« 
 »
02 02 2015

Ηλεκτρική ενέργεια

Αναρτήθηκε από Παναγιώτης Κουτεντάκης στο Φυσική Γ' Γυμνασίου

Ηλεκτρική ενέργεια

 

Η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται μέσω του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από τα ηλεκτρικά κυκλώματα.

Λόγω της αντίστασης όλες οι ηλεκτρικές συσκευές θερμαίνονται όταν διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα.

 

Φαινόμενο Τζάουλ (Joule)

Σε έναν αντιστάτη η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική κι εκλύεται στο περιβάλλον.

Η μεταβολή της θερμικής ενέργειας ενός αντιστάτη δίνεται από τον τύπο:

    \[ Q = I^2 \cdot R \cdot t\]

 

Εφαρμογές φαινομένου

Λαμπτήρες πυρακτώσεως

 

(Περισσότερα για λαμπτήρες στο παρακάτω βίντεο)

 

Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως  στηρίζονται στο φαινόμενο Τζάουλ. Στα άκρα ενός σύρματος από βολφράμιο (δύστηκτο μέταλλο) εφαρμόζεται κατάλληλη τάση, έτσι ώστε το σύρμα να θερμανθεί αρκετά (2000οC περίπου) και να αρχίσει να φωτοβολεί. Επειδή τα μέταλλα σε υψηλή θερμοκρασία οξειδώνονται  εύκολα η όλη διάταξη μπαίνει μέσα σε ένα γυάλινο θόλο μέσα από τον οποίο αφαιρείται ο αέρας και προστίθεται ένα αδρανές αέριο.

 

Θερμοσίφωνας & Ηλεκτρική κουζίνα

Αποτελούνται από αντιστάτες οι οποίοι θερμαίνονται όταν διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα. Έτσι ζεσταίνουν το νερό ή τα μάτια της κουζίνας και τον φούρνο αντίστοιχα.

 

 

Τηκόμενες Ασφάλειες

 Οι τηκόμενες ασφάλειες είναι ηλεκτρικοί διακόπτες τους οποίους χρησιμοποιούμε σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα για να το προστατεύσουμε σε περίπτωση βραχυκυκλώματος.

Βραχυκύκλωμα έχουμε όταν ενωθούν τα άκρα μίας πηγής με αγωγό πολύ μικρής αντίστασης (οπότε και η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα γίνεται πολύ μεγάλη).

Οι τηκόμενες ασφάλειες, περιέχουν ένα λεπτό εύτηκτο σύρμα, το οποίο λιώνει σε περίπτωση που υπερθερμανθεί, λόγω της μεγάλης έντασης του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα. Όταν λιώσει το σύρμα, το κύκλωμα ανοίγει και έτσι προστατεύονται οι συσκευές.

 

Ενέργεια και Ισχύς Ηλεκτρικού Ρεύματος

Ενέργεια

Γνωρίζουμε ότι η ηλεκτρική ενέργεια που προσφέρει μία πηγή ή καταναλώνει μία συσκευή δίνεται από τον τύπο:

(1)   \begin{equation*} E = q \cdot V \end{equation*}

Επίσης από τον ορισμό της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος, αν λύσουμε ως προς q προκύπτει ότι:

(2)   \begin{equation*} q = I \cdot t \end{equation*}

Αντικαθιστώντας στη σχέση (1) το φορτίο από τη σχέση (2) προκύπτει:

(3)   \begin{equation*} E = V \cdot I \cdot t \end{equation*}

Από την παραπάνω σχέση προκύπτει επίσης ότι:

    \[ 1J = 1V \cdot A \cdot s \]

 

Ισχύς

Γνωρίζουμε από την φυσική της Β γυμνασίου ότι η ισχύς ορίζεται ως το πηλίκο της ενέργειας (Ε) που παράγεται η καταναλώνεται σε κάποιο χρονικό διάστημα (t) προς το χρονικό διάστημα αυτό.

(4)   \begin{equation*} P = \frac{E}{t} \end{equation*}

Αντικαθιστώντας την ενέργεια στην σχέση (4) την ενέργεια από την σχέση (3) προκύπτει:

(5)   \begin{equation*} P=\frac{E}{t} \Longrightarrow P = \frac{V\cdot I \cdot t}{t} \Longrightarrow P = V\cdot I \end{equation*}

Μονάδα μέτρησης της ισχύος είναι το Βατ (Watt) που συμβολίζεται με W

    \[ 1W = 1\frac{J}{s} \hspace{3mm} \acute{\eta} \hspace{3mm} 1W = 1V\cdot A \]

 

CC BY-NC-SA 4.0 Αυτή η εργασία έχει άδεια χρήσης Creative Commons -Αναφορά Δημιουργού – Μη Εμπορική Χρήση – Παρόμοια Διανομή4.0.

Το άρθρο δημοσιεύτηκε Δευτέρα 2 Φεβρουαρίου 2015 στις 21:09 στην κατηγορία Φυσική Γ' Γυμνασίου. Μπορείς να παρακολουθείς τα σχόλια χρησιμοποιώντας το RSS 2.0 feed. Τα σχόλια και τα pings δεν επιτρέπονται.

Τα σχόλια είναι κλειστά.
Αλλαγή μεγέθους γραμματοσειράς
Αντίθεση
Accessibility by WAH
Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων