Takistuslik soojenemine
Käesolevas praktikumis tuleb iseseisvalt mudeli kirjelduse järgi koostada COMSOL Multiphysics-s arvutimudel, see lahendada ja tulemusi analüüsida. Mudel on oma loomult multifüüsikaline, hõlmates elektrivoolu ja soojusjuhtivuse vastasmõju.
Probleemiks on vaskplaadi soojenemine plaadis voolavale elektrivoolule mõjuva takistuse tõttu, mida nimetatakse ka Joule'i soojenemiseks. Protsess on kahepoolne: materjali elektriline takistus sõltub temperatuurist, suurenedes materjali soojenemisel.
Joule'i soojenemisel genereeritud takistuslik soojus Q on võrdeline elektrivoolu tiheduse J mooduli ruuduga. Voolutihedus on omakorda võrdeline elektrivälja tugevusega, mis on võrdne potentsiaali V negatiivse gradiendiga:
Q∝ |J|2 (1) |
Võrdeteguriks on elektriline takistus ρ = 1/σ, mis on omakorda pöördsõltuvuses temperatuurist sõltuvast elektrijuhtivusest σ = σ(T). Kombineerides kõik kokku, saadakse kompleksvõrrand:
Q= |
|
|J|2= |
|
|σ E|2=σ |∇ V|2 (2) |
Mudel peaks ka arvestama elektrijuhtivuse temperatuurisõltuvust:
σ= |
|
(3) |
σ0 - juhtivus võrdlustemperatuuril T0; α - takistuse temperatuuritegur, mis kirjeldab, kuidas takistus sõltub temperatuurist. Vase puhul on tüüpiliseks väärtuseks 0.0039 1/K.
This document was translated from LATEX by HEVEA.
Veebikursuse toetus:
Veebikursuse autor: Heiki Kasemägi, Tartu Ülikool, 2009
Licensed under the GNU Free Documentation License