Јоуле-Лензов закон: историја

12. 4. 2019.

Тешко је замислити живот модерне особе без струје. Постао је један од главних и највреднијих атрибута модерне егзистенције. У ствари, свака особа која је икада радила са електричном енергијом зна да они имају тенденцију да се загревају када се пропуштају кроз текуће жице. Зашто то зависи?

Шта је тренутно

Струја је уређено кретање набијених честица које се називају електрони. А ако струја тече кроз водич, у њему почињу да се појављују различити физички процеси, наиме, електрони се сударају са молекулима.

Молекули су неутрални или они који су изгубили негативно набијене честице. Као резултат судара, или електрони могу постати неутрални молекули, или електрон који формира позитивно наелектрисани ион је избачен из другог таквог молекула. Током ових судара конзумира кинетичка енергија набијене честице. Та енергија постаје топла.

Отпор може утицати на грејање проводника топлоте. На примјер, можете узети одређено тијело и повући га по тлу. Земља у овом случају је отпор. Шта ће бити с њим? Правилно ће доћи до тела и површине сила трења што заузврат загрева тело. Струја се у овом случају понаша на исти начин. Џулов закон

Аддицтион

И, слушајући све горе наведено, научници су успели да одреде ову везу између јачине струје, отпора и количине топлоте. Ова зависност се зове Џул-Лензов закон, чија је формула позната свим физичарима. Године 1832–33, руска физичарка Емилие Лентз је открила да се са термичким ефектима на металне проводнике њихова проводљивост фундаментално променила. Ово је заправо компликовало рад научника и отежало га је израчунати електрична кола.

Тада је млади научник имао идеју да можда постоји одређена веза између тренутне снаге и температуре проводника. Али како бити? Тада није било прецизних електричних уређаја за мерење јачине струје, отпорности, чак није постојао ни извор стабилног ЕМФ-а. Ленз се није зауставио, одлучио је да спроведе експеримент.

Руски експерименти физике

Суштина овог искуства била је једноставна као и сва генијална, да чак и школарац може да је понови. Научник је дизајнирао специјални уређај који је служио за мерење количине топлоте коју ослобађа проводник. Показало се да је овај уређај обичан суд, у који је Ленз наточио отопину разријеђеног алкохола и поставио водич - платинасту жицу на коју је примијењена електрична струја.

Након што је уређај направљен, научник је почео да спроводи експерименте. Он је измерио тачно време потребно да се алкохол у посуди загреје на 10 ° Ц. За то је потрошено много месеци и година. А 1843. године, десет година касније, објављен је закон, чија је суштина била да грејање проводника са струјом буде пропорционално квадрату запосленог за загревање струје. електрично поље у проводнику са струјом

Јоуле и Ленз

Али није било тамо! Испоставља се да је прије неколико година енглески физичар Јамес Пресцотт Јоуле провео сличне експерименте и већ је објавио своја запажања. Како бити? Ленз није одустао и пажљиво проучио Јоулеов рад и дошао до закључка да, чак и да су провели исте експерименте, Лензови експерименти су били много точнији. С тим у вези, научна заједница је допунила рад Јоула Ленз-а и овај закон је постао познат као Јоуле-Лензов закон. Математичка формулација закона је следећа:

К = И * У * т, где:

  • И - јачина струје, А;
  • У - напон, В;
  • т је време које је потребно да струја прође проводник, стр.

Сам закон је следећи: количина топлотне енергије која се ослобађа у проводнику кроз који тече електрична струја једнак је производу струје, напона и времена проласка струје кроз водич. Џулов закон Лензове формуле

Охмов закон

Међутим, да ли ће ова изјава увек бити истинита? Можете покушати да га изведете користећи Охмов закон. Судећи по томе, У = И * Р, где је Р отпор, Охм.

С обзиром на Охмов закон, можете замијенити вриједност у формули К = И * У * т = И 2 * Р * т. Из овога се може закључити да количина топлоте директно зависи од отпора проводника. И за Јоуле-Лензов закон ова тврдња ће бити истинита: И = К = И * У * т.

Све три формуле ће бити тачне, али ће К = И 2 * Р * т бити тачан за све ситуације. Друга два су такође тачна, међутим, под одређеним околностима. ом лав

Гуидес

Сада о диригентима. У почетку су Јоуле и Ленз користили платинасте жице у својим експериментима, као што је горе наведено. У свим сличним експериментима научници тог времена користили су углавном металне проводнике, јер су били прилично јефтини и стабилни. То не изненађује, јер су до сада метални проводници главни тип проводника, у вези с којима се у почетку сматрало да је Јоуле-Лензов закон био примјењив само на њих. Међутим, нешто касније је откривено да се овај закон не односи само на металне проводнике. Он је истинит према било којој од њих. Сами проводници на класификацији могу се поделити на:

  • Метални (бакар, гвожђе, сребро, итд.). Главну улогу у њима играју негативно набијене честице (електрони) које протичу кроз водич.
  • Ликуид. У њима су јони одговорни за кретање набоја - то су атоми у којима је или превише или превише електрона.
  • Гасеоус. За разлику од својих колега, у таквим проводницима струја се одређује кретањем оба јона и електрона.

И упркос разликама, у сваком случају, са повећањем струје или отпора, количина топлоте ће се повећати. сијалица

Примјена закона од стране других физичара

Откриће Јоуле-Лензовог закона обећавало је велике изгледе. Уосталом, овај закон је заправо омогућио стварање различитих врста електричних гријача и елемената. На пример, мало касније након открића закона, научници су приметили да када се неки елементи загреју, почињу да светле. Хтели су да експериментишу са њима користећи различите проводнике, а 1874. руски инжењер Александар Николајевич Лодин је изумио модерну сијалицу са жарном нити, чији је конац израђен од волфрама.

Закон Јоуле-Ленз-а и електротехнике - на примјер, при стварању осигурача. Осигурач је одређени елемент електричног кола, чији је дизајн направљен тако да када струја тече преко њега изнад дозвољене вредности (на пример, када кратки спој прегрева се, топи се и отвара струјни круг. Чак и обичан чајник или микроталасна пећница, који практично сви имају, ради у складу са овим законом. Ленз

Закључак

Прилично је тешко одредити допринос ових научника модерној електроници и електротехници, али једно је сигурно - појава Јоуле-Лензовог закона претворила је перцепцију људи у електричну енергију и дала специфичније знање о томе шта је електрично поље у проводнику са струјом.

Без сумње, закон који су открили ови велики физичари постао је одлучујући корак у читавој науци, захваљујући овом открићу, касније су направљена друга, мање или више велика достигнућа других научника. Сва наука је уско преплитање открића, неких ријешених и неријешених проблема. Закон који је испитан у овом чланку је на одређени начин утицао на многе студије и оставио неизбрисив и сасвим јасан траг у науци.