata usemi mara moja ω=jE=γE^2. Inatoa dhana ya sheria ya Joule-Lenz katika hali tofauti.