Legea Joule-Lenz

Emil Khristianovich Lentz (1804 - 1865) - fizician renumit rusesc. Este unul dintre fondatorii electromecanicii. Numele lui este asociat cu descoperirea unei legi care definește direcția curentul de inducție, și legea care determină câmpul electric într-un conductor cu curent.

În plus, Aemili Lenz și fizicianul fizician englez-fizician Joule, învățând din experiență efecte termice curente, independent unul de altul deschis lege potrivit căreia cantitatea de căldură care este generată în conductorul este direct proporțională cu pătratul curentului electric care circulă prin conductorul, rezistivitatea acestuia și timpul în care curentul electric este menținut neschimbat în conductorul.

Această lege a fost numită legea lui Joule-Lentz, formula sa fiind după cum urmează:

Q = kl2Rt, (1)

unde Q este cantitatea de căldură eliberată, l este curentul, R este rezistența conductorului, t este valoarea de timp k, se numește echivalentul termic al lucrării. Valoarea numerică a acestei cantități depinde de alegerea unităților în care se măsoară cantitățile rămase din formulă.

Dacă cantitatea de căldură este măsurată în calorii, curentul în amperi, rezistența în Ohms și timpul în secunde, atunci k este numeric 0,24. Aceasta înseamnă că curentul din 1a se fixează în conductă, care are o rezistență de 1 Ohm, pe secundă, numărul de căldură, care este de 0,24 kcal. Datorită acestui fapt, cantitatea de căldură în calorii eliberată în conductor poate fi calculată prin formula:

Q = 0,24l2Rt.

În sistemul de unități SI energia, cantitatea de căldură și de lucru sunt măsurate cu unități - jouli. Prin urmare, coeficientul de proporționalitate din legea Joule-Lenz este unitatea. În acest sistem, formula Joule-Lenz are forma:

Q = l2Rt. (2)

Legea lui Joule-Lenz poate fi verificată prin experiență. Un curent este trecut printr-o spirală de sârmă imersată într-un lichid turnat în calorimetru. Apoi se calculează cantitatea de căldură eliberată în calorimetru. Rezistența spirală este cunoscută în prealabil, curentul este măsurat cu un ampermetru și timpul de către un cronometru. Schimbând curentul în circuit și folosind diferite spirale, se poate verifica legea Joule-Lenz.

Bazat pe legea lui Ohm

I = U / R,

Înlocuind curentul în formula (2), obținem o nouă expresie pentru formula pentru legea Joule-Lenz:

Q = (U / R) t.

Este convenabil să se folosească formula Q = l²Rt atunci când se calculează cantitatea de căldură eliberată în timpul unei conexiuni seriale, deoarece în acest caz curent electric în toate conductorii este același. Prin urmare, când conexiune serială conductoare multifilare, fiecare dintre ele vor fi alocate acea cantitate de căldură care este proporțională cu rezistența conductorului. Dacă vom combina, de exemplu, în mod succesiv trei fire de dimensiuni egale - cupru, fier și nikelinovuyu, cea mai mare cantitate de căldură va fi eliberat din nikelinovoy deoarece rezistivitate cea mai mare, este mai puternică și se încălzește.

În cazul în care Conductorii se conectează în paralel, atunci curentul electric din ele va fi diferit, iar tensiunea la capetele acestor conductori este aceeași. Calculul cantității de căldură care va fi eliberată la o astfel de conexiune, este mai bine să se efectueze, folosind formula Q = (U² / R) t.

Această formulă arată că, într-o conexiune paralelă, fiecare conductor va aloca cât mai multă căldură care va fi invers proporțională cu conductivitatea sa.

Dacă conectați trei fire de grosime egale - cupru, fier și nichel - în paralel unul cu celălalt și treceți curentul prin ele, cea mai mare cantitate de căldură va fi eliberată în sârmă de cupru, se va încălzi mai mult decât altele.

Având la bază legea lui Joule-Lenz, ele calculează diferite instalații electrice de iluminat, încălzirea și încălzirea aparatelor electrice. De asemenea, conversia energiei electrice în căldură este larg utilizată.