Legea Joule a energiei electrice. Puterea şi randamentul. Efectul chimic.
Tag-uri
Partajeaza in Google Classroom
Transcript
în cea de a 10-a lecții despre
curentul electric continuăm vom
discuta despre energia electrică
și legea Joule și apoi despre puterea
electrică începem cu energia electrică
lucru mecanic pentru transportul
sarcinii q printrun consumator
cu tensiunea la borne cu este egal
cu produsul dintre această sarcină
electrică și această tensiune bineînțeles
un transport de sarcină prin un
consumator este un curent electric
intensitatea acestui curent electric
e va fi raportul dintre sarcină
transportată și timpul în care
are loc această acesta în sport
de sarcină în concluzie putem scrie
mai departe acest lucru mecanic
ca fiind cu înmulțit cu q Care
este ordinea tot A deci uitate
lucru mecanic acest lucru mecanic
pentru transportul sarcinii q este
egal cu energia electrică transformată
de consumator în căldură disipată
Deci avem trei noțiuni căldură
disipată notată cu q Care este
egală cu energia electrică consumată
de către sursă pentru a efectua
acest lucru mecanic de transport
al sarcinii Toate aceste cantități
sunt egale Deci căldura disipată
este egală cu lucrul mecanic pentru
transportul sarcinii Care este
egală cu energia consumată de către
sursă pentru că sursa consumă energie
pentru acest transport de sarcină
această energie electrică se notează
cu w deci putem scrie ecuația generală
că căldura disipată este egală
cu produsul edel tate care poate
fi Rescrie sub forma 4-a Delta
t folosind legea lui ohm pentru
o porțiune de circuit care spune
că e este egal cu împărțitul această
lege importantă pentru căldura
disipată se numește legea jur legea
Joule energia electrică totală
dezvoltată de sursă pentru a produce
această căldură disipată pe consumator
va fi produsul dintre tensiunea
electromotoare muzică cu aceeași
intensitate a curentului și același
de el tot a folosind legea lui
ohm pentru întregul circuit care
spune că a este egal cu e în părți
la aer mare plus cel mic același
timp bineînțeles obținem că energia
electrică totală dezvoltată de
sursă va fier Mare puternic e patratel
tate puterea electrică e viteza
transformării energiei în căldură
în general din lecțiile de mecanică
mai exact din lac în lecțiile de
legi de conservare în mecanică
am văzut că puterea Era definită
ca variația energiei în unitatea
de timp Folosind notațiile pe care
le am făcut în cazul energiei electrice
putem scrie că este w împărțit
la deltat A deci putere definită
ca energia transformată în căldură
în unitatea de timp înlocuind ecuațiile
de mai sus în definiția putere
obținem că puterea pe o porțiune
de circuit adică pe porțiunea de
circuit Ce conține consumatorul
va fi egală cu ori sau R Mare ori
pătrat puterea totală pentru întregul
circuit va fi e ori sau aer Mare
puternic ori e pătrat Haideți să
vedem când această putere transferată
de către sursă consumatorului este
maxim Deci dorim să răspunde la
următoarea întrebare având o sursă
cu energia cu scuzați tensiunea
electromotoare e și rezistența
internă aer mic conectată la un
consumator cu rezistență R Mare
pentru ce valoare a acestei rezistențe
aer mare puterea consumată prin
consumator este maximă Aceasta
este întrebarea la care Încercăm
să răspund descriem ecuația pentru
putere după cum am văzut puterea
consumată pe rezistența iar pe
care dorim să o calculăm este erai
pătrat folosind cea de a doua lege
om sau legea ohm pentru întregul
circuit care spune că a este egal
cu e în părți la R plus R obținem
că puterea este înmulțit cu a pătrat
împărțit la aer Mare puternic la
pătrat definind prin x raportul
R Mare la mic putem scrie această
formulă pentru putere în felul
următor Pe ca funcție de x pentru
că am schimbat variabila de la
variabilă aer mare trecem la variabila
x este egal cu a pătrat împărțit
la aer înmulțit cu x împărțit la
x plus 1 la pătrat pentru a vedea
De ce se întâmplă asta am sărit
un pas aici Hai să le scrie explicit
în parte jos această paranteză
cu R mic pentru a obține acesta
port și atunci obțin R E pătrat
împărțit la păr mic pătrat înmulțit
cu x plus 1 la pătrat deci tot
ce am făcut am scos un amic în
afara paranteze care se poate scrie
ca e pătrat împărțit la un aer
mic Deci din acest 2 hermitian
acest produs Air orar folosesc
unul ca să împart ar mare și să
obțin x sus împărțit la x plus
1 la pătrat deci intradevar pe
dictare această valoare unde e
pătrată împărțit la R este o constantă
iar variabila noastră este această
funcție de care dorim să o maximiza
Deci dorim să maximiza raportul
x împărțit la x plus 1 la pătrat
acest grafic în acest grafic vedem
această funcție de x egal cu x
împărțit la x plus 1 la Pătrat
ca funcție de x unde reamintesc
x este R Mare împărțit la al mic
vedem că această funcție are un
maxim Evident De ce au valoare
maximă pentru x egal cu 1 deci
pe este maxim atunci când x ia
valoarea 1 dar x este egal cu aer
mare pe mic pentru x egal cu unu
observăm că această funcție are
valoarea 1 împărțit la 2 la pătrat
adică unul împărțit la 4 în care
este 0 25 Deci puterea maximă transferată
de generator unui consumator are
valoarea a pătrat împărțit la 4
R mic și se întâmplă când are loc
când rezistența Consumatorului
este egală cu rezistență internă
a generatorului Haide să discutăm
despre randamentul electric al
unui astfel de circuit sursă consumator
randamentul este definit în general
ca raportul dintre puterea utilă
și puterea consumată în cazul nostru
puterea utilă Este puterea transformată
în căldură în consumator de ce
este UE ia puterea consumat este
Puterea consumată de sursă pentru
a genera această căldură în consumator
de cinste e e în concluzie randamentul
va fi raportul dintre tensiunea
la bornele Consumatorului și tensiunea
electromotoare a sursei poate fi
scrisă ca raportul dintre aer mare
și el Mare puternic Haide să discutăm
un caz particular deranjamente
electrică important cel al liniilor
de transport a curentului electric
de ce această schemă vedem un consumator
cu rezistență R 1 și tensiunea
la borne 1 legat de o sursă cu
tensiunea la borne ca și comentariu
acest tu nu este egal cu e tensiunea
electromotoare pentru că este doar
tensiunea la borne de ce este tensiunea
externă a sursei tensiunea electromotoare
e este atât de sine externă cât
și cea internă diferența dintre
cele două este că în unu ținem
cont de factorul R mic e adică
rezistența internă a sursei înmulțită
cu intensitatea curentului revenind
Deci avem o sursă cu tensiunea
la borne umare conectată cu acest
cont consumator printrun fir conductor
foarte lung o linie de transport
care are o rezistență Deci nu mai
vorbim despre conductorii de azi
o linie de transport are o rezistență
randamentul bineînțeles va fi raportul
dintre puterea utilă adică puterea
pe care o folosim cea de pe consumator
împărțit la puterea furnizat Adică
ori dar nu nu este egal cu minus
r i acest produs rezistență a liniei
de transport înmulțită cu intensitatea
curentului se mai numește și cădere
de tensiune pentru că este tensiunea
pierdut am generator și am ajuns
în consumator cu 1 pierzând pierzând
acest an e de aceea randamentul
este foarte logic egal cu această
cantitate pe care imediat o putem
scrie ca fiind unul minus împărțit
la chipiu bineînțeles întotdeauna
ne propunem să maximiza acest randament
și vedem că o putem face în două
feluri ori scădem rezistența liniei
de transport acest lucru va duc
aminte rezistența este egală cu
rezistivitatea rog înmulțită cu
lungimea conductorului împărțită
la aria secțiunii transversale
deci el este fix El este lungimea
liniei de transport de obicei foarte
mare de ordinul a zecilor de kilometri
El este și el fixat în general
prin tipul de material pe care
îl folosim pentru construcția linie
de transport cupru exemplu este
cel mai folosit Deci principalul
fel în care putem scădea El este
creșterea secțiunii cablului de
acest lucru Ținând cont că lungimea
lui este foarte mare de ordinul
zecilor de kilometri este destul
de scump destul de costisitoare
Economic pentru a dubla sau tripla
secțiunea cablului de pe liniile
de transport ale curentului electric
de se poate face acest lucru dar
costă metoda mai ieftină și mai
la îndemână pentru a maximiza acest
randament a liniei de transport
este tensiune mare curent mic Deci
maximizarea acestui raport și atunci
Ups acesta este motivul pentru
care în liniile de curent avem
tensiuni de ordinul a zecilor de
kilovolți Deci zecilor de mii de
volți și curenți relativ mici aplicații
ale efectului termic sau ale legii
jul sunt foarte numeroase în casa
Dumneavoastră aveți multe exemple
de astfel de aparate electrocasnice
care folosesc căldura disipată
pe un consumator pentru a obține
diferite efecte dorite Spre exemplu
aici avem un aragaz electric mâncare
atât ochiurile cât și cuptorul
în cazul unui aragaz electric nu
pe gaz bineînțeles folosesc acest
efect termic apoi avem un reșou
electric becul folosește încălzirea
prin incandescență a filamentului
o un fierbător de apă și un fier
electric Toate aceste fier de calcat
toate aceste aparate folosesc legea
Joule pentru a funcționa ultimul
infect colateral al curentului
electric este efectul chimic în
speță vorbim despre electroliza
electrolitii sunt substanțe moleculare
ce se descompun în soluție sau
prin topire Adică când sunt dizolvate
întru solvent apă sau altfel vroiam
lichid sau prin topire se descompun
bine în Ion pozitiv care se numesc
cati ani și Ioni negativi care
se numesc anioni și astfel devin
conductoare de știi pic avem o
cuvă în care se introduce o soluție
un lichid în care se dizolvă o
substanță electrolitică și în care
moleculele apoi se vor rupem în
se vor separa în Ion pozitiv și
negativ e bineînțeles asta înseamnă
că dacă introducem niște electrozi
aici avem un electrod încărcat
negativ și un iod în Electro încărcat
pozitiv vom obține în soluție un
curent electric dar nu electronic
și ionic deci diferența de potențial
dintre cei doi electrozi Crează
în acest caz un curent ionic datorită
faptului că acești Ioni se vor
îndrepta către electrozii de sarcini
opuse lor vor fi atrași de experimental
se stabilește următoarea lege nu
înainte definiția electrolizei
Deci electroliza acest fenomen
de descompunere urmată de acumulare
la electrozi de ce electroliza
e acumularea Ion pozitiv și negativ
și obținut din electroliți la electrozi
datorită diferenței de potențial
după când spuneam experimental
se stabilește următoarea lege pentru
masa de electrolit de Ion depusă
la electrozi neutralizat acolo
pentru că Ioni odată ajunși pe
electrozi se vor neutraliza și
se vor depune Deci această masă
de pus este o constantă înmulțită
cu intensitatea curentului ionic
și muncită cu timpul de existență
de acțiune acestui curent ionic
Constanta ca este este dată de
următoarea formulă raportul dintre
masa atomică ionilor valența împărțită
la n valența ionilor și o constantă
f egală cu această valoare care
se numește Constanta lui Faraday
această lege este a fost descoperită
de către Faraday
Legea Joule a energiei electrice. Puterea și randamentul. Efectul chimic.Ascunde teorie X
Navigare în lectii
Cumpara abonament
