Цахилгаан гүйдлийн дулааны хүч ба түүний практик хэрэглээ

2024 Зохиолч: Angel Austin | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 05:36

Дамжуулагчийг халаах шалтгаан нь металлын молекулын торны ионуудтай бөөмсийг дараалан мөргөлдөх үед дотор нь хөдөлж буй электронуудын энерги (өөрөөр хэлбэл гүйдлийн энерги) байдагт оршино. элемент нь дулаан төрлийн энерги буюу Q болж хувирдаг тул "дулааны хүч" гэсэн ойлголт "" үүсдэг.

Гүйдлийн ажлыг SI нэгжийн олон улсын системийг ашиглан түүнд жоуль (J) ашиглан хэмждэг бөгөөд гүйдлийн хүчийг "ватт" (Вт) гэж тодорхойлдог. Практикт системээс хазайснаар тэд гүйдлийн ажлыг хэмждэг системээс гадуурх нэгжүүдийг ашиглаж болно. Тэдгээрийн дотор ватт-цаг (W × h), киловатт-цаг (товчилсон кВт × ц) байдаг. Жишээлбэл, 1 Вт цаг гэдэг нь 1 ваттын тодорхой чадалтай, нэг цагийн хугацаатай гүйдлийн ажлыг хэлнэ.

Хэрэв электронууд металлаар хийсэн тогтмол дамжуулагчийн дагуу хөдөлдөг бол энэ тохиолдолд үүссэн гүйдлийн бүх ашигтай ажил нь металлын бүтцийг халаахад хуваарилагдах бөгөөд энерги хадгалагдах хуулийн заалтыг үндэслэн, үүнийг Q=A=IUt=I 2^Rt=(U2^{/R)t томъёогоор тодорхойлж болно. Ийм харьцаа нь сайн мэддэг Жоул-Ленцийн хуулийг үнэн зөв илэрхийлдэг. Түүхийн хувьд үүнийг анх эрдэмтэн эмпирик байдлаар тодорхойлсон байдаг19-р зууны дунд үед Д. Жоуль, мөн тэр үед түүнээс хамааралгүй өөр нэг эрдэмтэн - Э. Ленц. Дулааны эрчим хүч нь 1873 онд Оросын инженер А. Ладыгин энгийн улайсдаг чийдэнг зохион бүтээснээс хойш техникийн дизайнд практик хэрэглээг олсон.}

Гүйдлийн дулааны хүчийг хэд хэдэн цахилгаан хэрэгсэл, үйлдвэрлэлийн байгууламжид ашигладаг, тухайлбал дулааны хэмжих хэрэгсэл, халаалтын төрлийн цахилгаан зуух, цахилгаан гагнуур, бараа материалын тоног төхөөрөмж, цахилгаан халаалтын нөлөө бүхий гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл. маш түгээмэл - бойлер, гагнуурын индүү, данх, индүү.

Хүнсний үйлдвэрт дулааны нөлөө үзүүлдэг. Ашиглалтын өндөр хувьтай бол цахилгаан контактаар халаах боломжийг ашигладаг бөгөөд энэ нь дулааны хүчийг баталгаажуулдаг. Энэ нь тодорхой хэмжээний эсэргүүцэлтэй хүнсний бүтээгдэхүүнд нөлөөлж буй гүйдэл, дулааны хүч нь жигд халаалт үүсгэдэгтэй холбоотой юм. Хиамыг хэрхэн яаж үйлдвэрлэдэг тухай жишээг бид өгч болно: татсан мах нь тусгай диспенсерээр дамжин металл хэвэнд ордог бөгөөд тэдгээрийн хана нь нэгэн зэрэг электродын үүрэг гүйцэтгэдэг. Энд бүтээгдэхүүний нийт талбай, эзэлхүүн дээр халаалтын тогтмол жигд байдлыг хангаж, тогтоосон температурыг хадгалж, хүнсний бүтээгдэхүүний оновчтой биологийн үнэ цэнийг хадгалж, эдгээр хүчин зүйлсийн хамт технологийн ажлын үргэлжлэх хугацаа, эрчим хүчний зарцуулалт хэвээр байна. хамгийн жижиг.

Тодорхой дулаанцахилгаан гүйдлийн хүчийг (ω), өөрөөр хэлбэл тодорхой нэгж хугацааны туршид нэгж эзэлхүүнээс ялгарах дулааны хэмжээг дараах байдлаар тооцно. Дамжуулагчийн энгийн цилиндр эзэлхүүн (dV), дамжуулагчийн хөндлөн огтлол нь dS, гүйдлийн чиглэлтэй параллель dl урт, эсэргүүцэл нь R=p(dl/dS), dV=dSdl тэгшитгэлийг үүсгэнэ.

Жоул-Ленцийн хуулийн тодорхойлолтуудын дагуу бидний авсан эзэлхүүний хуваарилсан хугацаанд (dt) дулааны түвшин dQ=I²Rdt-тэй тэнцүү байна.=p(dl/dS)(jdS)²dt=pj²dVdt. Энэ тохиолдолд ω=(dQ)/(dVdt)=pj² ба гүйдлийн нягтыг j=γE ба p=1/γ харьцааг тогтоох Ом-ын хуулийг энд ашиглавал бид ω=jE=γE^{2 илэрхийллийг нэн даруй олж авна.} Энэ нь дифференциал хэлбэрээр Жоуль-Ленцийн хуулийн ойлголтыг өгдөг.