Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Учебные материалы
для студентов и школьников

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

Замечание 1
Зависимость тепловой энергии от электрической в 1841 году сформулировал Джеймс Джоуль. Немного позже это же совершил Эмиль Ленц. Закон, название которого объединило две фамилии известных ученых, сегодня позволяет рассчитывать мощности тепловых приборов, а также потери на выделение теплоты в линиях электропередач.

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:

\(Q=I^2 Rt\)

banner

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

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.
Замечание 2
Выделение тепла проводами ЛЭП очень нежелательно, так как влечет за собой потери электроэнергии. По разным мировым данным потери электроэнергии в ЛЭП составляют около 40 %. Для уменьшения данных потерь на продолжительных расстояниях увеличивают напряжение в сетях, предварительно произведя вычисления по закону Джоуля-Ленца

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?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

banner

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

Замечание 3
И в приемниках, и в источниках электрической энергии наблюдаются невозвратные потери электроэнергии при нагревании.

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.

Не нашли нужную информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматически разошлет в течение 59 секунд. Выберите подходящего эксперта, и он избавит вас от хлопот с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.

Доработки и консультации включены в стоимость

В рамках задания они бесплатны и выполняются в оговоренные сроки.

Вернем деньги за невыполненное задание

Если эксперт не справился – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и праздники, чтобы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи проверенных экспертов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – профессионалов в своей области. Все они имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

1 000 +
Новых заказов каждый день
computer

Гарантия возврата денег

Эксперт получил деньги, а работу не выполнил?
Только не у нас!

guarantees

Безопасная сделка

Деньги хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

guarantees_shield

Гарантия возврата денег

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Отзывы студентов о нашей работе

315 972 оценки star star star star star
среднее 4.9 из 5
РГУПС (бывш. РИИЖТ)
Спасибо за работу, отправляла на дополнение работы - но это не была ошибка Елены. Спасибо ...
star star star star star
УрФУ
Спасибо огромное за идеальное решение! Сразу видно профессионала своего дела!
star star star star star
КГУ
Спасибо Галине, работа сдана, всё хорошо, и цена нормальная. Советую обращаться.
star star star star star
Вы студент и хотите заказать работу, прямо сейчас без наценки и посредников?
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами


Сайт работает по московскому времени:

Вход или
регистрация
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно