Способ демонстрации закона джоуля в дифференциальной форме



Способ демонстрации закона джоуля в дифференциальной форме
Способ демонстрации закона джоуля в дифференциальной форме

 


Владельцы патента RU 2616442:

Ершов Альберт Петрович (RU)

Изобретение относится к лекционным демонстрационным устройствам, обеспечивающим наглядность при изучении раздела электричества в курсе общей физики. Способ лекционной демонстрации дифференциальной формы закона Джоуля включает пропускание тока через однородный проводник, площадь сечения которого изменяется по его длине, и регистрацию наибольшего нагревания проводника в месте его наименьшего сечения. Техническим результатом изобретения является демонстрация действия закона Джоуля в дифференциальной форме. 1 ил.

 

Изобретение относится к лекционным демонстрационным устройствам, обеспечивающим наглядность при изучении раздела электричества в курсе общей физики университетов.

Закон Джоуля (Джоуля-Ленца) в интегральной форме определяет количество теплоты Q, выделяющееся при прохождении тока I через сопротивление R за время t

Q=I2⋅R⋅t.

Существует много различных демонстраций интегральной формы этого закона (CN 102693664, CN 103456211, CN 103839464).

Техническим результатом изобретения является демонстрация действия закона Джоуля в дифференциальной форме.

Указанный технический результат достигается тем, что способ лекционной демонстрации дифференциальной формы закона Джоуля включает пропускание тока через однородный проводник, площадь сечения которого изменяется по его длине, и регистрацию наибольшего нагревания проводника в месте его наименьшего сечения.

Закон Джоуля в дифференциальной форме определяет тепловую энергию, выделяющуюся в данной точке (данном месте) проводника с током. По закону Джоуля в дифференциальной форме удельная тепловая мощность w в данной точке проводника пропорциональна удельному сопротивлению проводника ρ и квадрату плотности тока j в данной точке.

w=ρ⋅j2

При прохождении постоянного или переменного тока I по проводнику из однородного вещества, площадь сечения которого изменяется по длине проводника, наибольшее выделение тепловой энергии будет наблюдаться в местах наименьшего поперечного сечения проводника S, а средняя плотность тока j=I/S будет наибольшей. Значительное нагревание проводника в месте его наименьшего поперечного сечения S является прямым экспериментальным подтверждением и наглядной демонстрацией дифференциальной формы закона Джоуля (Джоуля-Ленца). Нагревание в месте наименьшего поперечного сечения можно показать изменением цвета проводника, окрашенного изменяющей цвет краской, термопарой или каким-либо другим способом.

На рисунке изображен проводник 1 с изменяющимся по его длине сечением S. Проводник подключается к источнику постоянного или переменного напряжения 2. Нагревание в наименьшем сечении проводника можно показать на демонстрационном микроамперметре 4, подсоединенном к дифференциальной термопаре 3. Один из контактов термопары располагается вблизи наименьшего поперечного сечения проводника.

Предлагаемый метод лекционной демонстрации закона Джоуля в дифференциальной форме обладает новизной, обеспечивает наглядность демонстрации закона, не сложен при изготовлении в лабораторных и промышленных условиях приборов, демонстрирующих этот закон.

Способ лекционной демонстрации дифференциальной формы закона Джоуля, включающий пропускание тока через однородный проводник, площадь сечения которого изменяется по его длине, и регистрацию наибольшего нагревания проводника в месте его наименьшего сечения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной и учебной техники и может быть использовано для изучения явлений электромагнетизма. По периметру диэлектрического диска впрессованы полые металлические цилиндрики, отверстие их обращено наружу.

Изобретение относится к моделированию промышленных процессов. Устройство для моделирования электровоза переменного тока, подключенного между контактной сетью и рельсом, содержит первый линейный резистор и параллельно ему включенную цепь с последовательно соединенными индуктивной катушкой и первым нелинейным резистором.

Изобретение относится к наглядным пособиям для изучения электронного состояния поверхности металлов. Пластину из исследуемого металла приводят в контакт с ионной жидкостью, изменяют потенциал пластины относительно электрода сравнения, регистрируют первую и вторую производные поверхностного натяжения исследуемого металла по поверхностной плотности заряда.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для воспроизведения импульсного магнитного поля разрядов молнии при испытаниях технических систем на воздействие близких ударов молнии.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в возможности выявления физической структуры и поведения магнитного поля между магнитными полюсами, один из которых вращается относительно другого.

Изобретение относится к физике магнитного поля, создаваемого магнитными системами, полюсы которых взаимно перемещаются. Технический результат состоит в исследовании распределения угловых скоростей вращающегося магнитного поля в различных сечениях магнитного зазора при взаимном перемещении магнитных полюсов относительно друг друга.

Изобретение относится к области образования и наглядных учебных пособий, в частности, к наглядным пособиям для демонстрации принципа работы одиночного тросового молниеотвода.

Изобретение относится к стендам для лабораторных работ, применяемым при обучении студентов, изучающих дисциплину «Электротехнология». Автоматизированный тепловой пункт (устройство преобразования электрической энергии в тепловую), содержит параллельно соединенные между собой тэновый, электродный и вихревой подогреватели воды, отопительный прибор, бойлер со змеевиком, насос, термодатчики, щит управления, расходомер, систему трубопроводов, при этом в него введены электромагнитные клапаны, программируемый контроллер для управления и регулирования режимами нагрева, бойлер выполнен сообщающимся с атмосферой для осуществления процесса тепломассообмена, сборка всех элементов выполнена с использованием резьбовых соединений предусматривающее возможность введения в процесс новых элементов.

Изобретение относится к электродинамике и и может быть использовано для экспериментальной проверки эффекта возбуждения вихревого электрического поля при движении магнитного поля, создаваемого движением постоянного магнита.

Изобретение относится к учебным пособиям по физике. Стержень с грузом установлен с возможностью совершать колебательные движения в вертикальной плоскости.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. На прямоугольном планшете уложены два прямоугольных листа и два фигурных листа электропроводящей бумаги (ЭПБ) с прямолинейной границей между двумя областями с различными удельными электрическими сопротивлениями. На противоположных горизонтальных сторонах первого прямоугольного листа ЭПБ установлены параллельно длинные металлические электроды. На противоположных вертикальных сторонах второго прямоугольного листа ЭПБ установлены параллельно короткие металлические электроды. На верхней и нижней сторонах первого фигурного листа ЭПБ установлены фигурные металлические электроды. На левой и правой сторонах второго фигурного листа ЭПБ установлены прямые металлические электроды. Все первые металлические электроды соединены с плюсовой клеммой источника постоянного тока, а вторые электроды - с соответствующими контактами переключателя. С минусовой клеммой источника постоянного тока соединен один концевой контакт реостата, а подвижный его контакт - с общим контактом переключателя. Для переноса координат зонда с листа ЭПБ на документальный лист введен прямоугольный треугольник из диэлектрика. Техническим результатом изобретения является возможность моделирования электростатического поля на границе раздела двух диэлектриков. 4 ил.
Наверх