Bestem den varme, der frigives ved modstanden. Joule-Lenz lov

Besked fra administratoren:

Gutter! Hvem har længe ønsket at lære engelsk?
Gå til og få to gratis lektioner på den engelske sprogskole SkyEng!
Jeg studerer der selv - det er meget fedt. Der er fremskridt.

I applikationen kan du lære ord, træne lytning og udtale.

Giv det en chance. To lektioner gratis ved at bruge mit link!
Klik

Mængden af varme, der frigives pr. tidsenhed i den del af kredsløbet, der overvejes, er proportional med produktet af kvadratet af strømmen i dette afsnit og modstanden af sektionen

Joule Lenz' lov i integral form i tynde ledninger:

Hvis strømstyrken ændres over tid, er lederen stationær, og der er ingen kemiske transformationer i den, så genereres varme i lederen.

- Effekten af varme, der frigives pr. volumenhed af mediet under strømmen af elektrisk strøm, er proportional med produktet af den elektriske strømtæthed og værdien af det elektriske felt

Omdannelsen af elektrisk energi til varme er meget udbredt i elektriske ovne og forskellige elektriske varmeapparater. Den samme effekt i elektriske maskiner og enheder fører til ufrivilligt energiforbrug (energitab og reduceret effektivitet). Varme, ved at få disse enheder til at varme op, begrænser deres belastning; Ved overbelastning kan temperaturstigningen beskadige isoleringen eller forkorte installationens levetid.

I formlen brugte vi:

Mængde varme

Nuværende arbejde

Lederspænding

Strømstyrke i lederen

Tids interval

Romanova_1 / kursachi / Kursovik Romanova / EKSEMPEL / 13 Termisk beregning. Termisk effekt på en modstandsformel

Problem om emnet "Love om jævnstrøm". Problemet kan være interessant for elever og kandidater i 10. klasse for at forberede sig til Unified State Exam. Forresten var denne form for problem på Unified State Exam i del 1 med et lidt andet spørgsmål (det var nødvendigt at finde forholdet mellem mængderne af varme frigivet af modstandene).

Hvilken modstand vil generere den største (mindste) mængde varme? R1 = R4 = 4 Ohm, R2 = 3 Ohm, R3 = 2 Ohm. Giv en løsning. For at besvare spørgsmålet om problemet er det nødvendigt at sammenligne mængden af varme, der genereres af hver af deres modstande. For at gøre dette vil vi bruge formlen fra Joule-Lenz-loven. Det vil sige, at hovedopgaven vil være at bestemme den nuværende styrke (eller sammenligning), der strømmer gennem hver modstand.

I henhold til lovene for serieforbindelse er strømmen, der strømmer gennem modstande R1 og R2, og R3 og R4 den samme. For at bestemme strømstyrken i de øvre og nedre grene bruger vi loven om parallelforbindelse, hvorefter spændingen på disse grene er den samme.Beskriver spændingen på de nedre og øvre grene efter Ohms lov for et afsnit af kredsløb, vi har: Ved at erstatte de numeriske værdier af modstandenes modstande får vi: Det vil sige, vi opnår forholdet mellem strømmene, der flyder i de øvre og nedre grene: Efter at have bestemt strømstyrken gennem hver af disse modstande, bestemmer vi mængden af varme frigivet på hver af modstandene. Ved at sammenligne de numeriske koefficienter kommer vi til den konklusion, at den maksimale mængde varme vil blive frigivet på den fjerde modstand, og den mindste mængde varme vil blive frigivet på den anden.

Du kan efterlade en kommentar eller indstille et trackback fra dit websted.

Skriv en kommentar

fizika-doma.ru

Termisk effekt - beregningsformel

Ejere af private huse, lejligheder eller andre objekter skal håndtere termiske beregninger. Dette er grundlaget for det grundlæggende i bygningsdesign.

At forstå essensen af disse beregninger i officielle papirer er ikke så svært, som det ser ud til.

Du kan også lære at udføre beregninger for dig selv for at bestemme, hvilken slags isolering du skal bruge, hvor tyk den skal være, hvilken effekt kedlen skal købes, og om de tilgængelige radiatorer er nok til et givet område.

Svarene på disse og mange andre spørgsmål kan findes, hvis du forstår, hvad termisk effekt er. Formel, definition og anvendelsesområde - læs artiklen.

Hvad er termisk design?

Enkelt sagt hjælper termiske beregninger til at finde ud af præcis, hvor meget varme en bygning lagrer og taber, og hvor meget energiopvarmning skal producere for at opretholde behagelige forhold i boligen.

Ved vurdering af varmetab og varmeforsyningsgrad tages der hensyn til følgende faktorer:

Hvilken slags objekt er det: hvor mange etager har det, tilstedeværelsen af hjørneværelser, er det bolig- eller industrielt osv.
Hvor mange mennesker vil "bo" i bygningen?
En vigtig detalje er rudeområdet. Og dimensionerne af tag, vægge, gulve, døre, loftshøjder mv.
Hvad er varigheden af fyringssæsonen, de klimatiske egenskaber i regionen.
Ifølge SNiPs bestemmes temperaturstandarderne, der skal være i lokalerne.
Tykkelse af vægge, lofter, udvalgte termiske isolatorer og deres egenskaber.

Andre forhold og funktioner kan tages i betragtning, for eksempel for produktionsfaciliteter, arbejdsdage og weekender, strømmen og typen af ventilation, orienteringen af huset til kardinalpunkterne osv. tages i betragtning.

Hvorfor har du brug for en termisk beregning?

Hvordan klarede fortidens bygherrer at undvære termiske beregninger?

De overlevende købmandshuse viser, at alt blev gjort ganske enkelt med reserver: mindre vinduer, tykkere mure. Det viste sig at være varmt, men ikke økonomisk rentabelt.

Termotekniske beregninger giver os mulighed for at bygge på den mest optimale måde. Der tages hverken mere eller mindre materialer, men præcis så meget som nødvendigt. Bygningens dimensioner og omkostningerne ved dens konstruktion reduceres.

Beregning af dugpunktet giver dig mulighed for at bygge på en sådan måde, at materialer ikke forringes så længe som muligt.

For at bestemme den nødvendige kedeleffekt kan du heller ikke undvære beregninger. Dens samlede effekt består af energiomkostninger til opvarmning af rum, opvarmning af varmt vand til husholdningsbehov og muligheden for at dække varmetab fra ventilation og aircondition. En kraftreserve tilføjes til perioder med spidsbelastning i koldt vejr.

Ved forgasning af et anlæg kræves koordinering med tjenester. Det årlige gasforbrug til opvarmning og varmekildernes samlede effekt i gigakalorier beregnes.

Beregninger er nødvendige ved valg af varmesystemelementer. Systemet med rør og radiatorer er beregnet - du kan finde ud af, hvad deres længde og overflade skal være. Der tages hensyn til krafttab ved drejning af rørledningen, ved samlinger og gennemføring af fittings.

Ved beregning af termiske energiomkostninger kan viden om, hvordan man konverterer Gcal til KW og omvendt være nyttig. Den følgende artikel diskuterer dette emne i detaljer med beregningseksempler.

En komplet beregning af et varmtvandsgulv er givet i dette eksempel.

Vidste du, at antallet af sektioner af varmeradiatorer ikke er taget ud af den blå luft? For lidt af dem vil føre til, at huset bliver koldt, og for meget vil skabe varme og føre til overdreven tørhed af luften. Linket http://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/kolichestva-sekcij-radiatorov.html giver eksempler på korrekt beregning af radiatorer.

Beregning af termisk effekt: formel

Lad os se på formlen og give eksempler på, hvordan man laver beregninger for bygninger med forskellige dissipationskoefficienter.

Vx(delta)TxK= kcal/h (termisk effekt), hvor:

Den første indikator "V" er volumenet af de beregnede lokaler;
Delta "T" - temperaturforskel - er den værdi, der viser, hvor mange grader varmere inde i rummet end udenfor;
"K" er spredningskoefficienten (den kaldes også "varmetransmissionskoefficienten"). Værdien er taget fra tabellen. Typisk varierer tallet fra 4 til 0,6.

Omtrentlig spredningskoefficientværdier for forenklede beregninger

Hvis det er en uisoleret metalprofil eller -plade, vil "K" være = 3 - 4 enheder.
Enkelt murværk og minimal isolering - "K" = fra 2 til 3.
To murstensvæg, standard loft, vinduer og
døre – "K" = fra 1 til 2.
Den varmeste mulighed. Termoruder, murstensvægge med dobbelt isolering osv. - “K” = 0,6 – 0,9.

En mere nøjagtig beregning kan foretages ved at beregne de nøjagtige dimensioner af husflader, der adskiller sig i egenskaber i m2 (vinduer, døre osv.), foretage beregninger for dem separat og lægge de resulterende indikatorer sammen.

Eksempel på termisk effektberegning

Lad os tage et bestemt rum på 80 m2 med en loftshøjde på 2,5 m og beregne kraften af den kedel, vi skal bruge for at opvarme den.

Først beregner vi kubikkapaciteten: 80 x 2,5 = 200 m3. Vores hus er isoleret, men ikke nok - dissipationskoefficienten er 1,2.

Frost kan være ned til -40 °C, men indendørs vil du gerne have behagelige +22 grader, temperaturforskellen (delta “T”) er 62 °C.

Vi erstatter tallene med formlen for varmetabseffekt og multiplicerer:

200 x 62 x 1,2 = 14880 kcal/time.

Vi konverterer de resulterende kilokalorier til kilowatt ved hjælp af en konverter:

1 kW = 860 kcal;
14880 kcal = 17302,3 W.

Vi runder op med margen, og vi forstår, at vi i den hårdeste frost på -40 grader får brug for 18 kW energi i timen.

Multiplicer husets omkreds med højden af væggene:

(8 + 10) x 2 x 2,5 = 90 m2 vægflade + 80 m2 loft = 170 m2 overflade i kontakt med kulde. Det varmetab, vi beregnede ovenfor, beløb sig til 18 kW/h, divideret med husets overflade med det estimerede energiforbrug, finder vi, at 1 m2 taber cirka 0,1 kW eller 100 W hver time ved en udendørs temperatur på -40 °C, og indetemperatur +22 °C .

Disse data kan blive grundlaget for beregning af den nødvendige tykkelse af isolering på væggene.

Lad os give et andet eksempel på en beregning; det er mere kompliceret i nogle aspekter, men mere præcist.

Formel:

Q = S x (delta)T/R:

Q - den ønskede værdi af varmetab derhjemme i W;
S - areal af køleoverflader i m2;
T – temperaturforskel i grader Celsius;
R – materialets termiske modstand (m2 x K/W) (Kvadratmeter ganget med Kelvin og divideret med Watt).

Så for at finde "Q" af det samme hus som i eksemplet ovenfor, lad os beregne arealet af dets overflader "S" (vi tæller ikke gulvet og vinduerne).

"S" i vores tilfælde = 170 m2, hvoraf 80 m2 er loftet og 90 m2 er væggene;
T = 62 °C;
R – termisk modstand.

Vi leder efter "R" ved hjælp af termisk modstandstabellen eller formlen. Formlen til beregning af varmeledningskoefficienten er som følger:

R= H/K.T. (N – materialetykkelse i meter, K.T. – varmeledningskoefficient).

I dette tilfælde har vores hus vægge lavet af to mursten dækket med skumplast 10 cm tykt.Loftet er dækket af savsmuld 30 cm tykt.

Varmesystemet i et privat hjem skal designes under hensyntagen til energibesparelser. Læs omhyggeligt beregningen af varmesystemet i et privat hus samt anbefalinger til valg af kedler og radiatorer.

Hvordan og hvordan man isolerer et træhus indefra, lærer du ved at læse denne information. Valg af isolering og isoleringsteknologi.

Fra tabellen over varmeledningskoefficienter (målt ved W / (m2 x K) Watt divideret med produktet af en kvadratmeter med Kelvin). Vi finder værdierne for hvert materiale, de vil være:

mursten - 0,67;
polystyrenskum - 0,037;
savsmuld – 0,065.

Erstat dataene i formlen (R= H/K.T.):

R (loft 30 cm tykt) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (m2 x K) / B;
R (murstensvæg 50 cm) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (m2 x K) / B;
R (skum 10 cm) = 0,1/0,037 = 2,7 (m2 x K)/B;
R (væg) = R (mursten) + R (skum) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (m2 x K) / W.

Nu kan vi begynde at beregne varmetab "Q":

Q for loft = 80 x 62 / 4,6 = 1078,2 W.
Q-vægge = 90 x 62 / 3,4 = 1641,1 W.
Tilbage er blot at lægge 1078,2 + 1641,1 til og omregne til kW, det viser sig (hvis man runder med det samme) 2,7 kW energi på 1 time.

Man kan mærke, hvor stor forskellen var i første og andet tilfælde, selvom husenes rumfang og temperaturen uden for vinduet i første og andet tilfælde var nøjagtig det samme.

Det hele handler om træthedsgraden af husene (selvom dataene selvfølgelig kunne have været anderledes, hvis vi havde beregnet gulve og vinduer).

Konklusion

De givne formler og eksempler viser, at når man laver termiske beregninger, er det meget vigtigt at tage højde for så mange faktorer som muligt, der påvirker varmetabet. Dette omfatter ventilation, vinduesareal, udmattelsesgrad mv.

Og tilgangen, når der tages 1 kW kedeleffekt pr. 10 m2 af et hus, er for omtrentlig til seriøst at stole på.

Video om emnet

microclimat.pro

13 Termisk beregning

10. Termisk beregning.

Designet af IC'en skal være sådan, at den varme, der frigives under dens drift, ikke fører til svigt af elementerne på grund af overophedning under de mest ugunstige driftsforhold. De vigtigste varmegenererende elementer omfatter først og fremmest modstande, aktive elementer og komponenter. Den effekt, der afgives af kondensatorer og induktorer, er lille. Filmskift af IC, på grund af metalfilms lave elektriske modstand og høje termiske ledningsevne, hjælper med at fjerne varme fra de varmeste elementer og udligne temperaturen på GIS-kortet og halvleder-IC-chippen.

Ris. 10.1. Mulighed for montering af brættet på kabinettet.

Termisk beregning af modstande.

Lad os beregne modstandens termiske modstand ved hjælp af formel (10.1)

п = 0,03 [W/cm °С] - termisk ledningsevnekoefficient for substratmaterialet;

δп = 0,06 cm – pladetykkelse.

RT=0,06/0,03=2 cm2∙°С/W

Lad os beregne temperaturen på filmmodstande ved hjælp af formlen

PR – strøm frigivet på modstanden;

SR – område optaget af modstanden på kortet;

P0 - samlet effekt tildelt af alle komponenter i mikrokredsløbet;

Sp – tavleområde.

PR = 0,43 mW – effekt frigivet af modstanden;

SR = 0,426 mm2 - areal optaget af modstanden;

Sn = 80 mm2 – pladeareal;

RT = 2 cm2∙°С/W – termisk modstand af modstanden;

Tam.av = 40С – maksimal omgivelsestemperatur;

T = 125С = maksimal tilladt temperatur for filmmodstande.

TR=(0,43∙10-3∙200)/0,426+(24,82∙10-3∙200)/80+40=40,26 С<125 С

Temperaturen på de resterende modstande beregnes tilsvarende ved hjælp af MathCad-programmet. Beregningsresultaterne er vist i tabel 10.1

Bord. 10.1

Modstand

Tabellen viser, at for alle filmmodstande overholdes de specificerede termiske forhold.

Termisk beregning for et hængende element.

Termisk modstand vil blive beregnet ved hjælp af formlen:

k = 0,003 [W/cm °C] - termisk ledningskoefficient for limen;

δк1 = 0,01 cm – limtykkelse.

Rt=(0,06/0,03)+(0,01/0,003)=5,33 cm2∙°С/W

Lad os beregne temperaturen på det hængslede element ved hjælp af formlen:

Beregning af transistor KT202A, VT14

Pne = 2,6 mW – effekt frigivet af transistoren;

Sne = 0,49 mm2 – areal optaget af transistoren;

P0 = 24,82 mW – effekt frigivet af alle komponenter på kortet;

Sn = 80 mm2 – pladeareal;

Т0С = 40С – maksimal omgivelsestemperatur;

T = 85С = maksimal tilladt temperatur på transistoren.

Tne=(2,6∙10-3∙533)/0,49+(24,82∙10-3∙533)/80+40=42,99С<85С

Derfor overholdes det specificerede termiske regime.

Temperaturen på de resterende transistorer beregnes tilsvarende ved hjælp af MathCad-programmet. Beregningsresultaterne er vist i tabel 10.2

Tabel 10.2

Transistor

Tabellen viser, at for alle transistorer overholdes de specificerede termiske forhold. Følgelig er de termiske betingelser for hele kredsløbet opfyldt.

studfiles.net

Termisk effekt af elektrisk strøm og dens praktiske anvendelse

Årsagen til opvarmning af en leder ligger i det faktum, at energien af elektroner, der bevæger sig i den (med andre ord, strømenergi) under den sekventielle kollision af partikler med ioner af det molekylære gitter af et metalelement omdannes til en varm type energi , eller Q, og det er sådan begrebet "termisk kraft" er dannet.

En strøms arbejde måles ved hjælp af International System of Units (SI) ved hjælp af joule (J), og strømeffekt er defineret som "watt" (W). Ud fra systemet i praksis kan de også bruge ikke-systemenheder, der måler strømmens arbejde. Blandt dem er watt-time (W × h), kilowatt-time (forkortet kW × h). For eksempel betegner 1 W × h arbejdet af en strøm med en specifik effekt på 1 watt og en varighed på en time.

Hvis elektroner bevæger sig langs en stationær metalleder, fordeles i dette tilfælde alt det nyttige arbejde af den genererede strøm for at opvarme metalstrukturen, og baseret på bestemmelserne i loven om bevarelse af energi kan dette beskrives med formlen Q =A=IUt=I2Rt=(U2/R)* t. Sådanne forhold udtrykker nøjagtigt den velkendte Joule-Lenz-lov. Historisk set blev det først bestemt empirisk af videnskabsmanden D. Joule i midten af det 19. århundrede, og samtidig, uafhængigt af ham, af en anden videnskabsmand - E. Lenz. Termisk kraft fandt praktisk anvendelse i teknisk design med opfindelsen af en almindelig glødelampe i 1873 af den russiske ingeniør A. Ladygin.

Termisk strømstyrke bruges i en række elektriske apparater og industrielle installationer, nemlig i termiske måleinstrumenter, elektriske komfurer af opvarmningstypen, elektrisk svejse- og lagerudstyr, husholdningsapparater, der anvender den elektriske varmeeffekt, er meget almindelige - kedler, loddekolber, kedler, strygejern.

Den termiske effekt finder sig også i fødevareindustrien. Ved en høj andel af anvendelsen benyttes muligheden for elektrisk kontaktopvarmning, hvilket garanterer termisk effekt. Det bestemmes af det faktum, at strømmen og dens termiske effekt, der påvirker fødevareproduktet, som har en vis grad af modstand, forårsager ensartet opvarmning i det. Der kan gives et eksempel på, hvordan pølser fremstilles: Gennem en speciel dispenser kommer hakket kød ind i metalforme, hvis vægge også tjener som elektroder. Her sikres en konstant ensartethed af opvarmningen over hele produktets areal og volumen, den indstillede temperatur opretholdes, den optimale biologiske værdi af fødevaren opretholdes, sammen med disse faktorer forbliver varigheden af det teknologiske arbejde og energiforbruget mindst.

Den specifikke termiske effekt af den elektriske strøm (ω), med andre ord mængden af frigivet varme pr. volumenhed i en bestemt tidsenhed, beregnes som følger. Det elementære cylindriske volumen af en leder (dV), med et tværsnitsledertværsnit dS, længde dl parallel med strømretningen og modstand er sammensat af ligningerne R=p(dl/dS), dV=dSdl .

Ifølge definitionerne af Joule-Lenz-loven vil der i den tildelte tid (dt) i det volumen, vi har taget, blive frigivet et varmeniveau svarende til dQ=I2Rdt=p(dl/dS)(jdS)2dt=pj2dVdt . I dette tilfælde, ω=(dQ)/(dVdt)=pj2 og ved at anvende Ohms lov her til at etablere strømtætheden j=γE og forholdet p=1/γ, får vi straks udtrykket ω=jE= γE2. Det giver begrebet Joule-Lenz-loven i differentiel form.

fb.ru

Embedder side » Termiske beregninger

Alle elektroniske komponenter genererer varme, så evnen til at beregne radiatorer for ikke at overskride med et par størrelsesordener er meget nyttig for enhver elektronikingeniør.

Termiske beregninger er meget enkle og har meget til fælles med elektroniske kredsløbsberegninger. Her er et kig på et almindeligt termisk designproblem, jeg lige er stødt på

Opgave

Du skal vælge en radiator til en 5-volt lineær stabilisator, som forsynes med maksimalt 12 volt og producerer 0,5A. Den maksimale frigivne effekt er (12-5)*0,5 = 3,5W

Dyk ned i teorien

For ikke at skabe enheder, ridsede folk græskarret og indså, at varme er meget lig elektrisk strøm, og til termiske beregninger kan du kun bruge den sædvanlige Ohms lov,

Spænding (U) erstattes af temperatur (T)

Strøm (I) erstattes af effekt (P)

Modstand erstattes af termisk modstand. Normal modstand har dimensionen Volt/Ampere, og termisk modstand har dimensionen °C/Watt

Som et resultat er Ohms lov erstattet af dens termiske analog:

En lille note - for at indikere, at det, der menes er termisk (og ikke elektrisk) modstand, skal du tilføje bogstavet theta til bogstavet R: Jeg har ikke sådan et bogstav på mit tastatur, og jeg er for doven til at kopiere fra symboltabellen, så jeg bruger bare bogstavet R.

Lad os fortsætte

Varme genereres i stabilisatorkrystallen, og vores mål er at forhindre den i at overophedes (for at forhindre overophedning af krystallen, og ikke tilfældet, det er vigtigt!).

Til hvilken temperatur krystallen kan opvarmes er skrevet i dataarket:

Normalt kaldes krystallens begrænsende temperatur Tj (j = junction = junction - de temperaturfølsomme indersider af mikrokredsløb består hovedsageligt af pn junctions. Vi kan antage, at junctions temperatur er lig med krystallens temperatur)

Uden radiator

Det termiske diagram ser meget simpelt ud:

Især i tilfælde af brug af et kabinet uden radiator, er den termiske modstand krystal-atmosfære (Rj-a) skrevet i databladene (du ved allerede, hvad j er, a = omgivende = miljø)

Bemærk, at temperaturen på "jorden" ikke er nul, men lig med den omgivende lufttemperatur (Ta). Lufttemperaturen afhænger af de forhold, som radiatoren er placeret i. Hvis den er i fri luft, så kan du indstille Ta = 40 °C, men er den i en lukket boks, så kan temperaturen være meget højere!

Vi skriver Ohms termiske lov: Tj = P*Rj-a + Ta. Vi erstatter P = 3,5, Rj-a = 65, vi får Tj = 227,5 + 40 = 267,5 °C. Dog lidt meget!

Vi hægter radiatoren

Det termiske kredsløb i vores eksempel med en stabilisator på en radiator bliver således:

Rj-c – modstand fra krystallen til husets kølelegeme (c = hus = hus). Opgivet i databladet. I vores tilfælde – 5 °C/W – fra databladet
Rc-r – krop-radiator modstand. Det er ikke så enkelt. Denne modstand afhænger af, hvad der er mellem kabinettet og kølepladen. For eksempel har en silikonepakning en termisk konduktivitetskoefficient på 1-2 W/(m*°C), og KPT-8-pasta – 0,75 W/(m*°C). Termisk modstand kan opnås fra den termiske ledningsevnekoefficient ved hjælp af formlen:
R = pakningstykkelse/(varmeledningskoefficient * areal på den ene side af pakningen)
Ofte kan Rc-r ignoreres helt. For eksempel, i vores tilfælde (vi bruger en TO220-kasse, med KPT-8-pasta er den gennemsnitlige dybde af pastaen taget fra loftet 0,05 mm). Total, Rc-r = 0,5 °C/W. Med en effekt på 3,5W er temperaturforskellen mellem stabilisatorhuset og radiatoren 1,75 grader. Det er ikke meget. For vores eksempel, lad os tage Rc-r = 2 °C/W

Rr-a er den termiske modstand mellem radiatoren og atmosfæren. Det bestemmes af radiatorens geometri, tilstedeværelsen af luftstrøm og en masse andre faktorer. Denne parameter er meget lettere at måle end at beregne (se sidst i artiklen). For eksempel - Rr-c = 12,5 °C/W

Ta = 40°C - her regnede vi med, at den atmosfæriske temperatur sjældent er højere, man kan tage 50 grader, for at være sikker.

Vi erstatter alle disse data i Ohms lov, og vi får Tj = 3,5*(5+2+12,5) + 40 = 108,25 °C

Dette er væsentligt mindre end grænsen på 150 °C. En sådan radiator kan bruges. I dette tilfælde vil radiatorhuset varmes op til Tc = 3,5 * 12,5 + 40 = 83,75 °C. Denne temperatur kan allerede blødgøre nogle plastik, så du skal være forsigtig.

Radiator-atmosfære modstandsmåling.

Højst sandsynligt har du allerede en masse radiatorer liggende, som kan bruges. Termisk modstand er meget let at måle. Dette kræver modstand og en strømkilde.

Vi skulpterer modstand på radiatoren ved hjælp af termisk pasta:

Vi tilslutter strømkilden og indstiller spændingen, så der frigives noget strøm ved modstanden. Det er selvfølgelig bedre at opvarme radiatoren med den kraft, som den vil sprede i den endelige enhed (og i den position, hvor den vil være placeret, er dette vigtigt!). Jeg plejer at lade denne struktur stå i en halv time, så den varmer godt op.

Når temperaturen er målt, kan den termiske modstand beregnes

Rr-a = (T-Ta)/P. For eksempel varmede min radiator op til 81 grader, og lufttemperaturen var 31 grader. således Rr-a = 50/4 = 12,5 °C/W.

Beregning af radiatorareal

En gammel radioamatørhåndbog gav en graf, hvormed du kan estimere radiatorarealet. Her er han:

Det er meget nemt at arbejde med. Vi vælger den overophedning, vi ønsker at opnå, og ser, hvilket område der svarer til den nødvendige effekt til en sådan overophedning.

For eksempel, med en effekt på 4W og en overophedning på 20 grader, skal du bruge en 250cm^2 radiator. Denne graf overvurderer området og tager ikke højde for en masse faktorer såsom tvungen luftstrøm, finnegeometri osv.

bsvi.ru

Joule-Lenz-loven er en fysiklov, der definerer et kvantitativt mål for den termiske effekt af elektrisk strøm. Denne lov blev formuleret i 1841 af den engelske videnskabsmand D. Joule og fuldstændig adskilt fra ham i 1842 af den berømte russiske fysiker E. Lenz. Derfor fik den sit dobbeltnavn - Joule-Lenz-loven.

Lovdefinition og formel

Den verbale formulering har følgende form: kraften af varme, der genereres i en leder, når den strømmer gennem den, er proportional med produktet af det elektriske felts tæthedsværdi og intensitetsværdien.

Matematisk er Joule-Lenz-loven udtrykt som følger:

ω = j E = ϭ E²,

hvor ω er mængden af frigivet varme i enheder. bind;

E og j er henholdsvis intensiteten og tætheden af de elektriske felter;

σ er mediets ledningsevne.

Fysisk betydning af Joule-Lenz-loven

Loven kan forklares som følger: strøm, der strømmer gennem en leder, repræsenterer bevægelsen af en elektrisk ladning under påvirkning. Således gør det elektriske felt noget arbejde. Dette arbejde bruges på opvarmning af lederen.

Med andre ord omdannes energi til en anden kvalitet – varme.

Men overdreven opvarmning af strømførende ledere og elektrisk udstyr bør ikke tillades, da dette kan føre til skader. Alvorlig overophedning af ledningerne er farlig, når der kan strømme ret store strømme gennem lederne.

I integreret form til tynde ledere Joule-Lenz lov lyder sådan her: mængden af varme, der frigives pr. tidsenhed i den sektion af kredsløbet, der overvejes, er defineret som produktet af kvadratet af strømstyrken og sektionens modstand.

Matematisk er denne formulering udtrykt som følger:

Q = ∫ k I² R t,

i dette tilfælde er Q mængden af frigivet varme;

I – nuværende værdi;

R - aktiv modstand af ledere;

t – eksponeringstid.

Værdien af parameteren k kaldes normalt den termiske ækvivalent af arbejde. Værdien af denne parameter bestemmes afhængigt af bitdybden af de enheder, i hvilke værdierne, der bruges i formlen, måles.

Joule-Lenz-loven er ret generel, da den ikke afhænger af arten af de kræfter, der genererer strømmen.

Fra praksis kan det hævdes, at det gælder både for elektrolytter og ledere og halvledere.

Anvendelsesområde

Der er et stort antal anvendelsesområder for Joule Lenz’ lov i hverdagen. For eksempel en wolframglødetråd i en glødelampe, en lysbue i elektrisk svejsning, en varmeglødetråd i en elektrisk varmelegeme og mange andre. osv. Dette er den mest almindeligt accepterede fysiske lov i hverdagen.

Indhold:

Den berømte russiske fysiker Lenz og den engelske fysiker Joule, der udførte eksperimenter for at studere de termiske virkninger af elektrisk strøm, afledte uafhængigt Joule-Lenz-loven. Denne lov afspejler forholdet mellem mængden af varme, der genereres i en leder og den elektriske strøm, der passerer gennem denne leder over en vis periode.

Egenskaber af elektrisk strøm

Når elektrisk strøm passerer gennem en metalleder, kolliderer dens elektroner konstant med forskellige fremmede partikler. Det kan være almindelige neutrale molekyler eller molekyler, der har mistet elektroner. I processen med at bevæge sig kan en elektron spalte en anden elektron fra et neutralt molekyle. Som et resultat går dens kinetiske energi tabt, og i stedet for et molekyle dannes en positiv ion. I andre tilfælde kombinerer en elektron sig tværtimod med en positiv ion og danner et neutralt molekyle.

I processen med kollisioner af elektroner og molekyler forbruges energi, som efterfølgende omdannes til varme. Brugen af en vis mængde energi er forbundet med alle bevægelser, hvor modstanden skal overvindes. På dette tidspunkt omdannes det arbejde, der bruges på at overvinde friktionsmodstanden, til termisk energi.

Joule Lenz lovformel og definition

Ifølge Lenz's Joule-lov er en elektrisk strøm, der passerer gennem en leder, ledsaget af en varmemængde, der er direkte proportional med kvadratet af strømmen og modstanden, samt tidspunktet for denne strøms flow gennem lederen.

I form af en formel er Joule-Lenz-loven udtrykt som følger: Q = I 2 Rt, hvor Q viser mængden af frigivet varme, I - , R - ledermodstand, t - tidsperiode. Værdien "k" repræsenterer den termiske ækvivalent af arbejde og bruges i tilfælde, hvor mængden af varme måles i kalorier, strøm i , modstand i ohm og tid i sekunder. Den numeriske værdi af k er 0,24, hvilket svarer til en strøm på 1 ampere, som med en ledermodstand på 1 Ohm afgiver en varmemængde svarende til 0,24 kcal inden for 1 sekund. Derfor, for at beregne mængden af frigivet varme i kalorier, bruges formlen Q = 0,24I 2 Rt.

Ved brug af SI-enhedssystemet måles varmemængden i joule, så værdien af "k", i forhold til Joule-Lenz-loven, vil være lig med 1, og formlen vil se sådan ud: Q = I 2 Rt. Ifølge I = U/R. Hvis denne aktuelle værdi indsættes i grundformlen, vil den have følgende form: Q = (U 2 /R)t.

Grundformel Q = I 2 Rt er meget praktisk at bruge ved beregning af mængden af varme, der frigives ved serieforbindelse. Strømstyrken i alle ledere vil være den samme. Når flere ledere er forbundet i serie på én gang, vil hver af dem frigive så meget varme, der vil være proportional med lederens modstand. Hvis tre identiske ledninger lavet af kobber, jern og nikkel er forbundet i serie, vil den maksimale mængde varme blive frigivet af sidstnævnte. Dette skyldes den højeste resistivitet af nikkel og den stærkere opvarmning af denne ledning.

Når de samme ledere er forbundet parallelt, vil værdien af den elektriske strøm i hver af dem være forskellig, og spændingen i enderne vil være den samme. I dette tilfælde er formlen Q = (U 2 /R)t mere egnet til beregninger. Mængden af varme genereret af en leder vil være omvendt proportional med dens ledningsevne. Joule-Lenz-loven er således meget brugt til at beregne elektriske belysningsinstallationer, forskellige varme- og opvarmningsanordninger samt andre enheder relateret til omdannelse af elektrisk energi til varme.