Ezekből ki tudod bogarászni a válaszokat!


VIII.osztály – 4.14. Joule törvénye – az elektromos áram hőhatása
1. Amikor egy vezetőn elektromos áram halad keresztül, a vezető felmelegszik. A fémhuzalok példáján magyarázzuk meg miért van ez így:

a szabad elektronok rendezett mozgást végeznek a vezetőben
↓
a szabad elektronok ütköznek a kristályrács ionjaival
↓
a ionok élénkebb rezgő mozgást végeznek az egyensúlyi helyzetük körül
↓
növekszik a vezető belső energiája

A vezető hőmérséklete növekszik. Egy pillanatban azonban megszűnik a vezető hőmérsékletének további emelkedése, annak ellenére, hogy az energiaátadási folyamat tovább tart.

A vezető hőmérséklete azért nem emelkedik tovább, mert a vezetőben felszabadul egy bizonyos hőmennyiség, és a vezető ezt leadja a környezetének.

2. Hogyan számítható ki a vezetőben felszabaduló hőmennyiség?

Az energia megmaradásának törvénye szerint a vezetőben felszabaduló hőmennyiség egyenlő az elektromos áram által elvégzett munkával.

Az elektromos áram munkájánál alkalmazott képleteket újra felírhatjuk:

Q [J] – a vezetőben felszabaduló hőmennyiség

U [V] – elektromos feszültség

I [A] – elektromos áramerősség

R [Ω] – elektromos ellenállás

t [s] – idő

A hőmennyiség mértékegysége a joule (J).


James Prescott Joule (1818-1889)

3. Hogyan szól Joule törvénye?

A vezetőben felszabaduló hőmennyiség egyenlő a vezetőben folyó áramerősség négyzetének, a vezető elektromos ellenállásának és annak az időtartamnak a szorzatával ameddig ez az áramerősség fennáll a vezetőben.

4. Hol hasznosítják az elektromos áram hőhatását?

Sok háztartási készülék ( vasaló, hősugárzó, hajszárító, villanybojler…) arra szolgál, hogy az elektromos energiát hőenergiává alakítsa át.

Ezekben a készülékekben melegítők vannak, amelyek nagy fajlagos ellenállású, magas olvadáspontú (1000°C) huzalokból (cekász, kantál…) készülnek.