Закон ленца джоуля – його практичне застосування. Закон Джоуля – Ленца

Одночасно, але незалежно один від одного, що відкрили його в 1840 р) - закон, що дає кількісну оцінкутеплової дії електричного струму.

При протіканні струму провідником відбувається перетворення електричної енергіїв теплову, причому кількість виділеного тепла дорівнюватиме роботі електричних сил:

Q = W

Закон Джоуля - Ленца: кількість тепла, що виділяється у провіднику, прямо пропорційно квадрату сили струму, опору провідника та часу його проходження.

Практичне значення

Зниження втрат енергії

Під час передачі електроенергії теплова діяструму є небажаним, оскільки призводить до втрат енергії. Оскільки потужність, що передається, лінійно залежить як від напруги, так і від сили струму, а потужність нагріву залежить від сили струму квадратично, то вигідно підвищувати напругу перед передачею електроенергії, знижуючи в результаті силу струму. Підвищення напруги знижує електробезпеку ліній електропередачі. У разі застосування високої напругиу ланцюзі задля збереження колишньої потужності споживача доведеться збільшити опір споживача (квадратична залежність. 10В, 1 Ом = 20В, 4 Ом). Підвідні дроти та споживач з'єднані послідовно. Опір проводів ( R w) Постійне. А ось опір споживача ( R c) зростає при виборі вищої напруги в мережі. Також зростає співвідношення опору споживача та опору проводів. При послідовному включенні опорів (провід - споживач - провід) розподіл потужності, що виділяється ( Q) пропорційно опору підключених опорів. ; ; ; Струм у мережі для всіх опорів постійний. Отже маємо співвідношення Q c / Q w = R c / R w ; Q cі R wце константи (для кожної конкретного завдання). Визначимо, що . Отже, потужність виділена на дротах обернено пропорційна опору споживача, тобто зменшується зі зростанням напруги. так як . (Q c- Константа); Об'єднаємо дві останні формули і виведемо, що ; кожної конкретної завдання - це константа. Отже, тепло, що виділяється на дроті назад пропорційно квадрату напруги на споживачі. Струм проходить рівномірно.

Вибір проводів для ланцюгів

Тепло, що виділяється провідником зі струмом, тією чи іншою мірою виділяється в навколишнє середовище. Якщо сила струму в обраному провіднику перевищить деяку гранично допустиме значення, можливе настільки сильне нагрівання, що провідник може спровокувати спалах об'єктів, що знаходяться поруч з ним, або розплавитися сам. Як правило, при складанні електричних кіл достатньо слідувати прийнятим нормативним документам, які регламентують, зокрема, вибір перерізу провідників

Електронагрівальні прилади

Якщо сила струму одна і та ж на всьому протязі електричного ланцюга, то в будь-якій обраній ділянці виділятиме тепла тим більше, чим вищий опір даної ділянки.

За рахунок свідомого збільшення опору ділянки ланцюга можна досягти локалізованого виділення тепла в цій ділянці. За цим принципом працюють електронагрівальні прилади. У них використовується нагрівальний елемент - Провідник з високим опором. Підвищення опору досягається (спільно чи окремо) вибором сплаву з високим питомим опором(наприклад, ніхром, константан), збільшенням довжини провідника та зменшенням його поперечного перерізу. Підводячі дроти мають звичайне низьке опір і тому їх нагрівання, як правило, непомітний.

Плавкі запобіжники

Для захисту електричних ланцюгів від протікання надмірно великих струмів використовується відрізок провідника спеціальними характеристиками. Це провідник щодо малого перерізу і з такого сплаву, що при допустимих струмах нагрів провідника не перегріває його, а при надмірно великих перегрів провідника настільки значний, що провідник розплавляється і розмикає ланцюг.

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Закон Джоуля - Ленца" в інших словниках:

Коппа описує теплоємність складних (тобто складаються з кількох хімічних елементів) кристалічних тіл. Заснований на законі Дюлонга Пті. Кожен атом у молекулі має три коливальні ступені свободи, і він має енергію. Відповідно … Вікіпедія

ЗАКОН ДЖОУЛЯ- Закон, згідно з яким внутрішня енергія певної маси(Див.) залежить тільки від температури і не залежить від його об'єму (щільності) … Велика політехнічна енциклопедія

закон джоуля- Joule s law *Joulesches Gesetz – внутрішня енергія ідеального газу залежить тільки від температури … Гірничий енциклопедичний словарь

закон Джоуля- Džaulio desnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dėsnis, formuluojamas taip: laidininke, kai juo teka elektros srovė, issiskiriantis šilumos kiekis Q yra proporcingas srovės kvas Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Закон Джоуля- закон термодинаміки, згідно з яким внутрішня енергія ідеального газує функцією лише температури і залежить від обсягу. Встановлений експериментально Дж. П. Джоулем (1818-1889) в 1845 р. Закон є наслідком другого початку. Концепція сучасного природознавства. Словник основних термінів

Описує теплоємність складних (тобто складаються з кількох хімічних елементів) кристалічних тіл. Заснований на законі Дюлонга Пті. Кожен атом у молекулі має три коливальні ступені свободи, і він має енергію. Відповідно, … … Вікіпедія - ЗАКОН ЗБЕРЕЖЕННЯ ЕНЕРГІЇ І МАТЕРІЇ, два тісно пов'язаних між собою н дуже близьких за змістом закону, що лежать в основі всього точного природознавства. Ці закони мають чисто кількісний характері є законами експериментальними. Велика медична енциклопедія

Вітаю. Закон Джоуля-Ленца навряд чи коли вам знадобиться, але він входить у базовий курселектротехніки, а тому зараз я вам про цей закон розповім.

Закон Джоуля-Ленца відкрили двох великих учених незалежно один від одного: в 1841 році Джеймс Прескот Джоуль, англійський вчений, який зробив великий внесок у розвиток термодинаміки і в 1842 році Емілій Християнович Ленц, російський вчений німецького походження, який зробив великий внесок вже в електротехніку. Оскільки відкриття обох вчених відбулося майже одночасно і незалежно один від одного, закон було вирішено назвати подвійним ім'ям, Точніше прізвищами.

Пам'ятайте, коли, та й не тільки його, я говорив про те, що електричний струм нагріває провідники, якими він протікає. Джоуль і Ленц визначили формулу, за якою можна обчислити кількість тепла, що виділяється.

Отже, спочатку формула виглядала наступним чином:

Одиницею вимірювання за цією формулою були калорії і за це "відповідав" коефіцієнт k, який дорівнює 0,24, тобто формула для отримання даних у калоріях виглядає так:

Але оскільки в системі вимірювань СІ через велику кількість вимірюваних величин і уникнення плутанини було прийнято позначення джоуль, то формула дещо змінилася. k став дорівнює одиниці, І тому коефіцієнт більше не стали писати у формулі і вона стала виглядати так:

Тут: Q – кількість тепла, що виділяється, що вимірюється в Джоулях (позначення за системою СІ – Дж);

I - Струм, що вимірюється в Амперах, А;

R - Опір, що вимірюється в Омах, Ом;

t - час, що вимірюється в секундах, с;

і U - напруга, що вимірюється у вольтах, В.

Подивіться уважно, чи не нагадує вам чогось одна частина цієї формули? А конкретно? Адже це потужність, точніше формулапотужності із закону Ома. І якщо чесно, то такого уявлення закону Джоуля-Ленца я ще не зустрічав в інтернеті:

Тепер згадуємо мнемонічну таблицю і отримуємо як мінімум три формульні вирази закону Джоуля-Ленца, залежно від того, які величини нам відомі:

Здавалося б, все дуже просто, але так здається нам, тільки коли ми вже знаємо цей закон, а тоді обидва великі вчені відкривали його не теоретично, а експериментальним шляхом і потім змогли обґрунтувати його теоретично.

Де може стати в нагоді цей закон Джоуля-Ленца?

У електротехніці є поняття довго допустимого струму, що протікає по проводах. Це такий струм, який провід здатний витримати довгий час(тобто нескінченно довго), без руйнування дроту (і ізоляції, якщо вона є, тому що провід може бути і без ізоляції). Звичайно, дані ви можете взяти з ПУЕ (Правила пристрою електроустановок), але отримували ці дані виключно на основі закону Джоуля-Ленца.

У електротехніці також використовуються плавкі запобіжники. Їхня основна якість – надійність спрацьовування. Для цього використовується провідник певного перерізу. Знаючи температуру плавлення такого провідника, можна обчислити кількість теплоти, яку необхідно, щоб провідник розплавився від протікання через нього. великих значеньструму, а обчисливши струм, можна обчислити і опір, яким такий провідник повинен мати. Загалом, як ви вже зрозуміли, застосовуючи закон Джоуля-Ленца, можна розрахувати перетин або опір (величини взаємозалежні) провідника для плавкого запобіжника.

А ще, пам'ятайте, ми говорили про . Там на прикладі лампочки я розповідав парадокс, що потужніша лампа в послідовному з'єднанні світить слабше. І, напевно, пам'ятайте чому: падіння напруги на опорі тим сильніше, ніж менший опір. А оскільки потужність - це , а напруга дуже падає, то і виходить, що великий опір виділить велика кількістьтепла, тобто струму доведеться більше попрацювати, щоб подолати великий опір. І кількість тепла, яке виділить струм, при цьому можна порахувати за допомогою закону Джоуля-Ленца. Якщо брати послідовне з'єднанняопорів, то краще використовувати вираз через квадрат струму, тобто, початковий вид формули:

А для паралельного з'єднання опорів, оскільки струм у паралельних гілках залежить від опору, в той час, як напруга на кожній паралельній гілці однакова, формулу найкраще уявити через напругу:

Прикладами роботи закону Джоуля-Ленца ви користуєтеся в повсякденному житті- Насамперед це всілякі нагрівальні прилади. Як правило, в них використовується ніхромовий дріт і товщина (поперечний переріз) і довжина провідника підбираються з урахуванням того, щоб тривалий тепловий вплив не призводив до стрімкого руйнування дроту. Так само домагаються світіння вольфрамової нитки в лампі розжарювання. За цим законом визначають ступінь можливого нагріву практично будь-якого електротехнічного і електронного пристрою.

Загалом, незважаючи на простоту, закон Джоуля-Ленца грає в нашому житті дуже величезну роль. Цей закон дав великий поштовх для теоретичних розрахунків: виділення тепла струмами, обчислення конкретної температури дуги, провідника та будь-якого іншого електропровідного матеріалу, втрати електричної потужностіу тепловому еквіваленті тощо.

Ви можете запитати, а як перевести Джоулі до Ватти і це досить найчастіше питанняв інтернеті. Хоча питання дещо неправильне, читаючи далі, ви зрозумієте чому. Відповідь досить проста: 1 дж = 0.000278 Ватт * год, тоді як 1 Ватт * год = 3600 Джоулей. Нагадаю, що у Ваттах вимірюється споживана миттєва потужність, тобто безпосередньо використовується поки включений ланцюг. А Джоуль визначає роботу електричного струму, тобто потужність струму за проміжок часу. Пам'ятайте, у законі Ома я наводив алегоричну ситуацію. Струм - гроші, напруга - магазин, опір - почуття міри та грошей, потужність - кількість продуктів, які ви зможете на собі забрати (забрати) за один раз, а ось як далеко, як швидко і скільки разів ви зможете їх відвезти - це робота . Тобто порівняти роботу і потужність ніяк не виходить, але можна виразити в більш зрозумілих нам одиницях: Ваттах та годинниках.

Думаю, що тепер вам не важко застосувати закон Джоуля-Ленца в практиці і теорії, якщо таке буде потрібно і навіть зробити переклад Джоулей в Ватти і навпаки. А завдяки розумінню, що закон Джоуля-Ленца це твір електричної потужності на якийсь час, ви зможете легше його запам'ятати і навіть, якщо раптом забули основну формулу, то пам'ятаючи лише закон Ома можна знову отримати закон Джоуля-Ленца. А я на цьому з вами прощаюсь.

Фізичний закон, що оцінює теплову дію електричного струму. Закон Джоуля-Ленца відкритий в 1841 Джеймсом Джоулем і в 1842, абсолютно незалежно Емілієм Ленцем.

як ми вже знаємо, під час руху вільних електронівза провідником, має подолати опір матеріалу. Під час цього руху зарядів відбуваються постійні зіткнення атомів та молекул речовини. При цьому енергія руху та опору перетворюється на теплову. Її залежність від струму була вперше описана двома незалежними вченими Джеймсом Джоулем та Емілем Ленцем. Тому закон і отримав подвійну назву.

Визначення, кількість теплоти, що виділилося за одиницю часу на конкретній ділянці електричного кола прямо пропорційно добутку квадрата сили струму на даній ділянці та його опору.

Математично, формулу можна записати так:

Q = а×I 2 ×R×t

де Q– кількість теплоти, що виробляється, а- Коефіцієнт тепла (зазвичай він береться рівним 1 і не враховується), I- сила струму, R- Опір матеріалу, t- Час протікання струму провідником. Якщо коефіцієнт теплоти а = 1, то Qвимірюватися у джоулях. Якщо ж а = 0,24, то Qвимірюється у малих калоріях.

Будь-який провідник завжди нагрівається, якщо через нього тече струм. Але перегрів провідників дуже небезпечний, тому що може пошкодити не тільки електронну апаратуру, а й стати причиною пожежі. Так, наприклад, у разі короткого замикання перегрів матеріалу провідника величезний. Тому для захисту від коротких замикань і великих перегрівів електронні схемидодаються спеціальні радіокомпоненти - плавкі запобіжники. Для їх виготовлення використовується матеріалу, який швидко плавляться і знеструмлюють ланцюг живлення при досягненні струмом. максимальних значень. Плавкі запобіжники необхідно вибирати в залежності від площі перерізу провідника.

Закон Джоуля-Ленца є актуальним як для постійного, так і для змінного струму. Відповідно до нього працює безліч різних нагрівальних пристроїв. Адже чим тонший провідник, тим більший струм по ньому проходить за більш великий проміжокчасу, тим більше кількістьтепла виділитися внаслідок цього.

Я сподіваюся, ви пам'ятаєте пам'ятати, що сила струму залежить від напруги. Постає питання, чому ноутбук не нагрівається так сильно як праска? Тому, що в основі є спіральний дріт, виготовлений зі сталі, який відрізняється низькою опірністю. Плюс сталева підошва, тому праска розігрівається до високих температур, і ми можемо їм гладити.

А має стабілізатор напруги, що знижує 220 вольт до 19 вольт. Плюс опір всіх схем та компонентів досить високий. Додатково для охолодження є кулер та мідні теплові радіатори.

Робота закону Джоуля-Ленца добре проглядається практично. Самий відомий прикладйого застосування - звичайна лампа розжарювання або , в якій свічення нитки здійснюється завдяки проходженню струму під високою напругою.

На підставі закону Джоуля-Ленца працює і , де створення зварного з'єднання здійснюється шляхом нагрівання металу, за рахунок струму, що проходить через нього, і деформації частин, що зварюються шляхом стиснення.

Електродугове зварювання, також працює на фізичні принципизакон Джоуля-Ленца. Для виконання зварювальних робіт електроди розігрівають до такого стану, щоб між ними виникла зварювальна дуга. Ефект вольтової дугивідкрив російський вчений В.В. Петров, використовуючи принципи закрна Джоуля-Ленца.

Крім математичної формули, цей закон має диференційну форму. Припустимо, що з нерухомому провіднику тече струм і його робота витрачається лише з нагрівання. Тоді, згідно із законом збереження енергії, отримуємо наступний математичний вираз.

Закон Джоуля – Ленца

Закон Джоуля – Ленца(На ім'я англійського фізика Джеймса Джоуля і російського фізика Емілія Ленца, одночасно, але незалежно один від одного відкрили його в 1840 р) - закон, що дає кількісну оцінку теплової дії електричного струму.

При протіканні струму по провіднику відбувається перетворення електричної енергії на теплову, причому кількість виділеного тепла дорівнюватиме роботі електричних сил:

Q = W

Практичне значення

Зниження втрат енергії

При передачі електроенергії теплова дія струму небажана, оскільки веде до втрат енергії. Оскільки потужність, що передається, лінійно залежить як від напруги, так і від сили струму, а потужність нагріву залежить від сили струму квадратично, то вигідно підвищувати напругу перед передачею електроенергії, знижуючи в результаті силу струму. Підвищення напруги знижує електробезпеку ліній електропередач. У разі застосування високої напруги в ланцюзі для збереження колишньої потужності споживача доведеться збільшити опір споживача (квадратична залежність. 10В, 1Ом = 20В, 4Ом). Підвідні дроти та споживач з'єднані послідовно. Опір проводів ( R w) Постійне. А ось опір споживача ( R c) зростає при виборі вищої напруги в мережі. Також зростає співвідношення опору споживача та опору проводів. При послідовному включенні опорів (провід - споживач - провід) розподіл потужності, що виділяється ( Q) пропорційно опору підключених опорів. ; ; ; Струм у мережі для всіх опорів постійний. Отже маємо співвідношення Q c / Q w = R c / R w ; Q cі R wце константи (для кожного конкретного завдання). Визначимо, що . Отже, потужність виділена на дротах обернено пропорційна опору споживача, тобто зменшується зі зростанням напруги. так як . (Q c- Константа); Об'єднаємо дві останні формули і виведемо, що ; кожної конкретної завдання - це константа. Отже, тепло, що виділяється на дроті назад пропорційно квадрату напруги на споживачі. Струм проходить рівномірно.

Вибір проводів для ланцюгів

Тепло, що виділяється провідником зі струмом, тією чи іншою мірою виділяється в навколишнє середовище. У випадку, якщо сила струму в обраному провіднику перевищить деяке гранично допустиме значення, можливе настільки сильне нагрівання, що провідник може спровокувати спалах об'єктів, що знаходяться поруч з ним, або розплавитися сам. Як правило, при складанні електричних кіл достатньо слідувати прийнятим нормативним документам, які регламентують, зокрема, вибір перерізу провідників.

Електронагрівальні прилади

Якщо сила струму одна і та ж на всьому протязі електричного ланцюга, то в будь-якій вибраній ділянці виділятиме тепла тим більше, чим вищий опір даної ділянки.

За рахунок свідомого збільшення опору ділянки ланцюга можна досягти локалізованого виділення тепла в цій ділянці. За цим принципом працюють електронагрівальні прилади. У них використовується нагрівальний елемент- Провідник з високим опором. Підвищення опору досягається (спільно або окремо) вибором сплаву з високим питомим опором (наприклад, ніхром, константан), збільшенням довжини провідника та зменшенням його поперечного перерізу. Підводячі дроти мають звичайне низьке опір і тому їх нагрівання, як правило, непомітний.

Плавкі запобіжники

Основна стаття: Запобіжник (електрика)

Для захисту електричних кіл від протікання надмірно великих струмів використовується відрізок провідника із спеціальними характеристиками. Це провідник щодо малого перерізу і з такого сплаву, що при допустимих струмах нагрів провідника не перегріває його, а при надмірно великих перегрів провідника настільки значний, що провідник розплавляється і розмикає ланцюг.

Закон Джоуля – Ленца

Емілій Християнович Ленц (1804 – 1865) – російський знаменитий фізик. Він є одним із основоположників електромеханіки. З його ім'ям пов'язане відкриття закону, що визначає напрямок індукційного струму, та закону, що визначає електричне поле у провіднику зі струмом.

Крім того, Емілій Ленц та англійський вчений-фізик Джоуль, вивчаючи на досвіді теплові дії струму, незалежно один від одного відкрили закон, згідно з яким кількість теплоти, що виділяється у провіднику, буде прямо пропорційна квадрату електричного струму, що проходить по провіднику, його опору та часу, протягом якого електричний струм підтримується незмінним у провіднику.

Цей закон отримав назву закон Джоуля - Ленца, формула його висловлює так:

де Q - кількість теплоти, що виділилася, l - струм, R - опір провідника, t - час; величина k називається тепловим еквівалентом роботи. Чисельне значення цієї величини залежить від вибору одиниць, у яких виробляються виміри інших величин, що входять до формули.

Якщо кількість теплоти вимірювати в калоріях, струм в амперах, опір в Омах, а час у секундах, то чисельно дорівнює 0,24. Це означає, що струм 1а виділяє в провіднику, який має опір в 1 Ом, за одну секунду число теплоти, яке дорівнює 0,24 ккал. Виходячи з цього, кількість теплоти в калоріях, що виділяється у провіднику, може бути розрахована за формулою:

У системі одиниць СІ енергія, кількість теплоти та робота вимірюються одиницями – джоулями. Тому коефіцієнт пропорційності законі Джоуля – Ленца дорівнює одиниці. У цій системі формула Джоуля – Ленца має вигляд:

Закон Джоуля Ленца можна перевірити на досвіді. За дротяною спіралькою, зануреною в рідину, налиту в калориметр, деякий час пропускається струм. Потім підраховується кількість теплоти, яка виділилася в калориметрі. Опір спіральки відомий заздалегідь, струм вимірюється амперметром і час секундоміром. Змінюючи струм у ланцюгу та використовуючи різні спіральки, можна перевірити закон Джоуля – Ленца.

На підставі закону Ома

Підставляючи значення струму у формулу (2), отримаємо новий вираз формули для закону Джоуля Ленца:

Формулою Q = l²Rt зручно користуватися при розрахунку кількості теплоти, що виділяється при послідовному з'єднанні, тому що в цьому випадку електричний струм у всіх провідниках однаковий. Тому, коли відбувається послідовне з'єднання кількох провідників, у кожному їх буде виділено таку кількість теплоти, яке пропорційно опору провідника. Якщо з'єднати, наприклад, послідовно три тяганини однакових розмірів – мідну, залізну та нікелінову, то найбільша кількістьтеплоти виділятиметься з нікелінової, оскільки питомий опір її найбільший, вона сильніша і нагрівається.

Якщо провідники з'єднати паралельно, то електричний струм у них буде різний, а напруга на кінцях таких провідників те саме. Розрахунок кількості теплоти, що виділятиметься при такому з'єднанні, краще вести, використовуючи формулу Q = (U²/R)t.

Ця формула показує, що при паралельному з'єднанні кожен провідник виділить таку кількість теплоти, яка буде обернено пропорційно його провідності.

Якщо з'єднати три однакової товщинидроту – мідний, залізний і нікеліновий – паралельно між собою і пропустити через них струм, то найбільша кількість теплоти виділиться в мідному дроті, вона і нагріється сильніше за інших.

Беручи за основу закон Джоуля - Ленца, роблять розрахунок різних електроосвітлювальних установок, опалювальних та нагрівальних електроприладів. Також широко використовується перетворення енергії електрики на теплову.

Закон Джоуля – Ленца

Розглянемо однорідний провідник, до кінців якого прикладена напруга U . За час dt через переріз провідника переноситься заряд dq = Idt . Так як струм є переміщенням заряду dq під дією електричного поля, то, за формулою (84.6), робота струму

(99.1)

Якщо опір провідника R , то, використовуючи закон Ома (98.1), отримаємо

(99.2)

З (99.1) та (99.2) випливає, що потужність струму

(99.3)

Якщо сила струму виявляється у амперах, напруга - у вольтах, опір - в омах, то робота струму виявляється у джоулях, а потужність - у ватах. Насправді застосовуються також позасистемні одиниці роботи струму: ват-час (Вт-ч) і кіловат-час (кВт-ч). 1 Вт×ч - робота струму потужністю 1 Вт протягом 1 год; 1 Вт-год = 3600 Вт-с = 3,6-103 Дж; 1 кВт-год = 103 Вт-год = 3,6-106 Дж.

Кількість теплоти, що виділяється за одиницю часу в одиниці об'єму, називається питомою тепловою потужністю струму. Вона дорівнює

(99.6)

Використовуючи диференціальну форму закону Ома (j = gE) та співвідношення r = 1/g , отримаємо

(99.7)

Формули (99.6) і (99.7) є узагальненим виразом закону Джоуля - Ленца в диференційної формипридатним для будь-якого провідника.

Теплова дія струму знаходить широке застосуванняу техніці, що почалося з відкриття 1873 р. російським інженером А. М. Лодигіним (1847-1923) лампи розжарювання. На нагріванні провідників електричним струмом засновано дію електричних муфельних печей, електричної дуги (відкрита російським інженером Ст Петровим (1761-1834)), контактного електрозварювання, побутових електронагрівальних приладів і т.д.

Формула закону джоуля лінцю. коротко

Ніна холод

Закон Джоуля Ленца визначає виділену кількість тепла на ділянці електричного ланцюга, що володіє кінцевим опором при проходженні струму через нього. Обов'язковою умовоює той факт, що на цій ділянці ланцюга повинні бути відсутні хімічні перетворення. Візьмемо провідник, до кінця якого прикладена напруга. Отже, крізь нього протікає струм. Таким чином, електростатичне поле та зовнішні сили здійснюють роботу по переміщенню. електричного зарядувід одного кінця провідника до іншого.
Якщо при цьому провідник залишається нерухомим і всередині нього не відбуваються хімічні перетворення. То вся робота, що витрачається зовнішніми силами електростатичного поляйде на збільшення внутрішньої енергіїпровідника. Тобто на його розігрів.

Математично може бути виражений у наступній формі:

де w- потужність виділення тепла в одиниці об'єму, - щільність електричного струму, - напруженість електричного поля, σ - Проводимість середовища.

Закон також може бути сформульований у інтегральної формидля випадку протікання струмів у тонких проводах:

У математичної формицей закон має вигляд

де dQ- кількість теплоти, що виділяється за проміжок часу dt, I- сила струму, R- Опір, Q - повна кількістьтеплоти, виділене за проміжок часу від t 1до t 2. У разі постійних сили струму та опору:

Практичне значення

Зниження втрат енергії

Для застосування високої напруги в ланцюзі для збереження колишньої потужності на корисному навантаженні доводиться збільшувати опір навантаження. Підводячі дроти та навантаження з'єднані послідовно. Опір проводів можна вважати постійним. А ось опір навантаження () зростає при виборі вищої напруги в мережі. Також зростає співвідношення опору навантаження та опору проводів. При послідовному включенні опорів (провід - навантаження - провід) розподіл потужності (), що виділяється, пропорційно опору підключених опорів.

Струм у мережі для всіх опорів постійний. Отже, виконуються співвідношення

І для кожного конкретного випадку є константами. Отже, потужність, що виділяється на дротах, обернено пропорційна опору навантаження, тобто зменшується зі зростанням напруги, оскільки . Звідки випливає, що . У кожному конкретному випадку величина є константою, отже, тепло, що виділяється на дроті обернено пропорційно квадрату напруги на споживачі.

Вибір проводів для ланцюгів

Електронагрівальні прилади

За рахунок свідомого збільшення опору ділянки ланцюга можна досягти локалізованого виділення тепла в цій ділянці. За цим принципом працюють електронагрівальні прилади. У них використовується нагрівальний елемент- Провідник з високим опором. Підвищення опору досягається (спільно або окремо) вибором сплаву з високим питомим опором (наприклад, ніхром, константан), збільшенням довжини провідника та зменшенням його поперечного перерізу. Підводячі дроти мають звичайне низьке опір і тому їх нагрівання, як правило, непомітний.

Плавкі запобіжники

Див. також

Примітки

Посилання

Ефективна фізика. Джоуля-Ленца закон копія з веб-архіву
http://elib.ispu.ru/library/physics/tom2/2_3.html Закон Джоуля-Ленца
http://eltok.edunet.uz/dglens.htm Закони постійного струму. Закон Джоуля-Ленца
http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00023/23600.htm БСЕ. Джоуля-Ленца закон
http://e-science.ru/physics/theory/?t=27 Закон Джоуля-Ленца

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Закон Джоуля - Ленца" в інших словниках:

- (на ім'я англійського фізика Джеймса Джоуля та російського фізика Емілія Ленца, одночасно, але незалежно один від одного відкрили його в 1840 р) закон, що дає кількісну оцінку теплової дії електричного струму. При протіканні струму по ... Вікіпедія

ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦЯ- Закон, що визначає теплову дію електричного струму; відповідно до цього закону кількість теплоти Q, що виділяється в провіднику при проходженні по ньому постійного електричного струму, дорівнює добутку квадрата сили струму I, опору. Велика політехнічна енциклопедія

закон Джоуля-Ленца- - [Я.Н.Лугинський, М.С.Фезі Жилінська, Ю.С.Кабіров. Англо-російський словник з електротехніки та електроенергетики, Москва, 1999] Тематики електротехніка, основні поняття EN Joule Lenz s lawJoule s law … Довідник технічного перекладача

закон Джоуля-Ленца

закон Джоуля-Ленца- Joule o desnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. Joule s правом vok. Joulesches Gesetz, n rus. закон Джоуля Ленца, m pranc. loi de Joule, f ryšiai: sinonimas – Džaulio dėsnis … Automatikos terminų žodynas

закон Джоуля- Džaulio desnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Joule law vok. Joule Lentzsches Gesetz, n; Joulesches Gesetz, n rus. закон Джоуля, m; закон Джоуля Ленца, m pranc. loi de Joule, f … Fizikos terminų žodynas

Закон Джоуля-Ленца- кількість теплоти Q, що виділяється в одиницю часу на ділянці електричного ланцюга з опором R при протіканні по ньому постійного струму I, дорівнює Q = RI2. Закон встановлено в 1841 Дж. П. Джоулем (1818 1889) і підтверджений в 1842 точними. Концепція сучасного природознавства. Словник основних термінів

Визначає кількість теплоти Q, що виділяється на провіднику з опором Л за час t при проходженні через нього струму I: Q=aI2Rt. Коеф. пропорційності залежить від вибору од. вимірювань: якщо I вимірюється в амперах, R в омах, t в секундах, то… Фізична енциклопедія