Σεπ
03
2020
|
| |||
|
Εφαρμογή με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε τον νόμο του Joule. Μπορούμε να μετακινήσουμε τον δρομέα ώστε να μεταβάλλουμε την αντίσταση του ποτενσιόμετρου και κατ΄ επέκταση την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη. Μπορούμε να μεταβάλλουμε την τιμή της αντίστασης του αντιστάτη. Με την μετακίνηση του δρομέα για την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος ρυθμίζεται κατάλληλα η αντίσταση ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος.
Κατεβάστε την εφαρμογή για λειτουργία σε τοπικό επίπεδο χωρίς να απαιτείται σύνδεση στο Internet.
Θεωρούμε ένα τμήμα $ΑΒ$ το οποίο διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Το έργο της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου κατά την κίνηση του φορτίου από το $Α$ στο $Β$ είναι ίσο με $$dW_{Α\to Β}=dqV_{ΑΒ}$$Η ισχύς της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου κατά την μετακίνηση απο το $Α$ στο $Β$ θα είναι $$P_{ΑΒ}=\frac{dW_{Α\to Β}}{dt}$$ $$P_{ΑΒ}=V_{ΑΒ}I_{ΑΒ}$$
Αν το ηλεκτρικό ρεύμα έχει κατεύθυνση από το $Α$ προς το $Β$ τότε θα θεωρείται ότι είναι θετικό ενώ αν έχει αντίθετη φορά θα είναι αρνητικό. Αν από την εξίσωση $(1)$ η ισχύς είναι θετική τότε προσφέρεται στα φορτία ηλεκτρική ενέργεια από το ηλεκτρικό πεδίο η οποία μετατρέπεται σε άλλες μορφές. Η εξίσωση $(1)$ ισχύει σε κάθε περίπτωση, οτιδήποτε και αν παρεμβάλλεται στο τμήμα $ΑΒ$, είτε είναι αντιστάτης είτε κινητήρας είτε πηγή είτε οποιαδήποτε συσκευή δεν υπάρχει δηλαδή κανένας περιορισμός. Αν όμως πρόκειται για αντιστάτη τότε όλη η ενέργεια που προσφέρεται από το ηλεκτρικό πεδίο μετατρέπεται τελικά σε θερμότητα. Αρχικά αυξάνεται η θερμοκρασία του αντιστάτη εξαιτίας της ενέργειας που προσφέρεται από το ηλεκτρικό πεδίο. Στην συνέχεια, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, η θερμοκρασία του αντιστάτη σταθεροποιείται και ο αντιστάτης καταλήγει σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας με τον περιβάλλον του. Στην κατάσταση αυτή την μια δέχεται ενέργεια από το ηλεκτρικό πεδίο και από την άλλη αποβάλλει ίση ποσότητα ενέργεια προς το περιβάλλον (το λέμε και θερμότητα αν και δεν είναι ακριβώς θερμότητα). Στην περίπτωση λοιπόν ενός αντιστάτη ισχύει επιπλέον $V=IR$ οπότε
Όταν γνωρίζουμε την ισχύ ενός τμήματος τότε μπορούμε να βρούμε την ενέργεεια που προσφέρεται (ή προσφέρει) στο τμήμα. $$dW=Pdt$$Αν η ισχύς είναι σταθερή τότε $$W=PΔt$$
Στην περίπτωση αντιστάτη η ενέργεια που του προσφέρεται μετατρέπεται σε θερμότητα
Η τελευταία εξίσωση αποτελεί και τον νόμο του Joule ο οποίος την ανακάλυψε πρώτος. Στην εποχή του η θερμότητα και η ενέργεια ήταν διαφορετικά πράγματα. |
| Σχόλια |
|
|
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|||||||||||