Die Gesetze von Joule sind ein Paar von Gesetzen bezüglich der Hitze, die durch einen Strom und die Energieabhängigkeit eines idealen Benzins zu diesem des Drucks, des Volumens und der Temperatur beziehungsweise erzeugt ist. Sie werden nach James Prescott Joule genannt.

Das erste Gesetz des Joules, auch bekannt als die Joule-Wirkung, sind ein physisches Gesetz, das die Beziehung zwischen der Hitze ausdrückt, die durch den Strom erzeugt ist, der durch einen Leiter fließt. Joule hat dieses Phänomen in den 1840er Jahren studiert. Es wird als ausgedrückt:

:

wo die Hitze ist, die durch einen unveränderlichen Strom erzeugt ist, der durch einen Leiter des elektrischen Widerstands einige Zeit fließt. Wenn Strom, Widerstand und Zeit in Ampere, Ohm, und Sekunden beziehungsweise ausgedrückt werden, ist die Einheit dessen das Joule. Das erste Gesetz des Joules wird manchmal das Gesetz des Joules-Lenz genannt, seitdem es später von Heinrich Lenz unabhängig entdeckt wurde. Die Heizungswirkung von Leitern, die Ströme tragen, ist als Ohmsche Heizung bekannt.

Das zweite Gesetz des Joules stellt fest, dass die innere Energie eines idealen Benzins seines Volumens und Drucks unabhängig ist, nur von seiner Temperatur abhängend.

Beziehung zum Gesetz des Ohms

Im Zusammenhang von widerspenstigen Stromkreisen und im Licht der Bewahrung der Energie und des elektrischen Potenzials sind das erste Gesetz des Joules und das Gesetz des Ohms gleichwertig und von einander ableitbar (wie erklärt, durch James Clerk Maxwell 1881,

durch Mascart 1883, und durch Oliver Heaviside 1894), obwohl sie unabhängig und experimentell entdeckt wurden, bevor wurden die Begriffe der Bewahrung der Energie und des elektrischen Potenzials gut entwickelt.

Das erste Gesetz des Joules stellt fest, dass die Rate der Hitzeverschwendung in einem widerspenstigen Leiter zum Quadrat des Stroms dadurch und zu seinem Widerstand proportional ist. D. h. die Macht, die in einem Widerstand, in Bezug auf den Strom dadurch und seinen Widerstand zerstreut ist, ist:

Joule hat dieses Ergebnis experimentell 1841 mit einem Wärmemengenzähler erreicht, um Hitze und ein Galvanometer zu messen, um Strom mit einer Vielfalt von widerspenstigen Stromkreisen zu messen.

Das Gesetz gilt für jeden Stromkreis, der dem Gesetz des Ohms folgt, d. h. der einen Strom führt, der zur Stromspannung darüber, oder gleichwertig proportional ist, der durch einen Widerstand charakterisiert werden kann. Das Gesetz des Ohms stellt fest, dass für eine Stromspannung V über einen Stromkreis des Widerstands R der Strom sein wird:

Durch das Auswechseln gegen diese Formel den Strom in einen oder beide Faktoren des Stroms im Gesetz des Joules kann die zerstreute Macht in den gleichwertigen Formen geschrieben werden:

Die Beziehung ist wirklich allgemein anwendbarer entweder als das Gesetz des Joules oder als das Gesetz des Ohms, weil es die sofortige Macht vertritt, die auf einen Stromkreis mit der Stromspannung V darüber und dem Strom I darin wird anwendet, ob der Stromkreis widerspenstig ist oder nicht. In der Kombination entweder mit dem Gesetz des Ohms oder mit dem Gesetz des Joules kann es verwendet werden, um den anderen abzuleiten.

Da die durch einen Widerstand zerstreute Macht der Betrag der Energie verwendet (elektrische Arbeit angewandt) pro Einheitszeit ist, ist die Gesamtenergie verbraucht und ausschweifend rechtzeitig t:

Hydraulische Entsprechung

Im Energiegleichgewicht des Grundwasser-Flusses (sieh auch das Gesetz von Darcy), wird eine hydraulische Entsprechung vom Gesetz des Joules verwendet:

wo:

: = Verlust der Wasserkraft wegen der Reibung des Flusses in - Richtung pro Einheit der Zeit (M/Tag) - vergleichbar mit

: = überfluten Geschwindigkeit in - Richtung (M/Tag) - vergleichbar mit

: = hydraulisches Leitvermögen des Bodens (M/Tag) - das hydraulische Leitvermögen ist zum hydraulischen Widerstand umgekehrt proportional, der sich mit vergleicht

Siehe auch

• Peltier-Seebeck Wirkung
• Elektrisch heating#Mathematical Analyse
• Das Gesetz des Ohms

Referenzen