Das Joule'sche Gesetz
Das Joule'sche Gesetz war ein Phänomen, das der Brite James Prescott Joule entdeckte. 1840 veröffentlichte er seine Studie mit dem Titel "Wärmeerzeugung durch voltaische Elektrizität", die folglich mit dieser Tatsache begründet wurde.
Worin besteht das Joule'sche Gesetz?
Der Strom erzeugt Wärme durch den Widerstand des Leitermaterials. Dieser Widerstand wird durch dieBewegung von Elektronen erzeugt.
Diese wiederum haben eine bestimmte Masse und Geschwindigkeit und erzeugen kinetische Energie. Diese Energie wird freigesetzt, wenn die Ladungen mit den Atomen des Leiters zusammenstoßen. Der Joule-Effekt tritt auf, wenn dieser Effekt in einem geschlossenen Stromkreis auftritt, durch den der Strom fließt.
Wie kann man die Wärmemenge mit Hilfe des Joule'schen Gesetzes bestimmen?
Das Joule'sche Gesetz besagt, dass die Wärme, die durch einen elektrischen Strom erzeugt wird, direkt proportional zum Widerstand, zur Zeit und zur Stromstärke im Quadrat ist. Daraus ergibt sich die folgende Formel:
Q=I2×R×t
- Q = die Wärmemenge, d. h. Joule
- I =Stromintensität
- R = elektrischer Widerstand (Ω)
- t = Zeit, in der der Strom fließt, ausgedrückt in Sekunden
Die durch den Effekt erzeugte Wärme kann wie folgt berechnet werden
Das Joule'sche Gesetz verbraucht eine Energie, die in einem Strom steckt. Um die verbrauchte Leistung zu ermitteln, können wir die folgende Formel verwenden:
P = V · I
Wie beim Ohmschen Gesetz gibt es auch hier ein Dreieck, das uns hilft, uns die Formel zu merken, das sogenannte Joule-Dreieck. Um eine bestimmte Größe zu erhalten, müssen wir sie nur abdecken und aus dieser Formel erhalten wir die Formel.
Wie wirkt sich das Gesetz auf die Elektrizität aus?
Wenn der elektrische Strom erwärmt wird, treten folgende Effekte auf:
- Je mehr Widerstand, desto mehr Wärme
- Je länger der Strom fließt, desto heißer wird er
- Je mehr Strom, desto mehr Wärme
Anwendung des Gesetzes
Das Joule'sche Gesetz findet sich leicht in Haushaltsgeräten, die Wärme erzeugen, wie Heizungen und Öfen. In diesen Fällen erzeugen sie Wärmeenergie, sobald die Energie durch die Leiter fließt.
Dieses Gesetz findet heute in verschiedenen Bereichen Anwendung, nicht nur in unseren Häusern, sondern zum Beispiel auch auf der Straße:
- Straßenlaternen
- Elektromagnetische Strahlung
Experimente mit Magnetismus
Experimente zum Thema Magnetismus sind im Laufe der Geschichte viele durchgeführt worden, um Hypothesen zu bestätigen oder widerlegen, die zu wichtigen Entdeckungen führten, die wir heutzutage nutzen. Zum Beispiel im Zusammenhang mit dem Magnetismus der Erde.
Die Entdeckung wurde von William Gilabert gemacht, als er zwei Eisen-Kupfer-Stangen und einen Magnetit zusammenbrachte und feststellte, dass sich diese beiden Elemente gegenseitig abstoßen.
Ein weiteres Experiment führte zur Entdeckung der Tatsache, dass die Wirkung der Kraft elektrischer Ladungen proportional zum Abstand zwischen den Ladungen ist. Charles Austin kam mit einem Stab und einer Kugel an jedem Ende zu dieser Schlussfolgerung.
Die Entdeckung des Elektromagnetismus wurde von Faraday auf der Grundlage des Experiments von Oersted gemacht, bei dem er eine magnetisierte Nadel um einen Draht mit Stromanschluss legte. Dieser Draht wurde in mehrere Kraftlinien gewickelt.
Das Experiment zur Entdeckung des Ladungserhaltungssatzes wurde von Benjamin Franklin durchgeführt, als er mitten in einem Sturm einen Drachen mit einem Metallschlüssel steigen ließ. Die nasse Schnur leitete den Strom zur Leydener Flasche (Wasserflasche mit einer Beschichtung aus Metallteilchen) und speicherte die Energie
Experimente mit selbstgemachten Magneten
Wenn wir nach alltäglichen Experimenten mit Magneten suchen, finden wir einige, die uns helfen können, den Magnetismus zu verstehen. Wir können zum Beispiel die Magnetfeldlinien zeichnen.
Zunächst müssen wir den Stabmagneten auf ein Blatt Papier legen und die Umrisse des Magneten nachzeichnen. Dann legen wir den Kompass auf einen Pol des Magneten und markieren mit einem Stift die Richtung, die er anzeigt. Dann bewegen wir den Kompass so, dass er sich über dem soeben gemachten Punkt befindet. Auf diese Weise markiert der Kompass eine neue Richtung; wenn wir diesen Schritt wiederholen, bis wir das andere Ende des Magneten erreichen, erhalten wir die magnetische Feldlinie mit Hilfe der gemachten Punkte.
Experimente mit Magneten
Normalerweise können wir es in einfachen Experimenten mit Magneten für Kinder sehen, mit dem wir ihnen zeigen, was Magnetismus ist:
Das magnetische Teigexperiment: Sie müssen nur einen formbaren Teig herstellen und das Eisenoxidpulver einfüllen. Sobald wir die Mischung haben, bringen wir einen Magneten in ihre Nähe und können so sehen, wie sich die Masse des Eisenoxids und der Magnet einander annähern.
