Работа и мощность постоянного тока (Закон Джоуля-Ленца)
Джоуль - единица работы электрического тока в системе СИ. Исследование методики определения тепла, выделившегося на резисторах при коммутации в случае если цепь содержит конденсаторы. Характеристика ключевых особенностей в принципе работы ваттметра.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.05.2016 |
| Размер файла | 6,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Экспериментально установлено, что количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток: Q=I2*R*tQ=I2*R*t. Это утверждение носит название закона Джоуля-Ленца. Вывести данную зависимость можно и из теоретических соображений. Силы, перемещающие заряды по проводнику, совершают работу. Эту работу называют работой тока. Работа электрического тока на участке цепи, как следует из определения напряжения:
A=U*ДqA=U*Дq,
где ДqДq ?? электрический заряд, проходящий по участку цепи, а UU ?? напряжение на этом участке. Учитывая, что:
Дq=I*ДtДq=I*Дt,
где II ?? сила тока в проводнике, а ДtДt ?? время прохождения электрического тока, для работы тока получим:
A=U*I*ДtA=U*I*Дt.
Эта формула для работы справедлива в любом случае при любом действии электрического тока (тепловом, механическом, химическом и т. д.).
Если RR ? сопротивление однородного участка цепи, то, используя закон Ома для участка цепи, можно получить формулу для расчета работы тока:
A=I2*R*Дt=U2*ДtR.A=I2*R*Дt=U2*ДtR.
Если единственной причиной электрического сопротивления являются неупругие столкновения заряженных частиц с частицами окружающей среды, то работа электрического поля по поддержанию электрического тока равна количеству теплоты, выделяющемуся в проводнике при прохождении электрического тока:
Q=I2*R*Дt=U2*ДtR.Q=I2*R*Дt=U2*ДtR.
На практике проще использовать ту формулу, в которой больше сохраняющихся величин. Если соединение параллельное, то на резисторах одинаковое напряжение, если последовательное соединение, то одинаковой оказывается сила тока.
Единица работы электрического тока в СИ -- джоуль (Дж). 1 Дж представляет работу тока, эквивалентную механической работе в 1 Дж.
Скорость совершения работы тока на данном участке цепи характеризует мощность тока. Мощность тока определяют по формуле:
N=AДtN=AДt
N=U*IN=U*I.
Данная формула также носит универсальный характер и может применяться не только для теплового действия тока.
Используя закон Ома для участка цепи, можно записать иначе формулу для мощности тока:
N=I2*R=U2R.N=I2*R=U2R.
джоуль электрический резистор ваттметр
В этом случае речь идет о тепловой мощности. Единица мощности тока -- Ватт: 1 Вт = Дж/с. Отсюда Дж = Вт**с.
Кроме того, применяют внесистемные единицы: киловатт-час или гектоватт-час: 1 кВт**ч = 3,6**106 Дж = 3,6 МДж; 1 гВт**ч = 3,6**105 Дж = 360 кДж.
Прямое применение закона Джоуля-Ленца невозможно, если сила тока изменяется со временем. В этом случае для поиска выделившегося тепла остается воспользоваться интегрированием (нахождением площади под графиком зависимости мощности от времени).
Если цепь содержит конденсаторы и требуется найти тепло, выделившееся на резисторах при коммутации (замыкании/размыкании ключей), то удобно применить закон сохранения энергии с учетом работы источников тока.
Для измерения мощности тока существуют специальные приборы -- ваттметры.
На большинстве электрических приборов указываются значения их мощности. Но надо понимать, что на эти значения устройства выходят только при подсоединении к расчетному (номинальному) напряжению. Здесь синонимом слова номинальное выступает проектное, расчетное, то есть то, в котором устройство долго будет работать в нормальном режиме. Соответственно, такие значения мощности, силы тока тоже называют номинальными. Например, лампочка, на которой написано 60 Вт, 220 В, будет потреблять мощность 60 Вт при включении в сеть с напряжением 220 В. Она будет гореть и при меньшем напряжении, но только более тускло, потребляя меньшую мощность. Какую именно, можно рассчитать, зная поданное напряжение и сопротивление лампы.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Причины электрического тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Работа и мощность. Закон Джоуля–Ленца. Плотность тока, уравнение непрерывности. КПД источника тока. Распределение напряженности и потенциала.
презентация [991,4 K], добавлен 13.02.2016Характеристика электрического поля как вида материи. Исследование особенностей проводников, полупроводников и диэлектриков. Движение тока в электрической цепи. Изучение законов Ома, Джоуля-Ленца и Кирхгофа. Изоляционные материалы. Электродвижущая сила.
презентация [4,5 M], добавлен 19.02.2014Понятие электрического тока, выбор его направления, действие и сила. Движение частиц в проводнике, его свойства. Электрические цепи и виды соединений. Закон Джоуля-Ленца о количестве теплоты, выделяемое проводником, закон Ома о силе тока на участке цепи.
презентация [194,6 K], добавлен 15.05.2009Условия, необходимые для существования электрического тока. Достоинства и недостатки параллельного соединения проводников. Единица силы тока. Работа электрического тока в замкнутой электрической цепи. Закон Ома для участка цепи. Химическое действие тока.
презентация [398,2 K], добавлен 07.02.2015Исследование неразветвленной и разветвленной электрических цепей постоянного тока. Расчет нелинейных цепей постоянного тока. Исследование работы линии электропередачи постоянного тока. Цепь переменного тока с последовательным соединением сопротивлений.
методичка [874,1 K], добавлен 22.12.2009Основные величины электрического тока и принципы его измерения: закон Ома, Джоуля-Ленца, электромагнитной индукции. Электрические цепи и формы их построения: последовательное и параллельное соединение в цепи, катушка индуктивности и конденсатор.
реферат [170,9 K], добавлен 23.03.2012Тепловое действие электрического тока. Сущность закона Джоуля-Ленца. Понятие теплицы и парника. Эффективность использования тепловентиляторов и кабельного обогрева грунта теплиц. Тепловое воздействие электрического тока в устройстве инкубаторов.
презентация [50,7 K], добавлен 26.11.2013Расчет линейных электрических цепей постоянного тока, определение токов во всех ветвях методов контурных токов, наложения, свертывания. Нелинейные электрические цепи постоянного тока. Анализ электрического состояния линейных цепей переменного тока.
курсовая работа [351,4 K], добавлен 10.05.2013Анализ электрического состояния цепей постоянного или переменного тока. Системы уравнений для определения токов во всех ветвях схемы на основании законов Кирхгофа. Исследование переходных процессов в электрических цепях. Расчет реактивных сопротивлений.
курсовая работа [145,0 K], добавлен 16.04.2009Работа и устройство двигателя постоянного тока. Вращая генератор постоянного тока какой-нибудь внешней силой, мы затрачиваем определенную механическую мощность Pмех, а в сети получаем соответствующую злектрическую мощность Рэл.
реферат [7,7 K], добавлен 08.05.2003Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике. Цепь постоянного тока. Зависимость силы тока от напряжения. Перемещение единичного положительного заряда по цепи постоянного тока. Применение закона Ома для неоднородного участка цепи.
реферат [168,3 K], добавлен 02.12.2010Принцип работы и устройство генераторов постоянного тока. Электродвижущая сила и электромагнитный момент генератора постоянного тока. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Особенности и характеристика двигателей различных видов возбуждения.
реферат [3,2 M], добавлен 12.11.2009Происхождение и юность Джеймса Прескотта Джоуля. Исследование законов электромагнетизма. Работа с Уильямом Томсоном, научная деятельность Джоуля. Опыты ученого, его открытия в области физики. Установка для измерения механического эквивалента тепла.
презентация [710,5 K], добавлен 26.05.2012Основные понятия и специальные разделы электродинамики. Условия существования электрического тока, расчет его работы и мощности. Закон Ома для постоянного и переменного тока. Вольт-амперная характеристика металлов, электролитов, газов и вакуумного диода.
презентация [8,4 M], добавлен 30.11.2013Экспериментальное исследование электрических цепей постоянного тока методом компьютерного моделирования. Проверка опытным путем метода расчета сложных цепей постоянного тока с помощью первого и второго законов Кирхгофа. Составление баланса мощностей.
лабораторная работа [44,5 K], добавлен 23.11.2014Основные определения и технические данные электрических машин. Электрические двигатели постоянного тока: устройство, краткие теоретические основы. Электрические генераторы постоянного тока. Обеспечение безыскровой коммутации. Электрическое равновесие.
реферат [37,4 K], добавлен 24.12.2011Принцип работы и устройство генератора постоянного тока. Типы обмоток якоря. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Обратимость машин постоянного тока. Двигатель параллельного, независимого, последовательного и смешанного возбуждения.
реферат [3,6 M], добавлен 17.12.2009Переходные процессы электропривода постоянного тока при пуске в три ступени. Номинальное напряжение якоря. Расчет ступеней двигателя постоянного тока. Расчетное время работы на ступенях. Моделирование ситуаций при изменении расчетного времени работы.
контрольная работа [156,3 K], добавлен 04.03.2012Какое устройство используют для накопления заряда. Понятие электрического тока. Условия возникновения электродвижущей силы. Сила тока и его мощность. Закон Ома для участка сети. Электронапряженность и электропроницаемость. Проводники и диэлектрики.
тест [14,2 K], добавлен 14.03.2011Анализ электрического состояния линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Определение токов во всех ветвях методом контурных токов. Расчет однофазных цепей переменного тока. Уравнение мгновенного значения тока источника, баланс мощности.
реферат [1,3 M], добавлен 05.11.2012
