مثال قانون جول

عندما يدور تيار كهربائي ، يتم تحويل جزء من الطاقة إلى عمل ، ويتم تحويل جزء منه إلى حرارة. يتم إنتاج هذه الحرارة لأنه عندما يمر التيار الكهربائي عبر الدائرة ، يجب أن يتغلب على المقاومة التي يقدمها الموصل. يتم إطلاق هذه الطاقة المطبقة للتغلب على المقاومة في شكل حرارة.

هذه الظاهرة لاحظها العالم الإنجليزي جيمس بريسكوت جول ، الذي لاحظ أيضًا العلاقات الموجودة بين الوقت الذي الحالي ، وكذلك شدة ذلك التيار ، مع الحرارة أو مع العمل المتولد ، ويستخدمون طرقًا مختلفة لقياس التيار والحرارة ولدت. بيان قانون جول كما يلي:

الحرارة الناتجة في الموصل عن طريق مرور التيار تتناسب طرديًا مع المقاومة ، مع مربع التيار والوقت الذي يتم توصيله فيه.

التيار ، يقاس بالأمبير ، يمر عبر الموصلات ؛ كلما زادت المقاومة لمرور التيار ، زادت صعوبة انتقال الإلكترونات عبر الموصل. يتم تبديد الطاقة المستخدمة لتحريك تدفق الإلكترونات على شكل حرارة.

يتم تجميع ملاحظات جول في الصيغة التالية:

J = أنا²* ص * ر
J = هو مقياس الحرارة الناتجة ، ويتم قياسه بالجول. الجول الواحد يساوي 0.24 سعرة حرارية.
أنا = إنه التيار. يقاس بالأمبير.
R = مقاومة الموصل أو الحمل ، مقاسة بالأوم (W)

t = إنه الوقت الذي يدور فيه التيار عبر الموصل ، أو أيضًا الوقت الذي تظل فيه الدائرة متصلة. يتم قياسه بالثواني.

من هذه الصيغة ، يمكننا حساب أي من الكميات الأخرى:

أنا = √ (J) / (R * t)
R = (J) / (أنا²* ر)
ر = (ي) / (أنا²* ص)

أمثلة على قانون جول

مثال 1. احسب الحرارة الناتجة عن تيار 2 أمبير على مقاومة 150 واط لمدة 7 ثوانٍ.

J =؟
أنا = 2 أ
R = 150 واط
ر = 7 ث
J = أنا²* ص * ر
J = (2²) (150) (7) = (4) (150) (7) = 4200 جول

يتم إنتاج 4200 جول من الحرارة.

مثال 2. احسب التيار الذي يدور في دائرة كهربائية ، إذا علمنا أنه على مقاومة 150 واط ، 1500 ج.

ي = 1500 جول
أنا =؟
R = 80 واط
ر = 3 ث
أنا = √ (J) / (R * t)
أنا = √ (1500) / (80 * 3) = √ (1500) / (240) = √6.25 = 2.5 أ

تيار الدائرة 2.5 أمبير.

مثال 3. احسب مقاومة الموصل ، إذا علمنا أن التيار يساوي 1.25 أ ، فالوقت 4.5 ثانية والحرارة الناتجة 1458 ج.

ي = 1458 ي
أنا = 1.2 أ
R =؟
ر = 4.5 ثانية
R = (J) / (أنا²* ر)
R = (1458) / (1.2²) (4.5) = (1458) / (1.44) (4.5) = (1458) / (6.48) = 225 واط

مقاومة الموصل 225 أوم.

مثال 4. احسب مدة توصيل الدائرة ، إذا كان التيار 500 مللي أمبير ، ومقاومة الموصل 125 وات والحرارة الناتجة 31.25 ج.

J = 31.25 ي
أنا = 500 مللي أمبير = 0.5 أ
R = 125 واط
ر =؟
ر = (ي) / (أنا²* ص)
ر = (31.25) / (0.5²) (125) = (31.25) / (0.25) (125) = (31.25) / (31.25) = 1 ثانية

الدائرة متصلة لمدة ثانية واحدة.