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

E_инд=E_L=-dФ/dt=-LdI/dt , эдс самоиндукции

, I= E_L /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(I)ΔI., 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

Free Web Counter