Электростатика
Тұрақты ток тізбегінің жұмысы мен қуаты. Джоуль-Ленц заңы және оның дифференциалдық түрі
жүктеу/скачать 9,11 Mb.
|
Электр и магнетизм Лекция (2)
- Бұл бет үшін навигация:
- Джоуль - Ленц заңы
- Джоуль - Ленц заңының дuфференцuалдық түрі
| Тұрақты ток тізбегінің жұмысы мен қуаты. Джоуль-Ленц заңы және оның дифференциалдық түрі. Кернеуi U болатын өткізгіштің бөлiгi арқылы ток өкенде, өткiзгiш қызып, бойынан жылу бөлініп шығады. Осы жылудын бөлiнiп шығуы зарядтарды тасымалдаушы электір күштерінің жұмысына байланысты: А = qU. Өткізгіштің қимасынан dt уақыт iшiнде q заряд ағып өтедi десек, онда . Сонда электр тогының жұмысы:
dA =IUdt. (12) Ал тұрақты ток үшiн A=IUt (13) Осы теңдік кез келген өткiзгiштiң бөлiгi арқылы өтiп жатқан тұрақты ток үшiн орындалады. Сөйтiп ток жұмысы энергияның басқа түріне (мысалы, жылуға) айналатын ток көзiнiң энергиясын анықтайды. (12) өрнектен токтың қуаты: N =dA/dt= (IUdt) /dt=IU. (14) Егер де ток күшi А-мен, кернеу В-пен жане уақыт с-пен өлшенсе, онда ток жұмысы (13) теңдеуіне сәйкес Дж-мен, ал қуат (14) өpнeгiнe сәйкес Вт-пен өлшенедi. Сонда 1 Вт = 1А·В болады. Ал практикада басқа өлшемдер де қолданылады. Мысалы, ватт-сағат (BT·caғ), киловатт-сағат (кВт·сағ), 1 Вт·сағ=3600 Вт·с=3,6103 Дж, 1 кBт·caғ= Bт·сағ=3,6·10бДж Егер ток қозғалмайтын металл өткiзгiш арқылы жүрсе, онда бiршама жылу белiнiп шығады, осы кезде ток жұмысы энергияның сақталу заңына байланысты жылуға айналады: dA=dQ. (15) Сөйтiп, бұл жылу мөлшерiн (13) жане (15) өрнектерінің мәндеpiн еске ала отырып былайша жазамыз: (16) Бұл формула өткiзгiштiң бойымен өтiп жатқан токтың жұмысы сан жағынан өткiзгiштен бөлiнiп шығатын жылу мөлшеріне тең болатынын көрсетедi. Жылу мөлшерi де жұмысқа сәйкес Дж-мен өлшенеді. Сонымен (16) өрнек Джоуль - Ленц заңы деп аталады да, ал былай тұжырымдалады: өткiзгiштен бөлiнiп шығатын жылу мөлшері уақытқа, өткiзгiштiң кедергісіне және ток күшiнiң квадратына пропорционал болады. Ендi Джоуль-Ленц заңының басқа түрін көрсетейiк. Өткiзгiш ұзындығынаң бөлiгi арқылы (1-сурет) жүрген токтың қуаты N=IU болсын. Осы қуат сан жағынан бiрлiк уақыт iшiнде бiрлiк көлемнен (V=Sl) белiнiп шығатын жылуға тән. Q=N/V=IU/Sl. Ендi j =I/S жане Е= U/l екенін ескерсек: Q=jE. (17) Мұндағы ток тығыздығы болса, онда соңғы теңдеу: (18) Mінe, осы теңдік Джоуль - Ленц заңының дuфференцuалдық түрі болып есептеледi. Бұл өрнек тұрақты және айнымалы токтар үшiн орындала бередi. Сөйтiп, Ом және Джоуль - Ленц зандарының дифференциалдық түpi өткiзгiштiң әp түрлi нүктелерiндегi тығыздықтары әр турлi болған кездегi тiзбектi есептеу үшiн қолданылады екен. Токтың жылулық әсерлерi 1873 жылы инженер А. Н. Лодыгиннiң (1847-1923) қыздыру шамының ашылуынан бастап, техникада осы күнге дейiн кеңiнен қолданылып келедi. Ток әcepiнен еткiзгiштiң қызуы қазiргi уақытта муфельдi пештерде, электр доғасында, түйiспелi электрлiк пiсiруде, сол сияқты күнделiктi тұрмыста электр жылытқыш аспаптарда кең түрде қолданылады. жүктеу/скачать 9,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|