В начало на лист изменений

 

 

 

Томсона эффект. 1856

 

Термоэлектрический.

 

выделение или поглощение теплоты в проводнике с током, вдоль к-рого имеется градиент темп-ры, происходящее помимо выде­ления джоулевой теплоты. Теплота Томсона Qs пропорц. силе тока I, времени t и перепаду темп-ры (Т1-Т2): Qs=S(I1-I2)It. Коэфф. Томсона S — хар-ка проводника. Т. э. предсказан в 1856 англ. физиком У. Томсоном (лорд Кельвин) и установлен экспери­ментально франц. физиком Леру и др.

Согласно теории Томсона, уд. термоэдс пары проводников связана с их коэфф. S1 и S2 соотношением: da/dT=(S1-S2)/T, где a — коэфф. Зеебека (см. Зеебека эффект).

Если вдоль проводника, по к-рому протекает ток, существует градиент темп-ры, причём направление тока со­ответствует движению эл-нов от горя­чего конца к холодному, то при пере­ходе из более нагретого участка в бо­лее холодный эл-ны тормозятся и пере­дают избыточную энергию окружаю­щим атомам (выделяется теплота); при обратном направлении тока эл-ны, пе­реходя из более холодного участка в более горячий, ускоряются полем термоэдс и пополняют свою энергию за счёт энергии окружающих атомов (теп­лота поглощается). Этим и объясняется (в первом приближении) Т. э.

 

Приведем сам закон Джоуля Ленца:

Если обе части формулы

RI = U,

выражающей закон Ома для однородного участка цепи с сопротивлением R, умножить на IΔt, то получится соотношение

RI2Δt = UIΔt = ΔA.

Это соотношение выражает закон сохранения энергии для однородного участка цепи.

 

Работа ΔA электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло ΔQ, выделяющееся на проводнике.

ΔQ = ΔA = RI2Δt.

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца.

 

 

Вопрос:   учитывает ли Закон Джоуля-Ленца затраты на создание проводником магнитного поля?  Данный факт, что любой проводник при прохождении электрического тока создает вокруг себя магнитное поле неоспорим, и не может подвергаться сомнению. Возникает недоумение, куда соотносить затраты энергии на его создание? В современной электродинамике получается, что никакой энергии не затрачивается. При том при всем существует формула от Максвелла с энергией магнитного поля.

Q=Li2/2

 

Эта формула получена следующим образом

 B = μ0In,   индукция для соленоида,  n-число витков

Φ = B·S·N = μ0n2Sl.   магнитный поток, S-площадь, l-длина

L = μ0n2Sl = μ0n2V,  индуктивность соленоида,  V-объем

  Eинд=EL=-dФ/dt=-LdI/dt ,   эдс самоиндукции

,     I= EL /R=-LdI/Rdt       ток

 

Из закона сохранения энергии следует, что вся энергия, запасенная в катушке, выделится в виде джоулева тепла. Если обозначить через R полное сопротивление цепи, то за время Δt выделится количество теплоты

             ΔQ = I2RΔt.

 

ΔQ = –LIΔI = –Φ(II.,  и после интегрирования по току

 

Q=Li2/2        полная энергия, запасенная в соленоиде

 

 

Но проводник с током, как его в виток не превращай, все равно останется проводом, следовательно, это справедливо и для линейного проводника при n=1.

 

Количество тепла и в прямом проводе зависит от его индуктивности.

Получаем рекурсию,  так как имеется формула

 

 

B = μ0I,  

Но существует достаточно некорректная формула для модуля индукции линейного проводника с током

  В= μ0I/2pR,   R – расстояние от проводника

 

Здесь не учтена длина проводника. Вроде как? Подразумевается, что это для двух одинаковых токов, но тогда будет I2.

Она получена отсечением взаимодействия со вторым проводником из закона Ампера

  F= μ0I1I2dL/2pR

 

Получается непонятный  множитель по сути дела  превращающий предыдущую формулу в абсурдизм.

С одной стороны  индукция зависит от расстояния.  С другого нет….   Как хочешь? так и выбирай.

 

 

 

 

ОТВЕТ:  Учитывает.  Тогда должна быть пропорциональная зависимость между выделением тепла и энергией потраченной на создание поля. Это наиболее вероятное предположение, поскольку ток по закону Ома зависит от полного сопротивления проводника. В противном случае не выполнялся бы закон Ома и отсутствовала бы  линейная прямо пропорциональная зависимость выделения тепла от сопротивления.

Тогда следует уточнить что в  работу электрического тока входят и затраты на рассеянное проводом излучения (электромагнитного), хотя и тепловое тоже электромагнитной природы – ИК. Так что это и все излучение, что не входит в инфракрасный спектр.

Каким образом можно учесть эти дополнительные затраты. Дело сложное и заключается в том, что само тепло уже входит в состав комплексного электромагнитного излучения.

Надо  записывать закон следующим образом

Полная работа электрического тока электрического тока эквивалентна полному сопротивлению.

Тогда сопротивление является результатом рассеяния электрического тока

При прохождении тока в проводнике.

 

Такое заявление о дополнении теплоты никак не комментируется и воспринимается как должное. Хотя  эта формула ни в коей мере не нарушает закона Джоуля Ленца, она является ее составной частью.

 

В общем если есть нагрев части провода, то это тепловое излучение подхватывается током (не электронами, а более энергичным излучением) и выделяется (рассеивается) на более холодных участках.

 

   Собственно она выражает падение напряжения RI = U,

 

Тогда сам закон будет таким:

 

Q= S(T2-T1)I2t

 

Единственно, что надо бы добавить так это объяснение  зависимости падения напряжения в проводнике от направления тока. По-видимому, это изменение сопротивления. И никакими квантовыми ухищрениями не удастся объяснить это.  А ведь очень многие удивляются, когда, измеряя сопротивление, получают разные значения при прямом и обратном подключении. Но за малостью значения если и обращают на это внимание, то спускают на тормозах все попытки найти этому причину и списывают на погрешности измерений.

А эффект относится к разряду фундаментальных явлений.

   Дело в том, если ток уже однажды прошел по проводнику, то все атомы уже выстроились по ходу этого тока. Структура сформировалась. Своего рода память в структуре. Обратное включение покажет сопротивление несколько большее, чем в прямом направлении.

Точно такой же эффект наблюдается при магнитном гистерезисе. Если хоть однажды образец был намагничен, то в нем всегда при размагничивании будет остаточная намагниченность.

 

Таким образом данный дополнительный эффект является электрическим гистерезисом, приписываемый в настоящее время только сегнетоэлектрикам как запаздывания смещения по отношению к изменению поля.

 

Фатьянов А.В.   октябрь 2009   Fatyalink@mail.ru

 

 

В начало на лист изменений

 

Website Hit Counter
Free Web Counter