tèmik manifestasyon rezistans elektrik ki rive lè yon kouran elektrik pase nan nenpòt kondiktè materyèl From Wikipedia, the free encyclopedia
Efè Joule se tèmik manifestasyon rezistans elektrik ki rive lè yon kouran elektrik pase nan nenpòt kondiktè materyèl[1]. Efè a rele apre fizisyen angle James Prescott Joule ki te dekouvri l an 1840[2].
Anjeneral pale, kouran elektrik la asire pa mouvman an[N 1] chaj elektrik. Pòtè chaj k ap deplase sa yo kominike avèk atòm yo ki konstitye mwayen kote yo deplase Modèl:Incises ki konstitye yon fren, yon rezistans nan mouvman yo. Pou transfere yon kantite detèmine nan kouran elektrik nan kab sa a, se poutèt sa li nesesè bay plis pouvwa a sa ki nesesè nan fen kondiktè a, ki pral gaye pandan entèraksyon ak atòm yo, nan fòm lan nan enèji tèmik (dissipasyon enèji elektrik. enèji nan fòm chalè). Sa a se efè Joule.
Yon sèl eksepsyon nan règ sa a: superconductors, ki mande kondisyon espesyal[N 2] kenbe pwopriyete yo.
Efè Joule a se yon efè tèmik ki rive lè kouran elektrik pase nan yon kondiktè. Li manifeste tèt li pa yon ogmantasyon nan enèji entèn kondiktè a epi jeneralman nan [[tanperati] li.
Enèji a gaye sou fòm chalè ant de moman t1 ak t2 pa yon dipol rezistans. R travèse pa yon kouran entansite i ekri:
ak :
Se poutèt sa, pouvwa an mwayèn se:
ak: P nan watt (W)
Si dipol sa a satisfè lwa Ohm a, nou ka ekri:
ak , valè efikas vòltaj la atravè tèminal li yo.
Sou yon echèl lokal, pouvwa a gaye pa efè Joule pou chak volim inite bay pa
kote jeff se valè efikas dansite aktyèl la j(t) ak ρ se rezistivite materyèl la.
Itilizasyon fòmil sa yo pa toujou senp, patikilyèman lè rezistans depann sou tanperati kondiktè a. Pouvwa a gaye pa efè a Joule modifye tanperati a ki modifye rezistans a ki modifye pouvwa a gaye pa efè a Joule.
Efè Joule manifeste tèt li nan nenpòt kondiktè elektrik nan diferan degre:
Fòm lokal la nan lwa Joule a fè li posib detèmine pouvwa a gaye pa efè a Joule lokalman ak nan ka patikilye tankou yon distribisyon inomojèn nan dansite aktyèl la nan yon kondiktè (ki se ka a nan kondiktè segondè frekans, akòz efè a po. ). Fòm lokal efè Joule a fè li posib pou etabli ekspresyon pouvwa pou chak inite volim (p) ki ekri:
oswa, se dansite aktyèl la ak se jaden elektrik la.
Konsa, nou ka jwenn fòm efè Joule byen koni () ansanm ak ekspresyon klasik rezistans yon silendrik. kondiktè. Konsidere yon kondiktè omojèn, ki gen longè L (sou yon aks z) ak reyon r, ki bay yon kouran, I, ki gen dansite omojèn , ki pote nan direksyon longitudinal kondiktè a: < matematik>\vec{J}=[0;0;j_{z}]</math>.
Pouvwa a sou volim kondiktè a (P) eksprime:
piske , nou ka ranplase nan ekspresyon pouvwa a ki vin:
Lè sa a, kòm vektè dansite aktyèl la gen yon sèl eleman, ki sipoze omojèn sou kondiktè a, pouvwa a vin:
dansite aktyèl la konstan, nou retire li nan entegral la epi li vini:
Finalman, sonje volim fil kondiktif la se , rezilta entegral la sou volim la bay:
oswa itilize :
Sèvi ak lefèt ke () kote S se seksyon kondiktè a (sa vle di () , pouvwa a vin:
ekspresyon kote nou jwenn: () lè nou mete
Itilizasyon ki pi komen nan efè Joule a se chofaj elektrik: fè, radiatè elektrik, fou elektrik, recho elektrik, [[chofaj dlo] bouyi elektrik]], bouyi elektrik, seche cheve, griye, dra elektrik. Aparèy sa yo ki itilize yon rezistans elektrik gen yon efikasite tèmodinamik teyorik 100%: yo ka konvèti tout enèji elektrik an chalè pa konveksyon ak radyasyon.
ponp chalè ofri yon metòd diferan pou chofaj elektrik paske yo itilize sous chalè ki pa sèlman orijin elektrik. Balans enèji pandan operasyon yo pi wo (anviwon twa fwa plis)[N 3].
Lanp enkandesan sèvi ak efè Joule tou: filaman [[tengstèn], ki mete nan yon patiraj ki gen yon gaz nòb, chofe a yon tanperati ki wo (plis pase {{tmp |2200|°C}). }). Nan tanperati sa a, matyè emèt radyasyon nan vizib la (lwa Planck a) men tou nan envizib la (enfrawouj radyasyon) ki chofe anvlòp vè a ak anviwònman an. Sa a eksplike poukisa efikasite lumineux nan lanp enkandesan se byen ba (5 fwa mwens pase ekleraj fliyoresan, 10 fwa mwens pase lanp egzeyat).
fus se aparèy ki itilize efè Joule pou fonn yon kondiktè kalibre, pou yo ka izole yon sikwi elektrik nan ka ta gen overcurrent .
disjoncteurs tèmik oswa Magnetothermic Circuit Breakers sèvi ak menm efè a, men san destriksyon fizik, yo ka reset.
Câbles elektrik yo bay rezistans nan sikilasyon elektwon ki pwovoke pèt nan fòm kalori akòz efè Joule.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.