Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Работа и мощность тока, закон Джоуля — Ленца

Работа и мощность тока, закон Джоуля — Ленца

Рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U . За «время dt через сечение проводника переносится заряд dq = I dt . Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, то, по формуле (84.6), работа тока

(99.1)

Если сопротивление проводника R , то, используя закон Ома (98.1), получим

(99.2)

Из (99.1) и (99.2) следует, что мощность тока

(99.3)

Если сила тока выражается в амперах, напряжение — в вольтах, сопротивление — в омах, то работа тока выражается в джоулях, а мощность — в ваттах. На практике применяются также внесистемные единицы работы тока: ватт-час (Вт × ч) и киловатт-час (кВт × ч). 1 Вт × ч — работа тока мощностью 1 Вт в течение 1 ч; 1 Вт × ч=3600 B т × c =3,6 × 10 3 Дж; 1 кВт × ч=10 3 Вт × ч= 3,6 × 10 6 Дж.

Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и, по закону сохранения энергии,

(99.4)

Таким образом, используя выражения (99.4), (99.1) и (99.2), получим

(99.5)

Выражение (99.5) представляет собой закон ДжоуляЛенца, экспериментально установленный независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. X. Ленцем.*

* Э. X. Ленц (1804—1865) — русский физик.

Выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем dV = dSdl (ось цилиндра совпадает с направлением тока), сопротивление которого По закону Джоуля — Ленца, за время dt в этом объеме выделится теплота

Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называется удельной тепловой мощностью тока. Она равна

(99.6)

Используя дифференциальную форму закона Ома ( j = g Е) и соотношение r =1/ g , получим

(99.7)

Формулы (99.6) и (99.7) являются обобщенным выражением закона Джоуля—Ленца в дифференциальной форме, пригодным для любого проводника.

Тепловое действие тока находит широкое применение в технике, которое началось с открытия в 1873 г. русским инженером А. Н. Лодыгиным (1847—1923) лампы накаливания. На нагревании проводников электрическим током основано действие электрических муфельных печей, электрической дуги (открыта русским инженером В. В. Петровым (1761—1834)), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов и т. д.

Плотность тока в медном проводе равна 10 А/см2. Определить удельную тепловую мощность тока. Условие 2 370. Плотность j электрического тока в медном проводнике равна 10 А/см2.

Готовое решение: Заказ №8367

Читайте так же:
Автоматический выключатель со встроенной тепловой защитой

Тип работы: Задача

Статус: Выполнен (Зачтена преподавателем ВУЗа)

Предмет: Физика

Дата выполнения: 18.08.2020

Цена: 118 руб.

Чтобы получить решение , напишите мне в WhatsApp , оплатите, и я Вам вышлю файлы.

Кстати, если эта работа не по вашей теме или не по вашим данным , не расстраивайтесь, напишите мне в WhatsApp и закажите у меня новую работу , я смогу выполнить её в срок 1-3 дня!

Описание и исходные данные задания, 50% решения + фотография:

Плотность тока в медном проводе равна 10 А/см2. Определить удельную тепловую мощность тока. Условие 2 370. Плотность j электрического тока в медном проводнике равна 10 А/см2. Определить удельную тепловую мощность w тока.

Согласно закону Джоуля-Ленца, за время в проводнике выделяется теплота: , где – сила тока, протекающего через проводник; – сопротивление проводника. Силу тока можно представить в виде: , где – плотность тока; – площадь поперечного сечения проводника.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. — Шпаргалка по Электростатике

Рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U. За время dt через сечение проводника переносится заряд dq=Idt. Так как ток представляет собой перемещение заряда под действием электрического поля, то работа тока равна

.

Если сопротивление проводника R, то, используя закон Ома (98.1), получим

.

Из (99.1) и (99.2) следует, что мощность тока

Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и, по закону сохранения энергии,

.

Таким образом, используя выражения (99.4), (99.1) и (99.2), получим

Читайте так же:
Тепловыделение проводника с током

.

Выражение (99.5) представляет собой закон Джоуля — Ленца.

Выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем (ось цилиндра совпадает с направлением тока), сопротивление которого . По закону Джоуля — Ленца, за время dt в этом объеме выделится теплота

.

Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называется удельной тепловой мощностью тока. Она равна

.

Используя дифференциальную форму закона Ома () и соотношение , получим

Формулы (99.6) и (99.7) являются обобщенным выражением закона Джоуля — Ленца в дифференциальной форме, пригодным для любого проводника.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца.

Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца.

Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца.

Закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме

Определим сопротивление проводника как R = ρ дящего через сечение S, как I = j · S.

A , а силу тока I, прохо-

Q = I 2 · R · Δt = (j · S) 2 ρ

A Δ t = j 2 · ρ ( A · S ) Δ t = j 2 · ρ · V · Δ t. (2.11)

w = ρ · j 2 =

1 j 2. (2.12)

Учитывая закон Ома в дифференциальной форме (2.7), выражение для удельной тепловой мощности электрического тока можно представить в различных формах:

= j · Е. (2.13)

ε , r

φ 1 – + R I φ 2
Рис. 2.3

сторонних) по перемещению заряда q, по закону сохранения энергии равна теплоте, выделяемой на этом участке.

Работа электростатических сил по перемещению заряда q определяется как Aэл = q · (φ1 – φ2), где ( φ1 – φ2) – разность

потенциалов на концах участка цепи. Работа сторонних сил, согласно (2.4):

Aст = q · ε .

Полная работа равна сумме:

А = Аэл + Аст = q · (φ1 – φ2) + q · ε . (2.14)

За время t в проводнике выделится количество теплоты, согласно

формуле (2.8), Q = I 2 · R12 · t, где R12 – полное сопротивление участка 1–2.

Приравняв уравнения (2.8) и (2.14), получим:

I 2 · R12 · t = q1 – φ2) + q · ε . (2.15)

Учитывая, что q=I · t, разделим левую и правую части уравнения на q,

получим закон Ома для неоднородного участка цепи:

ε , r

φ 1 + – R I φ 2
Рис. 2.4

В уравнение (2.16) ЭДС может входить с разными знаками. Знаки всех алгебраических величин в формуле (2.16) определяются по отношению к направлению мысленного обхода участка цепи от начальной точки к конечной. Для случая, представленного на

Читайте так же:
В чем проявляется тепловое химическое магнитное действие тока

Если будем рассматривать замкнутую цепь ( соединим точки 1 и 2 на рис.2.3), то потенциалы точек 1 и 2 станут равными φ1 = φ2, и, соответственно, разность потенциалов φ1 – φ2 будет равна нулю. В этом случае сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС источника тока к полному сопротивлению всей цепи:

где полное сопротивление (R12) складывается из R – сопротивления внешней цепи и r – внутреннего сопротивления источника тока.

Выражение (2.17) называется законом Ома для замкнутой цепи.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Удельная тепловая мощность

Световые источники нагрева, использующие солнечную энергию или энергию искусственных источников света — ксеноновых или кварцевых ламп, — по своей физической сущности мало отличаются от лазерных, хотя некоторые их параметры, прежде всего малая удельная тепловая мощность , снижают эффективность указанных источников теплоты. [31]

Скорость относительного вращения может изменяться в довольно широких пределах без существенного влияния на качество соединений; однако при этом значительно изменяется время сварки. Удельная тепловая мощность с увеличением числа оборотов падает ( фиг. [32]

Лазерный нагрев в определенном отношении более универсален, чем электронно-лучевой: световой луч свободно проходит сквозь прозрачные преграды, не требуется электрического контакта с деталью, пайка возможна не только в вакууме, но и на воздухе или в защитной атмосфере. Высокая удельная тепловая мощность лазерного луча способствует испарению с поверхности припоя и основного металла оксидных пленок, что улучшает процесс пайки. [34]

В чем заключается физический смысл удельной тепловой мощности тока . [35]

Чугунные секционные котлы ( табл. 8.1) состоят из набора чугунных секций и в зависимости от тепловой мощности поставляются в виде готового блока или собираются на месте при монтаже котельной. Мощность котла зависит от количества секций в нем и поверхности нагрева каждой секции и определяется как произведение удельной тепловой мощности на суммарную поверхность нагрева. [36]

Удельная тепловая мощность трения q при вращении труб большого диаметра из среднеуглеродистой стали сравнительно мало изменяется — от 85 до 150 кал см — сек. Удельная тепловая мощность при нагреве п рением стер кней из малоуглеродистой стали падает с увеличением окружной скорости ( фиг. Таким образом, величина коэффициента трения при сварке очень сильно зависит от относительной скорости, удельного давления и температуры. Приведенные выше значения / могут использоваться в расчетах только для условий, близких к экспериментальным. [37]

Читайте так же:
Использование теплового действия электрического тока в теплицах кратко

Скорость относительного вращения может изменяться в довольно широких пределах без существенного влияния на качество соединений; однако при этом значительно изменяется время сварки. Так, при сварке стержней диаметром 20 мм из малоуглеродистой стали изменение скорости вращения с 400 до 800 об / мин снижает время сварки примерно на 25 %, а в диапазоне 860 — 3000 об / мин время сварки возрастает почти пропорционально числу оборотов ( фиг. Удельная тепловая мощность с увеличением числа оборотов падает ( фиг. [38]

Промышленность выпускает трубчатые нагреватели нескольких типов. Они довольно просто монтируются на агрегатах и узлах. Проволочные нагреватели, как правило, применяют на небольших стендах и изготовляют на месте. С их помощью легко варьировать удельную тепловую мощность , меняя шаг навивки и количество нагревателей. [39]

Измерения показали, что температура излучающей поверхности работающей горелки равна 1000 — 1100 С. Когда горелка выключена, но находится в окружении работающих горелок, температура на ее поверхности достигает 900 — 850 С, несмотря на охлаждение подсасываемым воздухом. Следовательно, в топках, где температура излучающей поверхности превышает 1000 С, сплошные стены из панельных горелок не требуются. Целесообразно расположить горелки изолированными рядами или в шахматном порядке, увеличив их удельную тепловую мощность . При этом существенно сократится число горелок, улучшатся условия их эксплуатации и ремонта, а также облегчатся условия работы самих горелок, так как с увеличением мощности обеспечивается более интенсивное их охлаждение. [40]

Почему нап) яжение является обобщенным понятием разности потенциалов. В чем заключается явление сверхпроводимости. На чем основано действие термометров сопротивления. В чем заключается физический смысл удельной тепловой мощности тока . [41]

Указанная задача усложняется с переходом на более мощные теплообменники больших диаметров, появляется необходимость двумерных тепло-гидравлических расчетов и исследования нестационарных режимов работы теплообменника. Увеличиваются трудности демонтажа и последующего ремонта по сравнению с аналогичными мероприятиями на АЭС Рапсодия и Феникс. В связи с этим ремонт теплообменника АЭС Супер-Феникс решено проводить на месте. Дефектные трубки могут быть обнаружены с помощью визуального наблюдения или акустическим методом. Глушение трубок с двух концов предполагается осуществлять с помощью пробок, развальцовываемых гидравлическим или магнитоимпульсным методом. Удельная тепловая мощность теплообменника АЭС Супер-Феникс по сравнению с аналогичной характеристикой теплообменника АЭС Феникс увеличена примерно в 1 5 раза за счет увеличения температурного напора между контурами и соответствующего увеличения расходов теплоносителей первого и второго контуров в пучке. Увеличение гидравлического сопротивления по тракту первого контура в межтрубном пространстве пучка было возможно из-за большего, чем в АЭС Феникс, заглубления колеса насоса в баке реактора. [43]

Читайте так же:
Определить тепловую мощность электрического тока в резисторе

При переоборудовании чугунных секционных котлов особое внимание уделяют равномерному распределению теплоты по топочному объему и равномерной тепловой нагрузке секций. Нарушение этих условий ведет к преждевременному выходу из строя наиболее нагруженных секций или вынужденному снижению производительности котла. При наиболее распространенной системе подачи циркуляционной воды в задние и отборе горячей воды из передних секций количество воды, проходящей через разные секции, различно. Возникающая разница температур воды в различных секциях вызывает в них значительные напряжения. Снижение при этом абсолютного давления воды на входе в котел ниже 2 5 — 3 кгс / см2 может привести к вскипанию ее и ускоренному отложению накипи. Утолщение слоя накипи вызывает повышение температуры стенок секций и изменение структуры их металла. Вскипание воды может вызывать гидравлические удары. Так как соли жесткости начинают выпадать уже при 40 — 50 С, а после 60 — 70 С идет их интенсивное отложение, то практически любая котельная с чугунными котлами, особенно работающая на технологические нужды, должна иметь химическую водоочистку. При отсутствии докотловой обработки воды производительность котла должна быть уменьшена. Так, например, Мосгазпроект рекомендует на газовом топливе принимать удельную тепловую мощность для котлов Универсал-6 и Энер-гия — 6, Мкал / ( м2 — ч): 12 — водогрейный режим с химводоочисткой, 11 — паровой с химводоочисткой и водогрейный без нее, 9 — паровой без химводоочистки. [44]

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector