Закон Джоуля-Ленца
Закон Джоуля-Ленца визначає кількість теплоти, що виділяється в провіднику, що володіє опором за час t, при проходженні через нього електричного струму.
Q = a * I * 2R * t, де
Q - колическтво виділяється теплоти (в Джоулях)
a - коефіцієнт пропорційності
I - сила струму (в Амперах)
R - Опір провідника (в Омах)
t - Час проходження (в секундах)
Закон Джоуля-Ленца пояснює, що електричний струм - це заряд, який переміщається під дією електричного поля. При цьому поле здійснює роботу, а струм має потужність і виділяється енергія. Коли ця енергія проходить по нерухомому металевому провіднику, то вона стає теплової, так як спрямована на нагрівання провідника.
У диференціальної формі закон Джоуля-Ленца виражається як об`ємна щільність теплової потужності струму в провіднику буде дорівнює добутку питомої електричної провідності на квадрат напруженості електричного поля.
Застосування закону Джоуля-Ленца
Лампи розжарювання були придумані в 1873 році російським інженером Лодигіним. У лампах розжарювання, як і в електронагрівальних приладах, застосовується закон Джоуля-Ленца. У них використовують нагрівальний елемент, який є провідником з високим опором. За рахунок цього елемента можна домогтися локалізованого виділення тепла на ділянці. Виділення тепла буде з`являтися при підвищенні опору, збільшення довжини провідника, вибором певного сплаву.
Однією з областей застосування закону Джоуля-Ленца є зниження втрат енергії.
Теплова дія сили струму веде до втрат енергії. При передачі електроенергії, що передається потужність лінійно залежить від напруги і сили струму, а сила нагріву залежить від сили струму квадратично, тому якщо підвищувати напругу, при цьому знижуючи силу струму перед подачею електроенергії, то це буде більш вигідно. Але підвищення напруги веде до зниження електробезпеки. Для підвищення рівня електробезпеки підвищують опір навантаження відповідно підвищенню напруги в мережі.
Також закон Джоуля-Ленца впливає на вибір проводів для ланцюгів. При неправильному підборі проводів можливий сильне нагрівання провідника, а так само його загоряння. Це відбувається коли сила струму перевищує гранично допустимі значення і виділяється занадто багато енергії. При правильному підборі проводів для електричних ланцюгів варто слідувати нормативним документам.
