Теплота и энергия в электрической цепи

1. Закон Джоуля-Ленца
2. Определение потерь электроэнергии в ЛЭП
3. Энергия в электрической цепи

Трансформирование электроэнергии в тепловую имеет широкое применение на практике, используется в разнообразных нагревательных устройствах, как в быту, так и на промышленных предприятиях.

При этом потери тепловой энергии крайне нежелательны, так как приводят к неэффективному использованию электроэнергии, что влияет на КПД электромашин, трансформаторов и других приборов.

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца звучит следующим образом: теплота, что выделяется из проводника, по которому течет электрический ток, прямо пропорциональна величине напряженности электрического поля и плотности тока:

\(W = \overrightarrow{j}\overrightarrow{E}=QE^2, \)

где \(W\) – мощность тепловой энергии,

       \(\overrightarrow{j} \) -  плотность электрического тока,

      \(\overrightarrow{E} \) - напряженность электрического поля,

      \(Q\) - проводимость среды.

Для проводника с постоянным электрически током и сопротивлением закон Джоуля-Ленца имеет следующий вид:

\(Q=I^2 Rt\)

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Проведя некоторые преобразования, с использованием закона Ома, получаем такую формулу:

\(Q = {U^2 t\over R}=UIt\)

Проведенные учеными Джоулем и Ленцем исследования в области выделения тепла от воздействия электрического тока имеют огромное научное значение. Они позволили понять многие физические явления, а выведенные при этом законы и формулы по сегодняшний день широко используются при различных расчетах.

В электротехнике количество теплоты, выделяемое проводником при протекании по нему тока, в некоторых случаях имеет огромное значение, а именно при расчетах следующих параметров:

• тепловой мощности электронагревателей;
• параметров проводов электропроводки;
• температуры срабатывания автовыключателей;
• теплопотерь в ЛЭП;
• температуры плавления предохранителей;
• тепловыделения разнообразных электротехнических и радиотехнических устройств.

Определение потерь электроэнергии в ЛЭП

Для расчета потерь берут участок линии электропередач между электростанцией и трансформатором. Так как провода ЛЭП соединены с потребителем (трансформатором) последовательно, ток на любом участке линии будет одинаковым. Обозначим его I. По закону Джоуля-Ленца количество теплоты Q_W, что выделяется на проводах, будет равно:

\(Q_W=R_W I^2\)

Мощность электрического тока Q_C в нагрузке при этом определяется согласно закону Ома:

\(Q_C=U_C I\)

Имея в виду, что ток на всем участке одинаков, проведем некоторые преобразования и получим:

\(Q_W= {R_WQ_C^2 \over U_C^2}\)

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Если пренебречь тем, что сопротивление зависит от температуры проводов, его можно считать постоянной величиной. При постоянном потреблении электроэнергии трансформатором количество теплоты, что выделяется проводами ЛЭП, будет обратно пропорционально квадрату напряжения в конечной точке ЛЭП. Проще говоря, чем выше напряжение передачи электроэнергии, тем меньше ее потери.

Энергия в электрической цепи

Источник питания совершает определенную работу за определенное время, которая идет на разделение разрядов сторонними силами. Она рассчитывается так:

\(W=EQ=EIt\)

Приемник электроэнергии расходует энергию:

\(W_{пр} = UQ=UIt=I^2 R{U^2 t \over R}\)

Мощность при этом показывает интенсивность трансформации энергии в единицу времени. Мощность источника питания в цепи с постоянным током:

\(P = {W\over t}=E+I\)

Мощность приемника при этом:

\(P = {W \over t}=U+I=R+I^2= {U^2 \over R}\)

В международной системе СИ мощность измеряется в Ваттах (Вт), а энергия в Джоулях (Дж). Для данных величин применяют как кратные, так и дольные единицы. Зачастую энергия выражается в киловатт-часах.