Законът на Джоул-Ленц

Преодолявайки съпротивлението на проводника, електрическият ток извършва работа, по време на която в проводника се генерира топлина. Свободните електрони в своето движение се сблъскват с атоми и молекули и по време на тези сблъсъци механичната енергия на движещите се електрони се превръща в топлинна енергия.

Зависимостта на топлинната енергия от силата на тока в проводника се определя от закона на Джоул-Ленц. Когато електрически ток преминава през проводник, количеството топлина, генерирано от тока в проводника, е правопропорционално на силата на тока, взета във втората мощност, величината на съпротивлението на проводника и продължителността на тока.

Ако количеството топлина се обозначава с буквата Q, силата на тока в a е Аз, съпротивление в ома — R и време в секунди — t, тогава математически законът на Джоул -Ленц може да бъде представен, както следва:

Q = aI2Rt

NSпри a = 1 количеството топлина Q ще бъде джаули. NSpa a = 0,24 количеството топлина Q се получава в малки калории. Коефициентът 0,24 се появява във формулата, защото ток от 1 A ​​в проводник с съпротивление 1 ом за 1 секунда. отделя 0,24 малки калории топлина.  Малка калория служи като единица за измерване на количеството топлина. Малка калория е равна на количеството топлина, необходимо за загряване на 1 g вода с 1 ° С.

Този закон е независимо открит през 1840 г. от английския физик Джеймс Джоул и руския физик Емили Кристианович Ленц. Този физически закон определя количеството топлина Q, отделяно в проводник, когато през него преминава електрически ток.

Така че топлината винаги се генерира в проводник, когато ток преминава през него. Не трябва обаче да се допуска прекомерно нагряване на проводници и електрически устройства, тъй като това ще ги повреди. Прегряването е особено опасно, когато късо съединение проводници, тоест при електрическо свързване на проводници, доставящи електрическа енергия на потребителя.

При късо съединение съпротивлението на проводниците, останали под тока, обикновено е незначително, токът поради това достига голяма сила и топлината се отделя в такова количество, което причинява авария. За да се предпази от късо съединение и прекомерно прегряване, веригата включва предпазители… Те са малки парчета тънка тел или плоча, които изгарят веднага щом токът достигне определена стойност. Изборът на предпазители се извършва в зависимост от площта на напречното сечение на проводниците.

Вижте също: Как се нагрява проводник от токов удар