Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wanneer stroom door een geleider gaat, wat maakt de warmte op?

De warmte die in een geleider wordt gegenereerd wanneer de stroom erdoorheen gaat, is te wijten aan de weerstand van de dirigent. Hier is een uitsplitsing:

* Elektronenbotsingen: Elektronen die de stroom dragen, botsen constant met de atomen binnen het materiaal van de geleider. Deze botsingen brengen energie over van de bewegende elektronen naar de atomen, waardoor hun trillingen worden vergroot.

* Verhoogde vibratie =warmte: Deze verhoogde trillingen van atomen is wat we als warmte beschouwen. Hoe meer botsingen er zijn, hoe meer energie wordt overgedragen en hoe heter de geleider krijgt.

* Weerstand: De weerstand van een geleider is een maat voor hoe moeilijk het is voor elektronen om er doorheen te stromen. Hogere weerstand betekent meer botsingen, meer energieoverdracht en dus meer hitte gegenereerd.

Hier is een vereenvoudigde analogie:

Stel je elektronen voor als kleine ballen die door een doolhof rollen. De muren van het doolhof vertegenwoordigen de atomen van de geleider. Hoe ingewikkelder het doolhof (hogere weerstand), hoe meer botsingen de ballen zullen hebben als ze proberen te navigeren, wrijving en warmte genereren.

Belangrijke factoren die de opwekking van warmte beïnvloeden:

* stroom: Hogere stroom betekent meer elektronen stromen, wat leidt tot meer botsingen en meer warmte.

* Weerstand: Hogere weerstand betekent meer botsingen en meer warmte.

* tijd: Hoe langer de stroom stroomt, hoe meer warmte wordt gegenereerd.

formule:

De hitte die in een geleider wordt gegenereerd, wordt berekend met behulp van de wet van Joule:

warmte (q) =i²rt

Waar:

* i is de stroom (in ampère)

* r is de weerstand (in ohm)

* t is de tijd (in seconden)

Deze formule toont de directe relatie tussen stroom, weerstand, tijd en de gegenereerde warmte.