Slavenais krievu fiziķis Lencs un angļu fiziķis Džouls, veicot eksperimentus par elektriskās strāvas termiskās ietekmes izpēti, neatkarīgi atvasināja Džoula-Lenca likumu. Šis likums atspoguļo attiecību starp vadītāja izdalītā siltuma daudzumu un elektrisko strāvu, kas iet caur šo vadītāju noteiktā laika periodā.
Elektriskās strāvas īpašības
Kad elektriskā strāva iet caur metāla vadītāju, tā elektroni pastāvīgi saduras ar dažādām svešķermeņu daļiņām. Tās var būt parastas neitrālas molekulas vai molekulas, kuras ir zaudējušas elektronus. Elektrons kustības procesā var atdalīt vēl vienu elektronu no neitrālas molekulas. Tā rezultātā tiek zaudēta tā kinētiskā enerģija, un molekulas vietā veidojas pozitīvs jons. Citos gadījumos elektrons, gluži pretēji, savienojas ar pozitīvu jonu un veido neitrālu molekulu.
Elektronu un molekulu sadursmes procesā tiek patērēta enerģija, kas vēlāk pārvēršas siltumā. Noteikta enerģijas daudzuma iztērēšana ir saistīta ar visām kustībām, kuru laikā ir jāpārvar pretestība. Šajā laikā darbs, kas pavadīts, lai pārvarētu berzes pretestību, tiek pārvērsts siltumenerģijā.
Džoula Lenca likuma formula un definīcija
Saskaņā ar Lenca Džoula likumu elektrisko strāvu, kas iet caur vadītāju, pavada siltuma daudzums, kas ir tieši proporcionāls strāvas un pretestības kvadrātam, kā arī laikam, kas nepieciešams, lai šī strāva plūst caur vadītāju. .
Formulas veidā Džoula-Lenca likumu izsaka šādi: Q \u003d I 2 Rt, kurā Q parāda izdalītā siltuma daudzumu, I - , R ir vadītāja pretestība, t ir laika periods. Vērtība "k" ir darba termiskais ekvivalents un tiek izmantots gadījumos, kad siltuma daudzumu mēra kalorijās, strāvas stiprumu - , pretestību - omos un laiku - sekundēs. K skaitliskā vērtība ir 0,24, kas atbilst 1 ampēra strāvai, kas ar vadītāja pretestību 1 omi 1 sekundi atbrīvo siltuma daudzumu, kas vienāds ar 0,24 kcal. Tāpēc, lai aprēķinātu izdalītā siltuma daudzumu kalorijās, tiek izmantota formula Q = 0,24I 2 Rt.
Izmantojot SI vienību sistēmu, siltuma daudzumu mēra džoulos, tāpēc "k" vērtība attiecībā pret Džoula-Lenca likumu būs vienāda ar 1, un formula izskatīsies šādi: Q \u003d I 2 Rt. Saskaņā ar I = U/R. Ja šī pašreizējā vērtība tiek aizstāta ar galveno formulu, tai būs šāda forma: Q \u003d (U 2 / R) t.
Pamatformula Q = I 2 Rt ir ļoti ērti izmantot, aprēķinot siltuma daudzumu, kas izdalās virknes savienojuma gadījumā. Strāvas stiprums visos vadītājos būs vienāds. Ja vairākus vadus vienlaikus savieno virknē, katrs no tiem izdalīs tik daudz siltuma, kas būs proporcionāls vadītāja pretestībai. Ja virknē ir savienoti trīs identiski vara, dzelzs un niķeļa vadi, tad maksimālais siltuma daudzums tiks atbrīvots pēdējais. Tas ir saistīts ar niķelīna augstāko īpatnējo pretestību un šī stieples spēcīgāko sildīšanu.
Kad vieni un tie paši vadītāji ir savienoti paralēli, elektriskās strāvas vērtība katrā no tām būs atšķirīga, un spriegums galos būs vienāds. Šajā gadījumā aprēķiniem piemērotāka ir formula Q \u003d (U 2 / R) t. Siltuma daudzums, ko izdala vadītājs, būs apgriezti proporcionāls tā vadītspējai. Tādējādi Džoula-Lenca likumu plaši izmanto, lai aprēķinātu elektriskās apgaismes instalācijas, dažādas apkures un apkures ierīces, kā arī citas ierīces, kas saistītas ar elektriskās enerģijas pārveidošanu siltumā.
