Teorie: Când un curent electric trece printr-un conductor, conductorul se încălzește (fier de călcat, ondulator, fier de lipit).
Cantitatea de căldură degajată de un conductor cu curent este egală cu produsul dintre pătratul puterii curentului și rezistența conductorului și timpul de trecere a curentului electric. Q=I 2 Rt

Sau cu legea lui Ohm:

Câtă căldură se eliberează în 10 minute într-o bobină de sârmă cu o rezistență de 15 ohmi, dacă curentul din bobină este de 2 A?
Decizie: Q=I 2 Rt, știm cu toții I=2A, R=15Ohm, t=10min=600s.
Q=2 2 15 600=36000 J = 36kJ.
Răspuns: 36 kJ

Temă Oge în fizică (fipi): Un fier de lipit electric este conectat la un circuit cu o tensiune de 220 V. În 5 minute, a fost eliberată o cantitate de căldură de 36,3 kJ în el. Care este rezistența fierului de lipit?
Temă Oge în fizică (fipi): Două spirale ale unei sobe electrice cu o rezistență de 10 ohmi fiecare sunt conectate în serie și conectate la o rețea cu o tensiune de 220 V. După ce timp va fierbe apa de 1 kg turnată într-o tigaie de aluminiu cu greutatea de 300 g pe această sobă dacă temperatura lor inițială a fost de 20 ° C? Neglijați pierderile de energie pentru încălzirea aerului din jur.

Dat:	SI	Decizie:
R 0 \u003d 10 Ohm U = 220 V t 1 \u003d 20 ° С t 2 \u003d 100 ° С m 1 \u003d 1 kg m 2 \u003d 300 g s 1 = 4200 J/(°C kg) s 2 = 920 J/(°C kg)	0,3 kg	Q 1 \u003d c 1 m 1 (t 2 -t 1) - cantitatea de căldură care trebuie transferată în apă cu o masă de 1 kg pentru a o încălzi de la o temperatură de 20 ° C la un punct de fierbere de 100 °C. Q 1 \u003d 4200 1 (100-20) \u003d 336000 J Q 2 \u003d c 2 m 2 (t 2 -t 1) - cantitatea de căldură care trebuie transferată într-o tigaie de aluminiu cu o greutate de 300 g pentru a o încălzi de la o temperatură de 20 ° C la un punct de fierbere de 100 ° C. Q 2 \u003d 920 0,3 (100-20) \u003d 22080 J întrucât neglijăm pierderile de energie pentru încălzirea aerului din jur, obținem că Q \u003d Q 1 + Q 2 este energia care a fost alocată sobelor electrice. Q=336000+22080=358080 J Două spirale ale unei sobe electrice cu o rezistență de 10 ohmi fiecare sunt conectate în serie, rezistența totală a plăcii este R \u003d R 0 + R 0, R \u003d 10 + 10 \u003d 20 Ohm Conform legii Joule-Lenz hai sa exprimam timpul: primim Răspuns: 148 s
t-?

Temă Oge în fizică: Rezistența R1 a primului cazan este de 3 ori mai mare decât rezistența R2 a celui de-al doilea cazan. Când este conectat la aceeași rețea, cantitatea de căldură degajată pe unitatea de timp de către primul cazan, în comparație cu al doilea
1) de 3 ori mai mult
2) 3 tăiați mai puțin
3) de 9 ori mai mult
4) 9 tăiați mai puțin
Decizie: Când este conectat la aceeași rețea, conform legii lui Ohm, puterea curentului celui de-al doilea cazan este mai mare, deoarece rezistența celui de-al doilea este de trei ori mai mică, conform legii Joule-Lenz Q \u003d I 2 Rt, de trei ori mai mică. căldura va fi eliberată pe primul rezistor.
Răspuns: 2.
Temă Oge în fizică: O sobă electrică cu un curent de 6 A consumă 1080 kJ de energie. Cât este timpul necesar pentru trecerea curentului prin spirala plăcii dacă rezistența sa este de 25 ohmi?
1) 7200 s
2) 1200 s
3) 7,2 s
4) 1,2 s

Temă Oge în fizică: O sobă electrică conectată la o rețea de 220 V. Ce energie consumă soba în 20 de minute de funcționare dacă curentul care circulă prin spirala sa este de 5 A?
1) 22 kJ
2) 110 kJ
3) 1320 kJ
4) 4840 kJ
Decizie: din legea lui Ohm, mai întâi găsim rezistența, R = 220/5 = 44 Ohm, t = 20 min = 1200 s, conform legii Joule-Lenz Q=(220 220 1200)/44= 1320000 J = 1320 kJ.
Raspuns: 3
Temă Oge în fizică (fipi): O sobă electrică cu un curent de 6 A consumă 108 kJ de energie în 120 de secunde. Care este rezistența helixului plăcii?
Temă Oge în fizică (fipi): Un bec electric conectat la o rețea de 220 V consumă 1980 kJ de energie electrică în 30 de minute. Care este puterea curentului care curge prin bobina sa?

Temă Oge în fizică (fipi): Cât timp durează un încălzitor electric pentru a aduce 2,2 kg de apă la fierbere, a cărei temperatură inițială este de 10 °C? Curentul din încălzitor este de 7 A, tensiunea din rețea este de 220 V, eficiența încălzitorului este de 45%.
Decizie: Când un curent electric trece prin încălzitor, se eliberează energie, care este folosită pentru încălzirea apei m=2,2 kg de la temperatura t 1 = 10 ° C la t 2 = 100 ° C, capacitatea termică specifică a apei c = 4200 (J / kg ° C), din formula pentru cantitatea de căldură găsim Q 1 \u003d cm 1 (t 2 -t 1) \u003d 4200 2,2 (100-10) \u003d 831600 J - cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea apei .
Știind că eficiența încălzitorului este de 45%, aflăm câtă căldură degajă încălzitorul electric Q \u003d Q 1 / 0,45 \u003d 1848000 J.
Din formula Q=IUt exprimăm timpul t=Q/(IU)=1848000/(7 220)=1200 s = 20 minute.
Răspuns: 20 de minute.
Sarcina versiunii demo a OGE 2019: Figura prezintă o diagramă a unui circuit electric format din trei rezistențe și două chei K 1 și K 2. O tensiune constantă este aplicată în punctele A și B. Cantitatea maximă de căldură degajată în circuit în 1 s poate fi obținută prin

1) dacă numai cheia K 1 este închisă
2) dacă numai cheia K 2 este închisă
3) dacă ambele chei sunt închise
4) dacă ambele chei sunt deschise
Decizie: Conform legii Joule-Lenz Dacă tensiunea este constantă, pe măsură ce rezistența scade, cantitatea de căldură generată în circuit crește. Prin urmare, pentru a maximiza cantitatea de căldură eliberată în circuit, este necesar să se reducă rezistența circuitului. Când mai multe rezistențe sunt conectate în paralel, rezistența lor totală este mai mică decât rezistența unui singur rezistor. Rezistența va fi minimă când ambele întrerupătoare sunt închise. Rezistența va fi minimă, iar cantitatea de căldură degajată în circuit va fi maximă.

Se consideră un conductor omogen, la capetele căruia se aplică o tensiune U. În timpul dt, o sarcină dq = Idt este transferată prin secțiunea conductorului. Deoarece curentul este mișcarea sarcinii dq sub acțiunea unui câmp electric, atunci, lucrul curentului este egal cu

dA=Udq=IU dt (13,28)

Dacă rezistența conductorului este R, atunci folosind legea lui Ohm, obținem

Puterea curentă

(13.30)

Dacă curentul trece printr-un conductor metalic fix, atunci toată munca curentului merge pentru a-l încălzi și, conform legii conservării energiei,

(13.31)

Astfel, folosind expresia (13.28) și (13.31) , obținem

(13.32)

Expresia este Legea Joule-Lenz , stabilit experimental independent de Joule și Lenz.

§ 13.7 Legile lui Ohm și Joule-Lenz în formă diferențială.

Înlocuind expresia rezistenței în legea lui Ohm, obținem

(13.33)

unde valoarea , reciproca rezistivității, se numește conductivitate electrică materiale conductoare. Unitatea sa este siemens pe metru (S/m).

Dat fiind
- intensitatea câmpului electric în conductor,
- densitatea de curent, formula poate fi scrisă ca

j = γE (13,34)

Legea Joule-Lenz în formă diferențială

Să evidențiem în conductor un volum cilindric elementar dV = dSdℓ (axa cilindrului coincide cu direcția curentului (Fig. 13.9)), a cărui rezistență
. Conform legii Joule-Lenz, căldura va fi eliberată în acest volum în timp

(13.35)

Se numește cantitatea de căldură eliberată pe unitatea de timp pe unitatea de volum puterea curentului termic specific . Ea este egală

ω= ρ∙j 2 (13,36)

Folosind forma diferențială a legii lui Ohm (j = γE) și relația , obținem ω= j∙E=γ∙E 2 (13.37)

Exemple de rezolvare a problemelor

Exemplu. Curentul din conductor crește uniform de laeu 0 =0 laeu max =3A pentru timpul τ=6s. Determinați taxaQtrecând prin conductor.

Dat: I 0 =0; I max \u003d 3A; τ=6s .

A găsi: Q.

Decizie. Sarcina dQ care trece prin secțiunea transversală a conductorului în timp dt,

În funcție de starea problemei, puterea curentului crește uniform, adică I=kt , unde factor de proporționalitate

.

Atunci se poate scrie

Integrând (1) și înlocuind expresia pentru k, găsim sarcina dorită care a trecut prin conductor:

Răspuns : Q=9 C .

Exemplu. Pe conductorul de fier (ρ = 7,87 g/cm 3 , М=56∙10 -3 kg/mol) secţiuneS=0,5 mm 2 curentul curgeeu\u003d 0,1 A. determinați viteza medie a mișcării ordonate (dirijate) a electronilor, presupunând că numărul de electroni liberi pe unitatea de volum a conductorului este egal cu numărul de atomin"pe unitate de volum a conductorului

Dat: ρ \u003d 7,87 g / cm 3, \u003d 7,87 ∙ 10 3 kg / m 3; М=56∙10 -3 kg/mol; I=0,1 A; S \u003d 0,5 mm 2 \u003d 0,5 10 -6 m 2.

A găsi: .

Decizie . Densitatea de curent într-un conductor

j=ne ,

Unde - viteza medie a mișcării ordonate a electronilor în conductor;n - concentrația de electroni (numărul de electroni pe unitatea de volum); e=1,6∙10 -19 C este sarcina electronului.

În funcție de starea problemei,

(2)

(Fii conștient de faptul că
, unde este masa conductorului; M este masa sa molară; N A \u003d 6,02 ∙ 10 23 mol -1 - constanta lui Avogadro;
este densitatea fierului).

Ținând cont de formula (2) și de faptul că densitatea de curent
, expresia (1) poate fi scrisă ca

,

De unde viteza dorită a mișcării ordonate a electronilor

Răspuns: =14,8 um/s.

Exemplu. Rezistență omogenă a firuluiR\u003d 36 ohmi. Determinați în câte segmente egale a fost tăiat firul dacă, după conectarea lor în paralel, rezistența s-a dovedit a fi egalăR 1 \u003d 1 Ohm.

Dat R\u003d 36 ohmi;R 1 = 1 ohm.

A găsi: N.

Decizie. Un fir netăiat poate fi reprezentat ca N rezistențe conectate în serie. Apoi

unde r este rezistența fiecărui segment.

În cazul conexiunii în paralel a N segmente de fire

sau
(2)

Din expresiile (1) și (2) găsim numărul dorit de segmente

Răspuns: N=6

Exemplu. Determinați densitatea de curent într-un fir de cupru cu lungimea ℓ=100 m dacă diferența de potențial la capete este φ 1 -φ 2 =10V. Rezistivitatea cuprului ρ =17 nOhm∙m.

Dat ℓ=100 m; φ 1 -φ 2 =10V; ρ =17 nOhm∙m=1,7∙10 -8 Ohm∙m.

A găsi: j.

Decizie. Conform legii lui Ohm în formă diferențială,

Unde
- conductivitatea electrică specifică a conductorului;
- intensitatea câmpului electric în interiorul unui conductor omogen, exprimată prin diferența de potențial de la capetele conductorului și lungimea acestuia.

Înlocuind formulele scrise în expresia (1), găsim densitatea de curent dorită

Răspuns: j=5,88 MA/m2.

Exemplu. Curentul trece printr-o lampă cu incandescențăeu\u003d 1A, Temperatura filamentului de tungsten cu un diametrud 1 \u003d 0,2 mm este egal cu 2000ºС. Curentul este furnizat de fire de cupru cu secțiune transversalăS 2 = 5 mm 2 . Determinați puterea câmpului electrostatic: 1) în wolfram; 2) în cupru. Rezistența specifică a wolframului la 0ºС ρ 0 \u003d 55 nOhm ∙ m, coeficientul său de temperatură al rezistenței α 1 \u003d 0,0045 grade -1 , rezistivitatea cuprului ρ 2 \u003d 17nOhm ∙ m.

Dat: eu=1A;d 1 =0,2 mm=2∙10 -4 m; T= 2000ºС;S 2 = 5 mm 2 =5∙10 -6 m 2 ; ρ 0 \u003d 55 nOhm ∙ m \u003d 5,5 10 -8 Ohm∙m: α 1 \u003d 0,0045ºС -1 ; ρ 2 \u003d 17nOhm ∙ m \u003d 1,7 ∙ 10 -8 Ohm∙m.

A găsi: E1; E 2 .

Decizie. Conform legii lui Ohm în formă diferenţială, densitatea curentului

(1)

Unde
- conductivitatea electrică specifică a conductorului; E este puterea câmpului electric.

Rezistivitatea wolframului variază cu temperatura conform unei legi liniare:

ρ=ρ 0 (1+αt). (2)

Densitatea curentului în wolfram

(3)

Înlocuind expresiile (2) și (3) în formula (1), găsim puterea dorită a câmpului electrostatic în wolfram.

.

Intensitatea câmpului electrostatic în cupru

(Fii conștient de faptul că
).

Răspuns: 1) E 1 \u003d 17,5 V / m; 2) E 2 \u003d 3,4 mV / m.

Exemplu. Prin rezistența conductoruluiR\u003d Curge de 10 ohmi, curentul crește liniar. Cantitatea de căldurăQ, eliberat în conductor în timpul τ \u003d 10 s, este egal cu 300 J. Determinați sarcinaq, trecut în acest timp de-a lungul conductorului, dacă în inițialămmoment de timp, curentul din conductor este zero.

Dat: R=10 ohmi; τ=10s;Q=300J;eu 0 =0.

A găsi: q.

Decizie. Din condiția de uniformitate a creșterii curentului (la I 0 =0) rezultă că I=kt, unde k este factorul de proporționalitate. Dat fiind
, putem scrie

dq=Idt=ktdt. (unu)

Integram expresia (1), atunci

(2)

Pentru a găsi coeficientul k, scriem legea Joule-Lenz pentru un interval de timp infinit de mic dt:

Integrând această expresie de la 0 la, obținem cantitatea de căldură specificată în starea problemei:

,

Unde găsim k:

. (3)

Înlocuind formula (3) în expresia (2), determinăm sarcina dorită

Răspuns: q=15 C .

Exemplu. Determinați densitatea curentului electric în firul de cupru (rezistivitate ρ=17nOhm∙m), dacă puterea specifică a curentului termic ω=1,7J/(m 3 ∙s)..

Dat: ρ=17nOhm∙m=17∙10 -9 Ohm∙m; ω=1,7J/(m 3 ∙s).

A găsi: j.

Decizie. Conform legilor Joule-Lenz și Ohm în formă diferențială,

(1)

, (2)

unde γ și ρ sunt specificul și respectiv rezistența conductorului. Din legea (2) se obține că Е = ρj. Înlocuind această expresie în (1), găsim densitatea de curent dorită:

.

Răspuns : j=10 kA/m3.

Exemplu. Determinați rezistența internă a sursei de curent, dacă se află în circuitul extern la o putere de curenteu 1 \u003d 4A dezvoltă puterea P 1 \u003d 10 W și cu puterea curentuluieu 2 \u003d 6A - putere P 2 \u003d 12 W.

Dat: eu 1 =4A; R 1 =10 W;eu 2 =6A; R 2 \u003d 12 W.

A găsi: r.

Decizie. Puterea dezvoltată de curent

și
(1)

unde R 1 şi R 2 sunt rezistenţele circuitului extern.

Conform legii lui Ohm pentru un circuit închis,

;
,

unde ε este EMF al sursei. Rezolvând aceste două ecuații pentru r, obținem

(2)

Răspuns : r=0,25 ohmi.

Exemplu . Într-un circuit format dintr-o sursă de EMF și un rezistor cu rezistențăR\u003d 10 Ohm, porniți voltmetrul, mai întâi în paralel și apoi în serie cu rezistența, iar citirile voltmetrului sunt aceleași. Determinați rezistența internărSursa EMF, dacă rezistența voltmetruluiR V =500 ohmi.

Dat: R=10 ohmi;R V =500 Ohm;U 1 = U 2 .

A găsi: r.

R soluţie. În funcție de starea problemei, voltmetrul este conectat o dată la rezistor în paralel (Fig. a), al doilea - în serie (Fig. b), iar citirile sale sunt aceleași.

În secolul al XIX-lea, independent unul de celălalt, englezul J. Joule și rusul E.H. Lenz au studiat încălzirea conductorilor prin curent electric și au stabilit empiric un model: cantitatea de căldură eliberată într-un conductor purtător de curent este direct proporțională cu pătratul curentului, cu rezistența conductorului și cu timpul necesar curentului pentru a trece.
Ulterior s-a aflat că această afirmație este adevărată pentru orice conductor: solid, lichid, gazos. Prin urmare, se numește regularitatea deschisă Legea Joule-Lenz:

Figura prezintă o diagramă de instalare care poate fi folosită verifica experimental legea Joule-Lenz.Împărțind curentul la tensiune, formula R \u003d U / I calculează rezistența. Un termometru măsoară creșterea temperaturii apei. Prin formule Q=I2Rtși Q=cmDt° calculați cantitatea de căldură care, conform rezultatelor experimentului, ar trebui să coincidă.
Pentru cei care sunt mai profund interesați de fizică, observăm în mod special că legea Joule-Lenz poate fi obținută nu numai experimental, ci și derivată teoretic. S-o facem.


Formula rezultată A=I2Rt similar cu formula legii Joule-Lenz, totuși, în partea stângă a acesteia se află lucrul curentului, și nu cantitatea de căldură. Ce ne dă dreptul să considerăm aceste cantități egale? Să scriem prima lege a termodinamicii(vezi § 6-h) și exprimați lucrarea din aceasta:
DU = Q + A, deci A =DU-Q.
Să ne amintim asta DU este modificarea energiei interne a conductorului încălzit cu curent; Q- cantitatea de căldură degajată de conductor (aceasta este indicată de semnul „-” din față); A- lucrarea efectuată asupra conductorului. Să aflăm care este această meserie.
Conductorul în sine este nemișcat, dar electronii se mișcă în interiorul lui, lovind în mod constant ionii rețelei cristaline și transferându-le o parte din energia lor cinetică. Pentru ca fluxul de electroni să nu slăbească, forțele câmpului electric creat de sursa de electricitate lucrează constant asupra lor. Prin urmare, A este munca forțelor câmpului electric asupra mișcării electronilor în interiorul conductorului.
Să discutăm acum despre valoare DU(modificarea energiei interne) în raport cu un conductor în care începe să circule curent.
Conductorul se va încălzi treptat, ceea ce înseamnă că acesta energia internă va crește. Pe măsură ce temperatura crește, diferența de temperatură dintre conductor și mediu va crește. Conform legilor lui Newton (vezi § 6-k), puterea de transfer de căldură a conductorului va crește. După ceva timp, acest lucru va face ca temperatura conductorului să înceteze să crească. De-acum inainte energia internă a conductorului se va opri din schimbare, adică valoarea DU va deveni zero.
Atunci prima lege a termodinamicii pentru această stare va fi: A = -Q. i.e Dacă energia internă a conductorului nu se modifică, atunci munca curentului este complet transformată în căldură. Folosind această derivație, scriem toate cele trei formule pentru calcularea lucrului curentului într-o formă diferită:

Deocamdată, vom considera aceste formule egale în drepturi. Mai târziu vom discuta că formula corectă este întotdeauna adevărată (de aceea se numește lege), iar cele două din stânga sunt valabile doar în anumite condiții, pe care le vom formula atunci când studiem fizica în liceu.

Conţinut:

Celebrul fizician rus Lenz și fizicianul englez Joule, efectuând experimente privind studiul efectelor termice ale curentului electric, au derivat independent legea Joule-Lenz. Această lege reflectă relația dintre cantitatea de căldură degajată în conductor și curentul electric care trece prin acest conductor pentru o anumită perioadă de timp.

Proprietățile curentului electric

Când un curent electric trece printr-un conductor metalic, electronii acestuia se ciocnesc constant cu diferite particule străine. Acestea pot fi molecule neutre obișnuite sau molecule care au pierdut electroni. Un electron în procesul de mișcare poate separa încă un electron dintr-o moleculă neutră. Ca urmare, energia sa cinetică se pierde și, în locul unei molecule, se formează un ion pozitiv. În alte cazuri, electronul, dimpotrivă, se combină cu un ion pozitiv și formează o moleculă neutră.

În procesul de ciocnire a electronilor și moleculelor, se consumă energie, care ulterior se transformă în căldură. Cheltuirea unei anumite cantități de energie este asociată cu toate mișcările în timpul cărora cineva trebuie să învingă rezistența. În acest moment, munca cheltuită pentru depășirea rezistenței la frecare este convertită în energie termică.

Formula și definiția legii lui Joule Lenz

Conform legii Lenz Joule, un curent electric care trece printr-un conductor este însoțit de o cantitate de căldură direct proporțională cu pătratul curentului și cu rezistența, precum și cu timpul necesar acestui curent pentru a trece prin conductor. .

Sub forma unei formule, legea Joule-Lenz se exprimă după cum urmează: Q \u003d I 2 Rt, în care Q afișează cantitatea de căldură eliberată, I - , R este rezistența conductorului, t este perioada de timp. Valoarea lui „k” este echivalentul termic al muncii și este utilizată în cazurile în care cantitatea de căldură este măsurată în calorii, puterea curentului - , rezistența - în ohmi și timpul - în secunde. Valoarea numerică a lui k este 0,24, ceea ce corespunde unui curent de 1 amper, care, cu o rezistență a conductorului de 1 ohm, eliberează o cantitate de căldură egală cu 0,24 kcal timp de 1 secundă. Prin urmare, pentru a calcula cantitatea de căldură eliberată în calorii, se utilizează formula Q = 0,24I 2 Rt.

Când utilizați sistemul de unități SI, cantitatea de căldură este măsurată în jouli, astfel încât valoarea lui "k", în raport cu legea Joule-Lenz, va fi egală cu 1, iar formula va arăta astfel: Q \u003d I 2 Rt. Conform I = U/R. Dacă această valoare curentă este înlocuită în formula principală, va lua următoarea formă: Q \u003d (U 2 / R) t.

Formula de bază Q = I 2 Rt este foarte convenabil de utilizat la calcularea cantității de căldură care este eliberată în cazul unei conexiuni în serie. Puterea curentului în toți conductorii va fi aceeași. Când mai mulți conductori sunt conectați în serie deodată, fiecare dintre ei va elibera atât de multă căldură, care va fi proporțională cu rezistența conductorului. Dacă trei fire identice de cupru, fier și nichel sunt conectate în serie, atunci cantitatea maximă de căldură va fi eliberată ultima. Acest lucru se datorează celei mai mari rezistențe specifice a nichelinei și încălzirii mai puternice a acestui fir.

Când aceiași conductori sunt conectați în paralel, valoarea curentului electric în fiecare dintre ele va fi diferită, iar tensiunea la capete va fi aceeași. În acest caz, formula Q \u003d (U 2 / R) t este mai potrivită pentru calcule. Cantitatea de căldură degajată de un conductor va fi invers proporțională cu conductivitatea acestuia. Astfel, legea Joule-Lenz este utilizată pe scară largă pentru calcularea instalațiilor electrice de iluminat, a diverselor dispozitive de încălzire și încălzire, precum și a altor dispozitive asociate conversiei energiei electrice în căldură.

Legea Joule-Lenz. Munca și puterea curentului electric

Luați în considerare Legea Joule-Lenz și aplicarea acesteia.

Când un curent electric trece printr-un conductor, acesta se încălzește. Acest lucru se întâmplă deoarece electronii liberi care se mișcă sub acțiunea unui câmp electric în metale și ionii din soluțiile de electroliți se ciocnesc cu moleculele sau atomii conductorilor și le transferă energia lor. Astfel, atunci când curentul funcționează energia internă a conductorului crește , o anumită cantitate de căldură este eliberată în el, egală cu munca curentului, iar conductorul se încălzește: Q = A sau Q = IUT .

Dat fiind U=IR , ca rezultat obținem formula:

Q \u003d I 2 Rt, Unde

Q - cantitatea de căldură eliberată (în Jouli)
eu - puterea curentului (în amperi)
R - rezistenta conductorului (in ohmi)
t - timpul de tranzit (în secunde)

Legea Joule-Lenz : cantitatea de căldură degajată de un conductor cu curent este egală cu produsul dintre pătratul puterii curentului, rezistența conductorului și timpul necesar trecerii curentului.

Unde se aplică legea Joule-Lenz?

1. De exemplu, în lămpi cu incandescență si in încălzitoare electrice se aplică legea Joule-Lenz. Ei folosesc un element de încălzire, care este un conductor cu rezistență ridicată. Datorită acestui element, este posibil să se realizeze eliberarea de căldură localizată într-o anumită zonă. Eliberarea de căldură va apărea cu o creștere a rezistenței, o creștere a lungimii conductorului, alegerea unui anumit aliaj.

2. Unul dintre domeniile de aplicare a legii Joule-Lenz este reducerea pierderilor de energie . Acțiunea termică a curentului duce la pierderi de energie. La transmiterea energiei electrice, puterea transmisă depinde liniar de tensiune și curent, iar puterea de încălzire depinde de curent în mod pătratic, așa că dacă creșteți tensiunea în timp ce scădeți curentul înainte de a aplica electricitate, va fi mai profitabil. Dar creșterea tensiunii duce la o scădere a siguranței electrice. Pentru a crește nivelul de siguranță electrică, creșteți rezistența de sarcină în funcție de creșterea tensiunii în rețea.

3. De asemenea, legea Joule-Lenz afectează selecția de fire pentru circuite . Deoarece cu o selecție greșită a firelor, este posibilă o încălzire puternică a conductorului, precum și aprinderea acestuia. Acest lucru se întâmplă atunci când puterea curentului depășește valorile maxime admise și este eliberată prea multă energie.