Joule-Lenzův zákon

Emil Khristianovich Lentz (1804 - 1865) - ruský slavný fyzik. Je jedním ze zakladatelů elektromechaniky. Jeho jméno je spojeno s objevem zákona, který definuje směr indukční proud, a zákon, který určuje elektrické pole v vodiči s proudem.

Navíc Aemili Lenz a anglický fyzik-fyzik Joule, učení se ze zkušeností tepelné proudové efekty, nezávisle jeden na druhém otevřené zákon, podle kterého je množství tepla, které se vytváří ve vodiči je přímo úměrný druhé mocnině elektrického proudu protékajícího vodičem, jeho odporu a dobu, po kterou je elektrický proud udržován beze změny ve vodiči.

Tento zákon byl nazván zákonem Joule-Lentz, jeho vzorec je následující:

Q = kl2Rt, (1)

kde Q je množství uvolněného tepla, l je proud, R je odpor vodiče, t je časová hodnota k se nazývá tepelný ekvivalent práce. Číselná hodnota tohoto množství závisí na volbě jednotek, ve kterých se měří zbývající množství ve vzorci.

V případě, že množství tepla se měří v kalorií, proud v ampérech, je odpor v ohmech, a čas v sekundách, poté k je číselně roven 0,24. To znamená, že proud ve vodiči 1a vybírá, který má odpor 1 ohm za sekundu, množství tepla, které se rovná 0,24 kcal. V souladu s tím, že množství tepla kalorií osvobozeno ve vodiči může být vypočtena podle vzorce:

Q = 0,24l2Rt.

V systému jednotek SI energie se množství tepla a práce měří podle jednotek - jouly. Proto koeficient proporcionality v zákonu Joule-Lenz je jednota. V tomto systému má vzorec Joule-Lenz formu:

Q = l2Rt. (2)

Zákon Joule-Lenz lze ověřit zkušenostmi. Proud prochází drcenou spirálou ponořenou do kapaliny nalije do kalorimetru. Potom se počítá množství tepla uvolněné v kalorimetru. Odpor spirály je předem znám, proud je měřen ampermetrem a čas stopkami. Změnou proudu v obvodu a použitím různých spirál lze ověřit zákon Joule-Lenz.

Na základě zákona Ohm

I = U / R,

Nahrazením proudu do vzorce (2) získáme nový výraz pro vzorec pro zákon Joule-Lenz:

Q = (U2 / R) t.

Při výpočtu množství tepla uvolněného během sériového připojení je vhodné použít vzorec Q = l2Rt, protože v tomto případě elektrický proud ve všech vodičích je stejný. Proto, kdy sériové připojení více vodičů, každý z nich budou přiděleny takové množství tepla, které je úměrný odporu vodiče. Pokud se kombinovat, např., Postupně tři vodiče stejné velikosti - mědi, železa a nikelinovuyu, největší množství tepla se uvolní ze nikelinovoy od odpor jeho největší, je silnější a ohřívá.

Pokud vodiče zapojeny paralelně, pak elektrický proud v nich bude jiný a napětí na koncích těchto vodičů je stejné. Výpočet množství tepla, které se uvolní při takovém spojení, je lepší provést pomocí vzorce Q = (U² / R) t.

Tento vzorec ukazuje, že v paralelním spojení každý vodič přidělí tolik tepla, které bude nepřímo úměrné jeho vodivosti.

Budeme-li spojit tři dráty stejné tloušťky - měď, železo a nikelinovuyu - vzájemně rovnoběžné a předat proudu skrze ně největší množství tepla uvolněného v měděný drát, bude se zahřívat více než ostatní.

S ohledem na zákon Joule-Lenz vypočítají různá elektrická zařízení pro osvětlení, topení a topení elektrických spotřebičů. Také se přeměňuje energie elektřiny na teplo.