ఏదైనా కండక్టర్‌లో కదులుతున్నప్పుడు, విద్యుత్ ప్రవాహం దానికి కొంత శక్తిని బదిలీ చేస్తుంది, ఇది కండక్టర్ వేడెక్కడానికి కారణమవుతుంది. శక్తి బదిలీ పరమాణు స్థాయిలో జరుగుతుంది: కండక్టర్ యొక్క అయాన్లు లేదా అణువులతో ప్రస్తుత ఎలక్ట్రాన్ల పరస్పర చర్య ఫలితంగా, శక్తిలో కొంత భాగం తరువాతి దానితో ఉంటుంది.
కరెంట్ యొక్క ఉష్ణ ప్రభావం మరింత దారితీస్తుంది వేగవంతమైన కదలికకండక్టర్ కణాలు. అప్పుడు అది పెరిగి వేడిగా మారుతుంది.
గణన సూత్రం మరియు దాని అంశాలు
కరెంట్ యొక్క ఉష్ణ ప్రభావం వివిధ ప్రయోగాల ద్వారా నిర్ధారించబడుతుంది, ఇక్కడ ప్రస్తుత పని అంతర్గత వాహక శక్తిగా మార్చబడుతుంది. అదే సమయంలో, రెండోది పెరుగుతుంది. అప్పుడు కండక్టర్ దానిని పరిసర శరీరాలకు ఇస్తుంది, అనగా, కండక్టర్ యొక్క వేడితో ఉష్ణ బదిలీ జరుగుతుంది.
ఈ సందర్భంలో గణన కోసం సూత్రం క్రింది విధంగా ఉంటుంది: A=U*I*t.
వేడి మొత్తాన్ని Q ద్వారా సూచించవచ్చు. తర్వాత Q=A లేదా Q=U*I*t. U=IR అని తెలుసుకుంటే, అది జూల్-లెంజ్ చట్టంలో రూపొందించబడిన Q=I 2 *R*t అవుతుంది.
కరెంట్ యొక్క ఉష్ణ చర్య యొక్క చట్టం - జౌల్-లెంజ్ చట్టం
ఇది ప్రవహించే కండక్టర్ చాలా మంది శాస్త్రవేత్తలచే అధ్యయనం చేయబడింది. అయినప్పటికీ, ఇంగ్లాండ్ నుండి మరియు రష్యా నుండి ఎమిలియస్ క్రిస్టియానోవిచ్ లెంట్జ్ నుండి అత్యంత గుర్తించదగిన ఫలితాలు సాధించబడ్డాయి. ఇద్దరు శాస్త్రవేత్తలు విడివిడిగా పనిచేశారు మరియు ఒకదానికొకటి స్వతంత్రంగా ప్రయోగాల ఫలితాల నుండి తీర్మానాలు చేశారు.
కండక్టర్‌పై కరెంట్ చర్య ఫలితంగా వచ్చే వేడిని అంచనా వేయడానికి అనుమతించే చట్టాన్ని వారు రూపొందించారు. దీనిని జూల్-లెంజ్ చట్టం అని పిలిచేవారు.
ప్రస్తుత థర్మల్ ప్రభావాన్ని ఆచరణలో పరిశీలిద్దాం. కింది ఉదాహరణలను తీసుకుందాం:
- ఒక సాధారణ లైట్ బల్బ్.
- తాపన పరికరాలు.
- అపార్ట్మెంట్లో ఫ్యూజ్.
- ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్.
ప్రకాశించే లైట్ బల్బ్
కరెంట్ యొక్క ఉష్ణ ప్రభావం మరియు చట్టం యొక్క ఆవిష్కరణ ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్ అభివృద్ధికి మరియు విద్యుత్తును ఉపయోగించుకునే అవకాశాల పెరుగుదలకు దోహదపడింది. పరిశోధన ఫలితాలు ఎలా వర్తింపజేయబడతాయో సాధారణ ప్రకాశించే లైట్ బల్బ్ ఉదాహరణను ఉపయోగించి చూడవచ్చు.
ఇది ఒక దారంతో తయారు చేయబడిన విధంగా రూపొందించబడింది టంగ్స్టన్ వైర్. ఈ మెటల్ అధిక వక్రీభవన రెసిస్టివిటీ. లైట్ బల్బ్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు, ఉష్ణ ప్రభావం ఏర్పడుతుంది విద్యుత్ ప్రవాహం.
కండక్టర్ యొక్క శక్తి వేడిగా రూపాంతరం చెందుతుంది, మురి వేడెక్కుతుంది మరియు గ్లో ప్రారంభమవుతుంది. లైట్ బల్బ్ యొక్క ప్రతికూలత దాని పెద్ద శక్తి నష్టాలు, ఎందుకంటే ఇది శక్తి యొక్క చిన్న భాగంతో మాత్రమే ప్రకాశిస్తుంది. ప్రధాన భాగం కేవలం వేడెక్కుతుంది.
దీన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, ఇది పరిచయం చేయబడింది, ఇది ఆపరేషన్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని మరియు విద్యుత్తుగా మార్చడాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. కరెంట్ యొక్క సామర్థ్యం మరియు ఉష్ణ ప్రభావం ఉపయోగించబడతాయి వివిధ ప్రాంతాలు, ఈ సూత్రం ఆధారంగా తయారు చేయబడిన అనేక పరికరాలు ఉన్నాయి కాబట్టి. IN ఎక్కువ మేరకుఇవి తాపన పరికరాలు, విద్యుత్ పొయ్యిలు, బాయిలర్లు మరియు ఇతర సారూప్య పరికరాలు.
తాపన పరికరాల రూపకల్పన
సాధారణంగా, అన్ని తాపన పరికరాల రూపకల్పనలో మెటల్ స్పైరల్ ఉంటుంది, దీని పనితీరు వేడి చేయడం. నీరు వేడి చేయబడితే, మురి ఒంటరిగా వ్యవస్థాపించబడుతుంది మరియు అలాంటి పరికరాలు నెట్వర్క్ మరియు ఉష్ణ మార్పిడి నుండి శక్తి మధ్య సమతుల్యతను కలిగి ఉన్నాయని నిర్ధారిస్తాయి.
శక్తి నష్టాలను తగ్గించడం మరియు కనుగొనడంలో శాస్త్రవేత్తలు నిరంతరం పని చేస్తారు మంచి మార్గాలుమరియు ప్రస్తుత థర్మల్ ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి వారి అమలు కోసం అత్యంత ప్రభావవంతమైన పథకాలు. ఉదాహరణకు, కరెంట్‌ను తగ్గించేటప్పుడు వోల్టేజ్ని పెంచడానికి ఒక పద్ధతి ఉపయోగించబడుతుంది. కానీ ఈ పద్ధతి, అదే సమయంలో, విద్యుత్ లైన్ల ఆపరేషన్ యొక్క భద్రతను తగ్గిస్తుంది.
మరొక పరిశోధనా ప్రాంతం వైర్ ఎంపిక. అన్ని తరువాత, ఉష్ణ నష్టం మరియు ఇతర సూచికలు వాటి లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి. అదనంగా, తాపన పరికరాలు పనిచేసేటప్పుడు, శక్తి యొక్క పెద్ద విడుదల జరుగుతుంది. అందువల్ల, స్పైరల్స్ ఈ ప్రయోజనాల కోసం ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన పదార్థాల నుండి తయారు చేయబడతాయి మరియు అధిక లోడ్లను తట్టుకోగలవు.
అపార్ట్మెంట్ ఫ్యూజులు
రక్షణ మరియు సురక్షిత విద్యుత్ సర్క్యూట్లను మెరుగుపరచడానికి, ప్రత్యేక ఫ్యూజులు ఉపయోగించబడతాయి. ప్రధాన భాగం తయారు చేసిన వైర్ ఫ్యూసిబుల్ మెటల్. ఇది పింగాణీ ప్లగ్‌లో నడుస్తుంది, స్క్రూ థ్రెడ్ మరియు మధ్యలో ఒక పరిచయాన్ని కలిగి ఉంటుంది. పింగాణీ పెట్టెలో ఉన్న గుళికలో ప్లగ్ చొప్పించబడింది.
ప్రధాన వైర్ మొత్తం సర్క్యూట్లో భాగం. విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క ఉష్ణ ప్రభావం తీవ్రంగా పెరిగితే, కండక్టర్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ దానిని తట్టుకోదు, మరియు అది కరిగిపోవడం ప్రారంభమవుతుంది. దీని ఫలితంగా, నెట్వర్క్ తెరవబడుతుంది మరియు ప్రస్తుత ఓవర్లోడ్లు ఉండవు.
ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్
ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ చాలా సమర్థవంతమైన కన్వర్టర్ విద్యుశ్చక్తి. ఇది వెల్డింగ్ మెటల్ నిర్మాణాలలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు శక్తివంతమైన కాంతి వనరుగా కూడా పనిచేస్తుంది.
పరికరం కింది వాటిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. రెండు కార్బన్ రాడ్లను తీసుకోండి, వైర్లను కనెక్ట్ చేయండి మరియు ఇన్సులేటింగ్ హోల్డర్లలో వాటిని అటాచ్ చేయండి. దీని తరువాత, రాడ్లు ప్రస్తుత మూలానికి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, ఇది తక్కువ వోల్టేజ్ని ఇస్తుంది, కానీ అధిక కరెంట్ కోసం రూపొందించబడింది. రియోస్టాట్‌ను కనెక్ట్ చేయండి. సిటీ నెట్వర్క్లో బొగ్గును చేర్చడం నిషేధించబడింది, ఎందుకంటే ఇది అగ్నికి కారణం కావచ్చు. మీరు ఒక బొగ్గును మరొకదానికి తాకినట్లయితే, అవి ఎంత వేడిగా ఉన్నాయో మీరు గమనించవచ్చు. ఈ మంటను చూడకపోవడమే మంచిది, ఎందుకంటే ఇది మీ కంటి చూపుకు హానికరం. లోహాన్ని కరిగించడానికి కొలిమిలలో, అలాగే స్పాట్‌లైట్లు, ఫిల్మ్ ప్రొజెక్టర్లు మొదలైన శక్తివంతమైన లైటింగ్ పరికరాలలో ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఉపయోగించబడుతుంది.
జీవితాన్ని ఊహించడం చాలా కష్టం ఆధునిక మనిషివిద్యుత్ లేకుండా. ఇది ఆధునిక ఉనికి యొక్క ప్రధాన మరియు అత్యంత విలువైన లక్షణాలలో ఒకటిగా మారింది. వాస్తవానికి, విద్యుత్తుతో పనిచేసిన ఎవరికైనా తెలుసు, కరెంట్ తీగల ద్వారా వెళుతున్నప్పుడు, అవి వేడెక్కుతాయి. ఇది ఎందుకు ఆధారపడి ఉంటుంది?
కరెంట్ ఏమిటి
కరెంట్ అనేది ఎలక్ట్రాన్లు అని పిలువబడే చార్జ్డ్ కణాల యొక్క ఆర్డర్ కదలిక. మరియు కండక్టర్ ద్వారా కరెంట్ ప్రవహిస్తే, దానిలో వేర్వేరు విషయాలు జరగడం ప్రారంభిస్తాయి. భౌతిక ప్రక్రియలు, అవి, ఎలక్ట్రాన్లు అణువులతో ఢీకొంటాయి.
అణువులు తటస్థంగా ఉంటాయి లేదా ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాన్ని కోల్పోయినవి. ఘర్షణల ఫలితంగా, ఎలక్ట్రాన్లు తటస్థ అణువులుగా మారవచ్చు, లేదా ఎలక్ట్రాన్ మరొక సారూప్య అణువు నుండి పడగొట్టబడి, ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన అయాన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ ఘర్షణల సమయంలో, చార్జ్డ్ కణాల యొక్క గతిశక్తి వినియోగించబడుతుంది. ఈ శక్తి వేడిగా మారుతుంది.
కండక్టర్ యొక్క థర్మల్ తాపన కూడా ప్రతిఘటన ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది. ఉదాహరణకు, మీరు తీసుకోవచ్చు నిర్దిష్ట శరీరంమరియు దానిని నేల వెంట లాగండి. ఈ సందర్భంలో భూమి ప్రతిఘటన. అతనికి ఏమి జరుగుతుంది? అది నిజం, శరీరం మరియు ఉపరితలం మధ్య ఘర్షణ శక్తి ఏర్పడుతుంది, ఇది శరీరాన్ని వేడి చేస్తుంది. ఈ సందర్భంలో కరెంట్ సరిగ్గా అదే విధంగా ప్రవర్తిస్తుంది.
వ్యసనం
మరియు, పైన పేర్కొన్నవన్నీ పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, శాస్త్రవేత్తలు ప్రస్తుత బలం, నిరోధకత మరియు వేడి మొత్తం మధ్య ఈ సంబంధాన్ని గుర్తించగలిగారు. ఈ ఆధారపడటాన్ని జౌల్-లెంజ్ చట్టం అని పిలుస్తారు, దీని సూత్రం భౌతిక శాస్త్రవేత్తలందరికీ తెలుసు. 1832-1833లో, రష్యన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఎమిలియస్ లెంట్జ్ మెటల్ కండక్టర్లు వేడికి గురైనప్పుడు, వాటి వాహకత నాటకీయంగా మారుతుందని కనుగొన్నారు. ఇది వాస్తవానికి శాస్త్రవేత్త యొక్క పనిని క్లిష్టతరం చేసింది మరియు ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లను లెక్కించడం కష్టతరం చేసింది.
అదే సమయంలో, యువ శాస్త్రవేత్త ప్రస్తుత బలం మరియు కండక్టర్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత మధ్య బహుశా ఒక రకమైన సంబంధం ఉందని ఆలోచనతో ముందుకు వచ్చారు. అయితే ఏం చేయాలి? ఆ సమయంలో ఖచ్చితమైనవి లేవు విద్యుత్ పరికరాలు, ప్రస్తుత బలం, ప్రతిఘటనను కొలవడానికి అనుమతిస్తుంది, స్థిరమైన EMF యొక్క మూలం కూడా లేదు. ఇది లెంజ్‌ను ఆపలేదు; అతను ఒక ప్రయోగం చేయాలని నిర్ణయించుకున్నాడు.
రష్యన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త యొక్క ప్రయోగాలు
ఈ ప్రయోగం యొక్క సారాంశం చాలా సులభం, తెలివిగల ప్రతిదీ వలె, ఒక పాఠశాల విద్యార్థి కూడా దానిని పునరావృతం చేయగలడు. శాస్త్రవేత్త రూపొందించారు ప్రత్యేక పరికరం, ఇది కండక్టర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి మొత్తాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగపడుతుంది. ఈ పరికరం ఒక సాధారణ పాత్రగా మారింది, దీనిలో లెంజ్ పలుచన ఆల్కహాల్ యొక్క ద్రావణాన్ని పోసి కండక్టర్‌ను ఉంచాడు - ప్లాటినం వైర్, దీనికి విద్యుత్ ప్రవాహం సరఫరా చేయబడింది.
పరికరం సృష్టించబడిన తర్వాత, శాస్త్రవేత్త ప్రయోగాలు చేయడం ప్రారంభించాడు. అతను పాత్రలోని ఆల్కహాల్‌ను 10 o C వరకు వేడి చేయడానికి అవసరమైన ఖచ్చితమైన సమయాన్ని కొలిచాడు. దీని కోసం చాలా నెలలు మాత్రమే కాదు, సంవత్సరాలు కూడా గడిపారు. మరియు 1843 లో, 10 సంవత్సరాల తరువాత, ఒక చట్టం ప్రచురించబడింది, దీని సారాంశం ఏమిటంటే కరెంట్ ద్వారా కండక్టర్ యొక్క వేడిని వేడి చేయడానికి ఉపయోగించే కరెంట్ యొక్క వర్గానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
జౌల్ మరియు లెంజ్
కానీ అది అక్కడ లేదు! ఇది చాలా సంవత్సరాల క్రితం మారుతుంది ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్తజేమ్స్ ప్రెస్కాట్ జూల్ ఇలాంటి ప్రయోగాలను నిర్వహించాడు మరియు ఇప్పటికే తన పరిశీలనలను ప్రచురించాడు. నేనేం చేయాలి? లెంజ్ వదులుకోలేదు మరియు జౌల్ యొక్క పనిని జాగ్రత్తగా అధ్యయనం చేశాడు మరియు వారు అదే ప్రయోగాలు చేసినప్పటికీ, లెంజ్ యొక్క ప్రయోగాలు చాలా ఖచ్చితమైనవని నిర్ధారణకు వచ్చారు. దీనికి సంబంధించి సైన్స్ కమ్యూనిటీజూల్ యొక్క పనికి లెంజ్ సవరణలు జోడించబడ్డాయి మరియు ఈ చట్టం జూల్-లెంజ్ చట్టంగా పిలువబడింది. చట్టం యొక్క గణిత సూత్రీకరణ ఇలా కనిపిస్తుంది:
Q = I *U*t, ఎక్కడ:
- I - ప్రస్తుత బలం, A;
- U - వోల్టేజ్, V;
- t అనేది కండక్టర్ ద్వారా కరెంట్ వెళ్ళడానికి పట్టే సమయం, s.
చట్టం ఈ విధంగా ఉంటుంది: విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహించే కండక్టర్‌లో విడుదలయ్యే ఉష్ణ శక్తి మొత్తం ప్రస్తుత బలం, వోల్టేజ్ మరియు కండక్టర్ గుండా కరెంట్ వెళ్ళే సమయానికి సమానం.
ఓం యొక్క చట్టం
అయితే, ఈ ప్రకటన ఎప్పుడూ నిజమేనా? మీరు ఓం యొక్క నియమాన్ని ఉపయోగించి దాన్ని పొందేందుకు ప్రయత్నించవచ్చు. దీనిని బట్టి చూస్తే, U = I*R, ఇక్కడ R అంటే రెసిస్టెన్స్, ఓం.
ఓం యొక్క నియమాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుని, మీరు Q = I*U*t = I 2 *R*t సూత్రంలో విలువను ప్రత్యామ్నాయం చేయవచ్చు. దీని నుండి మనం వేడి మొత్తం నేరుగా కండక్టర్ యొక్క ప్రతిఘటనపై ఆధారపడి ఉంటుందని నిర్ధారించవచ్చు. జూల్-లెంజ్ చట్టం కోసం కూడా ఈ ప్రకటన నిజం అవుతుంది: I = Q = I*U*t.
మూడు సూత్రాలు సరైనవి, కానీ Q = I 2 *R*t అన్ని పరిస్థితులకు నిజం అవుతుంది. మిగిలిన రెండు కూడా సరైనవే, కానీ కొన్ని పరిస్థితులలో.
కండక్టర్లు
ఇప్పుడు కండక్టర్ల గురించి. ప్రారంభంలో, వారి ప్రయోగాలలో, జూల్ మరియు లెంజ్ పైన పేర్కొన్న విధంగా ప్లాటినం వైర్లను ఉపయోగించారు. అన్ని సారూప్య ప్రయోగాలలో, ఆ కాలపు శాస్త్రవేత్తలు ప్రధానంగా మెటల్ కండక్టర్లను ఉపయోగించారు, ఎందుకంటే అవి చాలా చవకైనవి మరియు స్థిరమైనవి. ఇది ఆశ్చర్యం కలిగించదు, ఎందుకంటే ఇప్పటి వరకు మెటల్ కండక్టర్లు ప్రధాన రకం కండక్టర్లు, అందువల్ల జౌల్-లెంజ్ చట్టం వారికి మాత్రమే వర్తిస్తుందని మొదట్లో నమ్మేవారు. అయితే, ఈ చట్టం మెటల్ కండక్టర్లకు మాత్రమే వర్తిస్తుందని కొంచెం తరువాత కనుగొనబడింది. వారిలో ఎవరికైనా ఇది నిజం. వర్గీకరణ ప్రకారం కండక్టర్లను ఇలా విభజించవచ్చు:
- మెటల్ (రాగి, ఇనుము, వెండి మొదలైనవి). వాటిలో ప్రధాన పాత్ర కండక్టర్ ద్వారా ప్రవహించే ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలు (ఎలక్ట్రాన్లు) ద్వారా ఆడతారు.
- లిక్విడ్. వాటిలో, ఛార్జీల కదలికకు అయాన్లు బాధ్యత వహిస్తాయి - ఇవి చాలా ఎక్కువ లేదా చాలా తక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు ఉండే అణువులు.
- వాయువు. వారి ప్రత్యర్ధుల వలె కాకుండా, అటువంటి కండక్టర్లలో ప్రస్తుత అయాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు రెండింటి కదలిక ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.
మరియు వ్యత్యాసాలు ఉన్నప్పటికీ, ఏ సందర్భంలోనైనా, ప్రస్తుత లేదా ప్రతిఘటన పెరుగుతుంది, వేడి మొత్తం కూడా పెరుగుతుంది.
ఇతర భౌతిక శాస్త్రవేత్తలచే చట్టం యొక్క దరఖాస్తు
జూల్-లెంజ్ చట్టం యొక్క ఆవిష్కరణ గొప్ప వాగ్దానాన్ని కలిగి ఉంది. అన్నింటికంటే, వాస్తవానికి, ఈ చట్టం వివిధ రకాల విద్యుత్ తాపన పరికరాలు మరియు అంశాలను సృష్టించడం సాధ్యం చేసింది. ఉదాహరణకు, చట్టం కనుగొనబడిన కొద్దిసేపటి తరువాత, శాస్త్రవేత్తలు కొన్ని మూలకాలను వేడి చేసినప్పుడు, అవి మెరుస్తూ ఉంటాయని గమనించారు. వారు వేర్వేరు కండక్టర్లను ఉపయోగించి వారితో ప్రయోగాలు చేయాలని కోరుకున్నారు మరియు 1874 లో, రష్యన్ ఇంజనీర్ అలెగ్జాండర్ నికోలెవిచ్ లోడిగిన్ ఆధునిక ప్రకాశించే దీపాన్ని కనుగొన్నారు, దీని ఫిలమెంట్ టంగ్స్టన్తో తయారు చేయబడింది.
జౌల్-లెంజ్ చట్టం ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో కూడా వర్తించబడుతుంది - ఉదాహరణకు, ఫ్యూజ్‌లను సృష్టించేటప్పుడు. ఫ్యూజ్ అనేది ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ యొక్క ఒక నిర్దిష్ట మూలకం, దీని రూపకల్పన అనుమతించదగిన విలువ కంటే ఎక్కువ విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు (ఉదాహరణకు, షార్ట్ సర్క్యూట్ సమయంలో), అది వేడెక్కుతుంది, కరిగిపోతుంది మరియు శక్తిని తెరుస్తుంది. సర్క్యూట్. వాస్తవంగా ప్రతి ఒక్కరూ కలిగి ఉన్న సాధారణ ఎలక్ట్రిక్ కెటిల్ లేదా మైక్రోవేవ్ ఓవెన్ కూడా ఈ చట్టం ప్రకారం పనిచేస్తుంది.
ముగింపు
ఈ శాస్త్రవేత్తల సహకారాన్ని గుర్తించడం చాలా కష్టం ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్స్మరియు ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్, కానీ ఒక విషయం ఖచ్చితంగా చెప్పవచ్చు - జౌల్-లెంజ్ చట్టం యొక్క ఆవిర్భావం విద్యుత్తుపై ప్రజల అవగాహనను మార్చింది మరియు ప్రస్తుత-వాహక కండక్టర్‌లో విద్యుత్ క్షేత్రం ఏమిటో మరింత నిర్దిష్ట జ్ఞానాన్ని ఇచ్చింది.
నిస్సందేహంగా, ఈ గొప్ప భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్న చట్టం అన్ని విజ్ఞాన శాస్త్రంలో నిర్వచించే దశగా మారింది, మరియు ఈ ఆవిష్కరణకు ధన్యవాదాలు, ఇతర శాస్త్రవేత్తల యొక్క ఇతర ఎక్కువ లేదా తక్కువ గొప్ప విజయాలు తరువాత చేయబడ్డాయి. అన్ని విజ్ఞాన శాస్త్రాలు ఆవిష్కరణలు, కొన్ని పరిష్కరించబడిన మరియు పరిష్కరించని సమస్యలతో ముడిపడి ఉన్నాయి. ఈ ఆర్టికల్‌లో చర్చించిన చట్టం ఒక నిర్దిష్ట మార్గంలో అనేక అధ్యయనాలను ప్రభావితం చేసింది మరియు సైన్స్‌పై చెరగని మరియు చాలా విభిన్నమైన ముద్ర వేసింది.
విషయము:ప్రసిద్ధ రష్యన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త లెంజ్ మరియు ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త జూల్, విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క ఉష్ణ ప్రభావాలను అధ్యయనం చేయడానికి ప్రయోగాలు చేస్తూ, స్వతంత్రంగా జూల్-లెంజ్ చట్టాన్ని రూపొందించారు. ఈ చట్టంకండక్టర్‌లో ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి మొత్తం మరియు ఈ కండక్టర్ గుండా ఒక నిర్దిష్ట వ్యవధిలో విద్యుత్ ప్రవాహం మధ్య సంబంధాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది.
విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క లక్షణాలు
విద్యుత్ ప్రవాహం ఒక మెటల్ కండక్టర్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు, దాని ఎలక్ట్రాన్లు నిరంతరం వివిధ విదేశీ కణాలతో ఢీకొంటాయి. ఇవి సాధారణ తటస్థ అణువులు లేదా ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోయిన అణువులు కావచ్చు. కదిలే ప్రక్రియలో, ఒక ఎలక్ట్రాన్ తటస్థ అణువు నుండి మరొక ఎలక్ట్రాన్‌ను విభజించగలదు. ఫలితంగా, అతని గతి శక్తిపోతుంది, మరియు అణువుకు బదులుగా, సానుకూల అయాన్ ఏర్పడుతుంది. ఇతర సందర్భాల్లో, ఒక ఎలక్ట్రాన్, దీనికి విరుద్ధంగా, సానుకూల అయాన్‌తో కలిసి తటస్థ అణువును ఏర్పరుస్తుంది.
ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అణువుల ఘర్షణ ప్రక్రియలో, శక్తి వినియోగించబడుతుంది, ఇది తరువాత వేడిగా మార్చబడుతుంది. ప్రతిఘటనను అధిగమించాల్సిన అన్ని కదలికలతో నిర్దిష్ట శక్తి యొక్క వ్యయం సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ఈ సమయంలో, ఘర్షణ నిరోధకతను అధిగమించడానికి ఖర్చు చేసిన పని ఉష్ణ శక్తిగా మార్చబడుతుంది.
జూల్ లెంజ్ లా ఫార్ములా మరియు నిర్వచనం
లెంజ్ యొక్క జూల్ చట్టం ప్రకారం, కండక్టర్ గుండా వెళుతున్న విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రస్తుత మరియు ప్రతిఘటన యొక్క వర్గానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉన్న వేడి మొత్తంతో పాటు కండక్టర్ ద్వారా ఈ కరెంట్ ప్రవహించే సమయంతో కూడి ఉంటుంది.
ఫార్ములా రూపంలో, జూల్-లెంజ్ చట్టం వ్యక్తీకరించబడింది క్రింది విధంగా: Q = I 2 Rt, దీనిలో Q విడుదలైన వేడి మొత్తాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, I - , R - కండక్టర్ నిరోధకత, t - సమయ వ్యవధి. "k" విలువ పని యొక్క థర్మల్ సమానతను సూచిస్తుంది మరియు వేడి మొత్తాన్ని కేలరీలలో, కరెంట్‌లో , ఓంలలో ప్రతిఘటనలో మరియు సెకన్లలో సమయాన్ని కొలిచే సందర్భాలలో ఉపయోగించబడుతుంది. సంఖ్యా విలువ k విలువ 0.24, ఇది 1 ఆంపియర్ యొక్క కరెంట్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది 1 ఓం యొక్క కండక్టర్ నిరోధకతతో, 1 సెకనులో 0.24 కిలో కేలరీలకు సమానమైన వేడిని విడుదల చేస్తుంది. అందువల్ల, కేలరీలలో విడుదలయ్యే వేడి మొత్తాన్ని లెక్కించేందుకు, Q = 0.24I 2 Rt సూత్రం ఉపయోగించబడుతుంది.
యూనిట్ల SI వ్యవస్థను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, వేడి మొత్తం జూల్స్‌లో కొలుస్తారు, కాబట్టి జూల్-లెంజ్ చట్టానికి సంబంధించి “k” విలువ 1కి సమానంగా ఉంటుంది మరియు ఫార్ములా ఇలా కనిపిస్తుంది: Q = I 2 Rt. I = U/R ప్రకారం. ఈ ప్రస్తుత విలువను ప్రాథమిక సూత్రంలోకి మార్చినట్లయితే, అది పొందుతుంది తదుపరి వీక్షణ: Q = (U 2 /R)t.
ప్రాథమిక సూత్రం Q = I 2 Rt అనేది సిరీస్ కనెక్షన్ విషయంలో విడుదలయ్యే వేడి మొత్తాన్ని లెక్కించేటప్పుడు ఉపయోగించడానికి చాలా సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది. అన్ని కండక్టర్లలో ప్రస్తుత బలం ఒకే విధంగా ఉంటుంది. అనేక కండక్టర్లు ఒకేసారి సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడినప్పుడు, వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి చాలా వేడిని విడుదల చేస్తుంది, అది కండక్టర్ యొక్క నిరోధకతకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. రాగి, ఇనుము మరియు నికెల్‌తో చేసిన మూడు ఒకేలాంటి వైర్లు సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంటే, అప్పుడు గరిష్ట మొత్తంవేడి చివరిగా విడుదల చేయబడుతుంది. ఇది నికెల్ యొక్క అత్యధిక నిరోధకత మరియు ఈ వైర్ యొక్క బలమైన వేడి కారణంగా ఉంది.
వద్ద సమాంతర కనెక్షన్అదే కండక్టర్లు, వాటిలో ప్రతి విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క విలువ భిన్నంగా ఉంటుంది మరియు చివర్లలో వోల్టేజ్ ఒకే విధంగా ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో, Q = (U 2 /R)t సూత్రం గణనలకు మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది. కండక్టర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి మొత్తం దాని వాహకతకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అందువలన, సంస్థాపనలను లెక్కించేందుకు జూల్-లెంజ్ చట్టం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది విద్యుత్ దీపాలంకరణ, వివిధ తాపన మరియు తాపన పరికరాలు, అలాగే విద్యుత్ శక్తిని వేడిగా మార్చడానికి సంబంధించిన ఇతర పరికరాలు.
జౌల్-లెంజ్ చట్టం. విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క పని మరియు శక్తి
జౌల్-లెంజ్ చట్టం ఒక కండక్టర్‌లో ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ ప్రవహించిన సమయంలో t సమయంలో ప్రతిఘటనతో విడుదలయ్యే వేడిని నిర్ణయిస్తుంది.
Q = a*I*2R*t, ఎక్కడ
Q - విడుదలైన వేడి మొత్తం (జూల్స్‌లో)
a - అనుపాత గుణకం
I - ప్రస్తుత బలం (ఆంపియర్స్‌లో)
R - కండక్టర్ నిరోధకత (ఓంలలో)
t - ప్రయాణ సమయం (సెకన్లలో)
జౌల్-లెంజ్ చట్టం విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రభావంతో కదిలే ఛార్జ్ అని వివరిస్తుంది విద్యుత్ క్షేత్రం. ఈ సందర్భంలో, ఫీల్డ్ పని చేస్తుంది, మరియు ప్రస్తుత శక్తి మరియు శక్తి విడుదల అవుతుంది. ఈ శక్తి నిశ్చల లోహ కండక్టర్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు, అది ఉష్ణ శక్తిగా మారుతుంది, ఎందుకంటే ఇది కండక్టర్‌ను వేడి చేసే లక్ష్యంతో ఉంటుంది.
అవకలన రూపంలో, జూల్-లెంజ్ చట్టం ఇలా వ్యక్తీకరించబడింది భారీ సాంద్రతకండక్టర్‌లోని కరెంట్ యొక్క థర్మల్ పవర్ నిర్దిష్ట విద్యుత్ వాహకత మరియు విద్యుత్ క్షేత్ర బలం యొక్క స్క్వేర్ యొక్క ఉత్పత్తికి సమానంగా ఉంటుంది.
జూల్-లెంజ్ చట్టం యొక్క అప్లికేషన్
ప్రకాశించే దీపాలను 1873 లో రష్యన్ ఇంజనీర్ లోడిగిన్ కనుగొన్నారు. ప్రకాశించే దీపాలలో, విద్యుత్ తాపన పరికరాలలో వలె, జూల్-లెంజ్ చట్టం వర్తిస్తుంది. వారు హీటింగ్ ఎలిమెంట్‌ను ఉపయోగిస్తారు, ఇది అధిక నిరోధక కండక్టర్. ఈ మూలకం కారణంగా, ప్రాంతంలో స్థానికీకరించిన ఉష్ణ విడుదలను సాధించడం సాధ్యమవుతుంది. పెరుగుతున్న నిరోధకత, కండక్టర్ యొక్క పొడవును పెంచడం లేదా నిర్దిష్ట మిశ్రమాన్ని ఎంచుకోవడంతో వేడి ఉత్పత్తి కనిపిస్తుంది.శక్తి నష్టాలను తగ్గించడం అనేది జూల్-లెంజ్ చట్టం యొక్క దరఖాస్తులో ఒకటి.
విద్యుత్తు యొక్క ఉష్ణ ప్రభావం శక్తి నష్టానికి దారితీస్తుంది. విద్యుత్‌ను ప్రసారం చేసేటప్పుడు, ప్రసారం చేయబడిన శక్తి వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్‌పై సరళంగా ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు తాపన శక్తి కరెంట్‌పై చతుర్భుజంగా ఆధారపడి ఉంటుంది, కాబట్టి మీరు విద్యుత్ సరఫరా చేసే ముందు కరెంట్‌ను తగ్గించేటప్పుడు వోల్టేజ్‌ను పెంచినట్లయితే, అది మరింత లాభదాయకంగా ఉంటుంది. కానీ వోల్టేజ్ పెరుగుదల విద్యుత్ భద్రతలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది. విద్యుత్ భద్రత స్థాయిని పెంచడానికి, నెట్వర్క్లో వోల్టేజ్ పెరుగుదల ప్రకారం లోడ్ నిరోధకత పెరుగుతుంది.
అలాగే, జౌల్-లెంజ్ చట్టం సర్క్యూట్ల కోసం వైర్ల ఎంపికను ప్రభావితం చేస్తుంది. వైర్లు తప్పుగా ఎంపిక చేయబడితే, కండక్టర్, అలాగే అది చాలా వేడిగా మారుతుంది. కరెంట్ గరిష్ట స్థాయికి మించి ఉన్నప్పుడు ఇది జరుగుతుంది చెల్లుబాటు అయ్యే విలువలుమరియు చాలా శక్తి విడుదల అవుతుంది. వైర్ల సరైన ఎంపికతో, దానిని అనుసరించడం విలువ నియంత్రణ పత్రాలు.
మూలాలు:
కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ మధ్య నేరుగా అనుపాత సంబంధం ఉంది, ఓం యొక్క చట్టం ద్వారా వివరించబడింది. ఈ చట్టం ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లోని ఒక విభాగంలో కరెంట్, వోల్టేజ్ మరియు రెసిస్టెన్స్ మధ్య సంబంధాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.
సూచనలు
కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ గుర్తుంచుకోండి.
- ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ అనేది చార్జ్డ్ పార్టికల్స్ (ఎలక్ట్రాన్లు) యొక్క ఆర్డర్ ప్రవాహం. కోసం పరిమాణీకరణనేను ఉపయోగించిన పరిమాణాన్ని ప్రస్తుత బలం అంటారు.
- వోల్టేజ్ U అనేది ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ యొక్క ఒక విభాగం యొక్క చివర్లలో సంభావ్య వ్యత్యాసం. ఈ వ్యత్యాసమే ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవహించే ద్రవంలా కదిలేలా చేస్తుంది.
ప్రస్తుత బలం ఆంపియర్లలో కొలుస్తారు. ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లలో, ప్రస్తుత బలం ఒక అమ్మీటర్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. వోల్టేజ్ యొక్క యూనిట్ , మీరు వోల్టమీటర్ ఉపయోగించి సర్క్యూట్లో వోల్టేజ్ని కొలవవచ్చు. సరళమైన వాటిని సేకరించండి విద్యుత్ వలయంప్రస్తుత మూలం, రెసిస్టర్, అమ్మీటర్ మరియు వోల్టమీటర్ నుండి.
ఒక సర్క్యూట్ మూసివేయబడినప్పుడు మరియు దాని ద్వారా కరెంట్ ప్రవహించినప్పుడు, పరికరం రీడింగులను రికార్డ్ చేయండి. ప్రతిఘటన యొక్క చివర్లలో వోల్టేజ్ని మార్చండి. వోల్టేజ్ పెరిగేకొద్దీ అమ్మీటర్ రీడింగ్ పెరుగుతుందని మీరు చూస్తారు మరియు దీనికి విరుద్ధంగా. ఈ అనుభవం ప్రత్యక్షంగా చూపిస్తుంది అనుపాత ఆధారపడటంకరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ మధ్య.
జూల్-లెంజ్ చట్టం మరియు దాని అప్లికేషన్‌ను చూద్దాం.
విద్యుత్ ప్రవాహం కండక్టర్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు, అది వేడెక్కుతుంది. విద్యుత్ క్షేత్రం ప్రభావంతో కదులుతున్న ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావణాలలో లోహాలలోని ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు కండక్టర్ల అణువులు లేదా పరమాణువులతో ఢీకొని వాటి శక్తిని వాటికి బదిలీ చేయడం వలన ఇది జరుగుతుంది. అందువలన, కరెంట్ ద్వారా పని చేసినప్పుడు పెరుగుతుంది అంతర్గత శక్తికండక్టర్ , ఇది కొంత మొత్తంలో వేడిని విడుదల చేస్తుంది, పనికి సమానంకరెంట్, మరియు కండక్టర్ వేడెక్కుతుంది: Q = A లేదా Q = IUt .
పరిగణలోకి U = IR , ఫలితంగా మేము సూత్రాన్ని పొందుతాము:
Q = I 2 Rt, ఎక్కడ
ప్ర
- విడుదలైన వేడి మొత్తం (జూల్స్‌లో)
I
- ప్రస్తుత బలం (ఆంపియర్లలో)
ఆర్
- కండక్టర్ నిరోధకత (ఓంలలో)
t
- ప్రయాణ సమయం (సెకన్లలో)
జౌల్-లెంజ్ చట్టం : కరెంట్-వాహక కండక్టర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి మొత్తం కరెంట్ యొక్క స్క్వేర్ యొక్క ఉత్పత్తికి సమానంగా ఉంటుంది, కండక్టర్ యొక్క నిరోధకత మరియు కరెంట్ ప్రయాణించే సమయం.
జూల్-లెంజ్ చట్టం ఎక్కడ వర్తిస్తుంది?
1. ఉదాహరణకు, లో ప్రకాశించే దీపములు మరియు లోపల విద్యుత్ తాపన పరికరాలు జూల్-లెంజ్ చట్టం వర్తిస్తుంది. వారు హీటింగ్ ఎలిమెంట్‌ను ఉపయోగిస్తారు, ఇది అధిక నిరోధక కండక్టర్. ఈ మూలకం కారణంగా, ఒక నిర్దిష్ట ప్రాంతంలో స్థానికీకరించిన ఉష్ణ విడుదలను సాధించడం సాధ్యమవుతుంది. పెరుగుతున్న నిరోధకత, కండక్టర్ యొక్క పొడవును పెంచడం లేదా నిర్దిష్ట మిశ్రమాన్ని ఎంచుకోవడంతో వేడి ఉత్పత్తి కనిపిస్తుంది.
2. జూల్-లెంజ్ చట్టం యొక్క దరఖాస్తు రంగాలలో ఒకటి శక్తి నష్టాల తగ్గింపు . విద్యుత్తు యొక్క ఉష్ణ ప్రభావం శక్తి నష్టానికి దారితీస్తుంది. విద్యుత్‌ను ప్రసారం చేసేటప్పుడు, ప్రసారం చేయబడిన శక్తి వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్‌పై సరళంగా ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు తాపన శక్తి కరెంట్‌పై చతుర్భుజంగా ఆధారపడి ఉంటుంది, కాబట్టి మీరు విద్యుత్ సరఫరా చేసే ముందు కరెంట్‌ను తగ్గించేటప్పుడు వోల్టేజ్‌ను పెంచినట్లయితే, అది మరింత లాభదాయకంగా ఉంటుంది. కానీ వోల్టేజ్ పెరుగుదల విద్యుత్ భద్రతలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది. విద్యుత్ భద్రత స్థాయిని పెంచడానికి, నెట్వర్క్లో వోల్టేజ్ పెరుగుదల ప్రకారం లోడ్ నిరోధకత పెరుగుతుంది.
3. అలాగే, జూల్-లెంజ్ చట్టం ప్రభావితం చేస్తుంది సర్క్యూట్ల కోసం వైర్ల ఎంపిక . ఎందుకంటే వైర్లు తప్పుగా ఎంపిక చేయబడితే, కండక్టర్ చాలా వేడిగా మారవచ్చు మరియు మంటలు రావచ్చు. కరెంట్ గరిష్టంగా అనుమతించదగిన విలువలను మించినప్పుడు మరియు ఎక్కువ శక్తి విడుదలైనప్పుడు ఇది సంభవిస్తుంది.