Joule qonuni

Joule qonuni, Joulening birinchi qonuni yoki Joule-Lenz qonuni — oʻtkazgichdan elektr toki oʻtganda unda ajraladigan issiqlik miqdorini ifodalovchi qonun. Oʻtkazgich bir jinsli boʻlsa, elektr tokining ishi faqat issiqlik hosil qilish uchun sarf boʻlib, ajralgan issiqlik miqdori $Q$ tok kuchi / kvadrati, oʻtkazgich qarshiligi $R$ va tokning oʻtish vaqti / ga toʻgʻri mutanosib boʻladi. U $Q^{k}PRt$, bunda $k$ — mutanosiblik koeffitsiyenti boʻlib, u oʻlchash birliklarining tanlanishiga bogʻliq boʻladi. Tok amperlarda, qarshilik Om da, vaqt $s$ da olinsa, koeffitsiyent $k-0,239=0,24$ boʻlganda $Q$ kaloriyalarda, k—h boʻlganda $Q$ joullarda ifodalanadi. Joule qonunini James Prescott Joule 1841-yilda yaratgan, undan mustaqil ravishda Emil Lenz 1842-yilda tajribada tasdiqlagan. Joule qonunining amaliy ahamiyati katta; elektr choʻgʻlanma lampalari, elektr isitkichlar va elektr isitish qurilmalari shu qonunga asoslanib loyihalanadi.

Joul-Lens qonuni elektr tokining oqishi paytida o'tkazgichda chiqarilgan issiqlik miqdorini topishga imkon beradi: issiqlik miqdori oqim kuchining kvadratiga, o'tkazgichning qarshiligiga va oqim vaqtiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Matematik jihatdan quyidagi shaklda ifodalanishi mumkin:

bu yerda w -hajm birligidagi issiqlik ishlab chiqarish quvvati, j→ - elektr tokining zichligi→,E  — elektr maydonining kuchi, σ-muhitning o'tkazuvchanligi va nuqta skalyar mahsulotni bildiradi.

Energiya yo'qotilishini kamaytirish

Elektr energiyasini uzatishda simlardagi oqimning termal ta'siri istalmagan, chunki bu energiya yo'qotilishiga

olib keladi. Ta'minot simlari va yuk ketma — ket ulangan I-bu simlar va yukdagi tarmoqdagi oqim bir xil ekanligini anglatadi. Yuk kuchi va simlarning qarshiligi manba kuchlanishini tanlashga bog'liq bo'lmasligi kerak. Simlarda va yukda chiqarilgan quvvat quyidagi formulalar bilan belgilanadi

Qayerdan keladi, nima . Har bir alohida holatda yuk kuchi va simlarning qarshiligi o'zgarishsiz qoladi va ifoda doimiy boʻlganligi sababli, Simda hosil boʻlgan issiqlik iste'molchining kuchlanish kvadratiga teskari proportsionaldir. Kuchlanishni oshirish orqali biz simlardagi issiqlik yo'qotilishini kamaytiramiz. Biroq, bu elektr uzatish liniyalarining elektr xavfsizligini pasaytiradi.

O'chirish uchun simlarni tanlash

Oqim o'tkazgichi tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik u yoki bu darajada atrof-muhitga chiqariladi. Agar tanlangan o'tkazgichdagi oqim kuchi ruxsat etilgan maksimal qiymatdan oshsa, shunday kuchli isitish mumkinki, o'tkazgich uning yonidagi narsalarning yonishiga olib kelishi yoki o'zini eritishi mumkin. Qoida tariqasida, elektr zanjirlarini yig'ish uchun mo'ljallangan simlarni tanlashda o'tkazgichlarning kesimini tanlashni tartibga soluvchi qabul qilingan me'yoriy hujjatlarga amal qilish kifoya.

Shu sababli, zamonaviy magistral elektr uzatish liniyalari orqali kerakli quvvatni uzatish uchun ular elektr uzatish liniyalariga Ultra past oqimlarni etkazib berish uchun Ultra yuqori kuchlanish (1150 kv gacha) ostida ishlab chiqilgan.

Elektr isitish moslamalari

Agar oqim kuchi elektr zanjirining butun uzunligi bo'ylab bir xil bo'lsa, unda tanlangan har qanday hududda issiqlik hosil bo'ladi, bu qismning qarshiligi qanchalik yuqori bo'lsa.

Zanjir qismining qarshiligini ongli ravishda oshirish orqali ushbu hududda mahalliy issiqlik ishlab chiqarishga erishish mumkin. Elektr isitish moslamalari ushbu printsip asosida ishlaydi. Ular yuqori qarshilikka ega boʻlgan isitish elementi — o'tkazgichdan foydalanadilar. Qarshilikning oshishiga (birgalikda yoki alohida) yuqori o'ziga xos qarshilikka ega qotishmani tanlash (masalan, nichrom, Konstantin), o'tkazgich uzunligini oshirish va uning kesimini kamaytirish orqali erishiladi. Ta'minot simlari odatdagi past qarshilikka ega va shuning uchun ularning isishi odatda sezilmaydi.