Monday, 26 September, 2022

Vietnam's Got Talent - vietnamgottalent.vn

Định luật Joule–Lenz – Wikipedia tiếng Việt


articlewriting1
441px Toaster quartz element Một cuộn dây nung nóng trong lò nướng bánh điện, cho thấy sắc tố dây chuyển từ đỏ sang vàng .

Định luật Joule–Lenz (trong các sách giáo khoa tiếng Việt: Định luật Jun – Len-xơ[1]), còn gọi là Định luật Joule thứ I,[2] phát biểu rằng công suất của nguồn nhiệt được tạo ra bởi một vật dẫn điện tỷ lệ thuận với điện trở của nó và với bình phương cường độ dòng điện qua vật dẫn:

P. ∝ I 2 R { \ displaystyle P \ propto I ^ { 2 } R }{\displaystyle P\propto I^{2}R}

Nhiệt Joule ảnh hưởng đến toàn bộ dây dẫn điện, không giống như hiệu ứng Peltier truyền nhiệt qua một cặp nhiệt điện.

Vào tháng 12 năm 1840,[3] James Prescott Joule lần đầu tiên xuất bản một bản tóm tắt trong Kỷ yếu Hội Hoàng gia Luân Đôn (tiếng Anh: Proceedings of the Royal Society), báo cáo rằng nhiệt có thể được tạo ra bởi dòng điện. Joule đã làm thí nghiệm như sau: dùng một dây dẫn nhấn chìm trong một lượng nước cố định và đo nhiệt độ tăng lên do một dòng điện đã biết truyền qua dây trong 30 phút. Bằng cách thay đổi cường độ dòng điện và chiều dài dây, ông suy luận rằng lượng nhiệt tạo ra tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện và với điện trở của dây.[4]

Vào năm 1841 và 1842, các thí nghiệm tiếp theo cho thấy rằng lượng nhiệt tạo ra tỷ lệ thuận với năng lượng hóa học được sử dụng trong pin Volta tạo ra dòng điện. Điều này khiến Joule từ chối thuyết calo (tiếng Anh: Caloric theory, phổ biến tại thời điểm đó) và ủng hộ thuyết nhiệt cơ học (tiếng Anh: Mechanical theory of heat, theo đó nhiệt là một hình thức khác của năng lượng).[4]

Nhiệt Joule cũng được điều tra và nghiên cứu độc lập bởi Heinrich Lenz vào năm 1842. [ 2 ] Do đó định luật này mang tên hai ông, gọi là định luật Joule – Lenz .

Đơn vị SI của năng lượng sau đó đã được đặt tên là joule và ký hiệu là J. Thường được biết đến là đơn vị công suất, watt (W), tương đương với một joule trên giây (J/s).

Giải thích vi mô[sửa|sửa mã nguồn]

Nhiệt Joule được gây ra bởi tương tác giữa những thành phần mang điện ( thường là điện tử ) với những đơn vị chức năng cấu trúc khác của vật dẫn ( thường là nguyên tử và ion ) .Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn lập tức có một điện thế khác nhau giữa hai điểm của vật dẫn tạo ra một điện trường. Điện trường này tính năng lực điện lên những điện tử ( thường thoát khỏi nguyên tử và hoạt động tự do trong sắt kẽm kim loại ) và tăng cường chúng theo hướng của điện trường, cho chúng động năng. Khi những điện tử va chạm với ion hoặc nguyên tử trong vật dẫn, những hạt này bị tán xạ ; hướng hoạt động của chúng trở nên ngẫu nhiên chứ không theo hướng của điện trường nữa, điều đó tạo nên hoạt động nhiệt. Do đó, nguồn năng lượng điện trường được chuyển thành nguồn năng lượng nhiệt. [ 5 ]

Thất thoát nguồn năng lượng và nhiễu[sửa|sửa mã nguồn]

Nhiệt Joule còn được gọi là Nhiệt Ohm hoặc trở nhiệt vì mối quan hệ của định luật Joule–Lenz với định luật Ohm. Lý thuyết này là cơ sở cho phần lớn các ứng dụng thực tế liên quan đến sưởi ấm bằng điện. Tuy nhiên, trong các ứng dụng mà nhiệt là một sản phẩm không mong muốn khi sử dụng (ví dụ như tổn thất có tải (tổn thất đồng) trong máy biến áp), các hao phí năng lượng này thường được gọi chung là tổn thất điện trở (tiếng Anh: resistive loss). Sử dụng điện cao thế trong hệ thống truyền điện là một cách để làm giảm thiệt hại như vậy trong đường dây điện bằng cách vận hành với cường độ dòng điện thấp hơn. Nhiệt Joule không xuất hiện trong các vật liệu siêu dẫn, vì vật liệu này có điện trở bằng 0.

Nhiệt Joule tạo ra nhiễu Johnson – Nyquist, một hiện tượng kỳ lạ Open do hoạt động nhiệt ngẫu nhiên của những điện tử bên trong điện trở tải .

Dòng điện một chiều[sửa|sửa mã nguồn]

1. Công thức chung và cơ bản nhất của định luật Joule – Lenz là :

P. = ( V A − V B ) I { \ displaystyle P = ( V_ { A } – V_ { B } ) I }{\displaystyle P=(V_{A}-V_{B})I}

trong đó :

  • P { \ displaystyle P }Pcông suất (J/s) chuyển đổi từ năng lượng điện năng lượng nhiệt
  • I { \ displaystyle I }Icường độ dòng điện (ampe) đi qua vật dẫn
  • V A { \ displaystyle V_ { A } }{\displaystyle V_{A}}V B { \ displaystyle V_ { B } }{\displaystyle V_{B}}điện thế (volt) tại điểm A và B trên vật dẫn
  • V A − V B = U { \ displaystyle V_ { A } – V_ { B } = U }{\displaystyle V_{A}-V_{B}=U}hiệu điện thế (volt) ở hai đầu A và B trên vật dẫn

Giải thích của công thức này (

P
=
U
.
I

{\displaystyle P=U.I}

{\displaystyle P=U.I}) là:[6]

Năng lượng hao phí trong một đơn vị thời gian = (Năng lượng tiêu hao cho mỗi điện tích đi qua điện trở) × (Hao phí qua điện trở mỗi đơn vị thời gian)

Khi áp dụng định luật Ohm: 

I

=

U

R

{\displaystyle {\mbox{I}}={{\mbox{U}} \over {\mbox{R}}}}

{\displaystyle {\mbox{I}}={{\mbox{U}} \over {\mbox{R}}}}, thay vào công thức của định luật Joule–Lenz ta có một công thức tương đương:

P. = U. I = I 2 R = U 2 R { \ displaystyle P = U.I = I ^ { 2 } R = { { \ mbox { U } } ^ { 2 } \ over { \ mbox { R } } } }{\displaystyle P=U.I=I^{2}R={{\mbox{U}}^{2} \over {\mbox{R}}}}

trong đó R là điện trở.

2. Trong nhiều tài liệu tiếng Việt, gồm có cả sách giáo khoa cấp trung học cơ sở và trung học phổ thông, thì định luật Joule – Lenz có một công thức khác, công thức này cho thấy nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, điện trở và thời hạn dòng điện qua dây dẫn : [ 1 ]

Q { \ displaystyle Q }{\displaystyle Q}tỏa = I 2 R t { \ displaystyle = I ^ { 2 } Rt }{\displaystyle =I^{2}Rt}

trong đó

Q

{\displaystyle Q}

tỏa là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi cường độ dòng điện

I
(
a
m
p
e
)

{\displaystyle I(ampe)}

{\displaystyle I(ampe)} đi qua dây dẫn có điện trở

R

{\displaystyle R}

R trong thời gian

t
(
s
)

{\displaystyle t(s)}

{\displaystyle t(s)}.

Ngoài ra, cũng theo định luật Ohm nên có một công thức suy ra của định luật Joule–Lenz là

Q

{\displaystyle {\mbox{Q}}}

{\displaystyle {\mbox{Q}}}tỏa

=

U

2

R

.

t

{\displaystyle ={{\mbox{U}}^{2} \over {\mbox{R}}}.{\mbox{t}}}

{\displaystyle ={{\mbox{U}}^{2} \over {\mbox{R}}}.{\mbox{t}}}

Dòng điện xoay chiều[sửa|sửa mã nguồn]

Khi cường độ dòng điện đổi khác, như trong mạch xoay chiều ( AC ) thì :

P. ( t ) = U ( t ) I ( t ) { \ displaystyle P. ( t ) = U ( t ) I ( t ) }{\displaystyle P(t)=U(t)I(t)}

trong đó t là thời gian và P là công suất tức thời được chuyển đổi từ năng lượng điện thành năng lượng nhiệt. Ngoài ra, giá trị công suất trung bình được quan tâm nhiều hơn công suất tức thời:

P

t
b

=

U

hd

I

hd

=

I

hd

2

R
=

U

hd

2

R

{\displaystyle P_{\rm {tb}}=U_{\text{hd}}I_{\text{hd}}=I_{\text{hd}}^{2}R={U_{\text{hd}}^{2} \over R}}

{\displaystyle P_{\rm {tb}}=U_{\text{hd}}I_{\text{hd}}=I_{\text{hd}}^{2}R={U_{\text{hd}}^{2} \over R}}

trong đó ” tb ” chỉ giá trị trung bình trong nhiều chu kỳ luân hồi và ” hd ” là giá trị hiệu dụng .Các công thức này tương thích cho một trở kháng lý tưởng với giá trị bằng 0. Nếu trở kháng có giá trị khác không, những công thức đổi khác như sau :

P. t b = U hd I hd cos ⁡ ϕ = I hd 2 Re ⁡ ( Z ) = U hd 2 Re ⁡ ( Y ¯ ) { \ displaystyle P_ { \ rm { tb } } = U_ { \ text { hd } } I_ { \ text { hd } } \ cos \ phi = I_ { \ text { hd } } ^ { 2 } \ operatorname { Re } ( Z ) = U_ { \ text { hd } } ^ { 2 } \ operatorname { Re } ( { \ overline { Y } } ) }{\displaystyle P_{\rm {tb}}=U_{\text{hd}}I_{\text{hd}}\cos \phi =I_{\text{hd}}^{2}\operatorname {Re} (Z)=U_{\text{hd}}^{2}\operatorname {Re} ({\overline {Y}})}

trong đó 

ϕ

{\displaystyle \phi }

\phi là góc tạo bởi vectơ cường độ dòng điện và hiệu điện thế,

Re

{\displaystyle \operatorname {Re} }

{\displaystyle \operatorname {Re} } là phần thực, 

Z

{\displaystyle Z}

Z là trở kháng,

Y
¯

{\displaystyle {\overline {Y}}}

{\displaystyle {\overline {Y}}} là số phức liên hợp của

Y

{\displaystyle Y}

Y

(
Y
=

1
Z

)

{\displaystyle (Y={\frac {1}{Z}})}

{\displaystyle (Y={\frac {1}{Z}})}.

Công thức vi phân[sửa|sửa mã nguồn]

Trong vật lý plasma, nhiệt Joule được giám sát tại một vị trí đơn cử trong khoảng trống. Dạng vi phân của phương trình Joule – Lenz cho hiệu suất trên đơn vị chức năng thể tích :

d P. d V = J ⋅ E { \ displaystyle { \ mathrm { d } P \ over \ mathrm { d } V } = \ mathbf { J } \ cdot \ mathbf { E } }{\displaystyle {\mathrm {d} P \over \mathrm {d} V}=\mathbf {J} \cdot \mathbf {E} }

trong đó 

J

{\displaystyle \mathbf {J} }

{\displaystyle \mathbf {J} } là mật độ dòng điện và

E

{\displaystyle \mathbf {E} }

{\displaystyle \mathbf {E} } là năng lượng điện trường. Đối với một plasma trung tính không có từ trường và có độ dẫn điện 

σ

{\displaystyle \sigma }

\sigma thì

J

=
σ

E

{\displaystyle \mathbf {J} =\sigma \mathbf {E} }

{\displaystyle \mathbf {J} =\sigma \mathbf {E} } và do đó:

d P. d V = J ⋅ E = J ⋅ J σ = J 2 ρ { \ displaystyle { \ mathrm { d } P \ over \ mathrm { d } V } = \ mathbf { J } \ cdot \ mathbf { E } = \ mathbf { J } \ cdot { \ mathbf { J } \ over \ sigma } = J ^ { 2 } \ rho }{\displaystyle {\mathrm {d} P \over \mathrm {d} V}=\mathbf {J} \cdot \mathbf {E} =\mathbf {J} \cdot {\mathbf {J}  \over \sigma }=J^{2}\rho }

trong đó 

ρ
=

1
σ

{\displaystyle \rho ={1 \over \sigma }}

{\displaystyle \rho ={1 \over \sigma }} là độ dẫn điện.

Truyền điện cao áp xoay chiều[sửa|sửa mã nguồn]

Đường dây điện chuyển nguồn năng lượng điện từ nơi sản xuất điện đến nơi tiêu thụ. Những đường dây điện hiển nhiên có trở kháng, và do đó làm Open nhiệt Joule làm hao phí điện năng .Sự thất thoát nguồn năng lượng vì tổn thất truyền ( do Open nhiệt Joule trong đường dây ) so với nguồn năng lượng hữu dụng cung ứng cho người tiêu dùng hoàn toàn có thể ước đạt bằng một thiết bị chia điện thế. Để giảm thiểu tổn thất truyền tải, hiệu điện thế của đường dây phải càng lớn càng tốt so với lượng điện năng mà nó phải tải. Điện trở suất của đường dây cũng được giảm thiểu bằng việc sử dụng dây dẫn đồng, nhưng những đặc tính về điện trở của thiết bị tiêu dùng được cố định và thắt chặt .Thông thường, hai loại máy biến áp được đặt ở giữa đường dây điện và nơi tiêu thụ. Một loại tăng điện áp ( máy tăng áp ) từ nơi sản xuất điện để truyền đi trên đường dây điện ( hoàn toàn có thể lên đến 500.000 V ), một loại hạ điện áp ( máy hạ áp ) từ đường dây điện khi đến nơi sử dụng ( thường là 220V ). Ở máy tăng áp, khi một hiệu điện thế thấp, cường độ cao Open ở cuộn sơ cấp của máy biến áp ( trước khi biến áp ), sẽ được chuyển thành một hiệu điện thế cao, cường độ thấp trong cuộn thứ cấp ( sau khi biến áp ) tương tự với trở kháng của những dây dẫn trở nên thấp hơn [ 7 ] và tổn thất truyền tải được giảm tương ứng tỷ suất .Giữa hai loại dòng điện một chiều ( DC ) và xoay chiều ( AC ), dòng điện AC hoàn toàn có thể sử dụng máy biến áp để giảm tổn thất điện bởi nhiệt Joule, với hiệu điện thế cao hơn trong những đường truyền so với dòng điện DC không làm được .

Nhiệt Joule được sử dụng trong nhiều thiết bị và hệ thống công nghiệp. Bộ phận chuyển đổi điện năng thành nhiệt được gọi là một yếu tố tỏa nhiệt.

Các ứng dụng của nhiệt Joule

Có rất nhiều ứng dụng thực tế của nhiệt Joule:

  • Đèn dây tóc sáng khi sợi đốt được đun nóng bằng nhiệt Joule, do bức xạ nhiệt mà phát nhiệt và ánh sáng.
  • Cầu chì được sử dụng như một khóa an toàn, ngắt các mạch quá tải nếu dòng điện đủ cường độ làm tan chảy dây chì.
  • Thuốc lá điện tử làm bốc hơi propylen glycol và glyxerin thực vật bởi nhiệt Joule.
  • Nhiều thiết bị bị sử dụng nhiệt Joule, như bếp điện, bàn ủi, lò sưởi điện, mỏ hàn,…
  • Một số thiết bị chế biến thức ăn có thể sử dụng hệ thống nhiệt Joule: dòng điện chạy qua thực phẩm (hoạt động như một điện trở) tạo ra nhiệt bên trong thực phẩm.[8] Dòng điện xoay chiều cùng với điện trở của thực phẩm đều cùng sinh ra nhiệt.[9] Trở kháng lớn sẽ tăng nhiệt tạo ra. Điều này cho phép làm nóng thực phẩm một cách nhanh chóng và thống nhất, giữ được chất lượng thực phẩm tốt hơn. Các sản phẩm có hạt nóng lên nhanh hơn trong hệ thống sưởi Joule (so với xử lý nhiệt thông thường) do có điện trở cao hơn.[10]

Chế biến thực phẩm[sửa|sửa mã nguồn]

Nhiệt Joule được sử dụng trong tiệt trùng nhanh ( còn gọi là quy trình ” vô trùng nhiệt độ cao trong thời hạn ngắn ” ( tiếng Anh : High-temperature short-time – HTST ) ). Quá trình này cho dòng điện xoay chiều 50 – 60 Hz qua thực phẩm [ 11 ] và vì thực phẩm có điện trở, nhiệt được tạo ra. [ 11 ] Khi loại sản phẩm nóng lên, độ dẫn điện tăng tuyến tính. [ 9 ] Một dòng điện cao tần là một chiêu thức tốt trong chế biến thực phẩm vì nó làm giảm quy trình oxy hóa và ô nhiễm sắt kẽm kim loại. [ 11 ] Phương pháp cũng là tối ưu cho những loại thực phẩm có chứa những hạt lơ lửng trong một dung dịch muối yếu do điện trở lớn của chúng. [ 10 ] Nhiệt Joule được cho phép duy trì chất lượng thực phẩm nhờ sự gia nhiệt đồng đều làm giảm sự biến hóa chất lượng và chế biến thực phẩm quá nhiều. [ 11 ]

Hiệu quả tỏa nhiệt[sửa|sửa mã nguồn]

Là một công nghệ tiên tiến sưởi ấm, nhiệt Joule có thông số hiệu suất là 1,0, nghĩa là mỗi joule nguồn năng lượng điện được cung ứng đều tạo ra một joule nhiệt. Ngược lại, một máy bơm nhiệt hoàn toàn có thể có một thông số lớn hơn 1.0 vì nó chuyển dời nguồn năng lượng nhiệt bổ trợ từ môi trường tự nhiên sang vật được gia nhiệt .Hiệu quả của quy trình gia nhiệt nhu yếu xác lập ranh giới của mạng lưới hệ thống được xem xét. Khi sưởi ấm một tòa nhà, hiệu suất cao toàn diện và tổng thể là khác nhau khi xem xét năng lực quy đổi một đơn vị chức năng nguồn năng lượng điện chuyển thành một đơn vị chức năng nguồn năng lượng nhiệt ( đo bằng đồng hồ đeo tay điện ), so với hiệu suất cao toàn diện và tổng thể khi xem xét thêm những tổn thất nguồn năng lượng điện trong xí nghiệp sản xuất và trên đường truyền tải .

0 comments on “Định luật Joule–Lenz – Wikipedia tiếng Việt

Trả lời

[Review] 72 tư thế quan hệ tình dục phê không tưởng có hình ảnh sống động
[Review] 72 tư thế quan hệ tình dục phê không tưởng có hình ảnh sống động

Social