Joule-Lenzin laki
Johdon resistanssin voittamiseksi sähkövirta toimii, jonka aikana langassa syntyy lämpöä. Vapaat elektronit törmäävät liikkeessään atomien ja molekyylien kanssa, ja näiden törmäysten aikana liikkuvien elektronien mekaaninen energia muuttuu lämpöenergiaksi.
Lämpöenergian riippuvuus johtimessa olevan virran voimakkuudesta määräytyy Joule-Lenzin lain mukaan. Kun sähkövirta kulkee langan läpi, johdossa olevan virran tuottama lämmön määrä on suoraan verrannollinen toiseen tehoon otetun virran voimakkuuteen, langan resistanssin suuruuteen ja virran kestoon. .
Jos lämmön määrää merkitään kirjaimella Q, virran voimakkuus a:ssa on A, vastus ohmeina — R ja aika sekunteina — t, niin matemaattisesti Joule-Lenzin laki voidaan esittää seuraavasti:
Q = aI2Rt
NS:lle a = 1, lämmön määrä Q on joulea. NSpa a = 0,24 lämpömäärä Q saadaan pieninä kaloreina. Kerroin 0,24 näkyy kaavassa, koska 1 A virta johdossa, jonka resistanssi on 1 ohm 1 sekunnin ajan. luovuttaa 0,24 pientä kaloria lämpöä. Pieni kalori toimii lämmön määrän mittausyksikkönä. Pieni kalori vastaa lämpömäärää, joka tarvitaan lämmittämään 1 g vettä 1 °C:lla.
Tämän lain löysivät itsenäisesti vuonna 1840 englantilainen fyysikko James Joule ja venäläinen fyysikko Emily Kristianovich Lenz. Tämä fysikaalinen laki määrittää lämmön määrän Q, joka vapautuu johtimessa, kun sähkövirta kulkee sen läpi.
Joten lämpöä syntyy aina johtimessa, kun virta kulkee sen läpi. Johtojen ja sähkölaitteiden liiallista kuumenemista ei kuitenkaan pidä sallia, koska se vahingoittaa niitä. Ylikuumeneminen on erityisen vaarallista silloin, kun oikosulku johdot, toisin sanoen kuluttajalle sähköenergiaa toimittavien johtojen sähköliitännät.
Oikosulkutilanteessa virran alle jäävien johtimien vastus on yleensä mitätön, joten virta saavuttaa suuren voiman ja lämpöä vapautuu niin paljon, että se aiheuttaa onnettomuuden. Oikosululta ja ylikuumenemiselta suojaamiseksi piiri sisältää sulakkeet… Ne ovat pieniä ohuen langan tai levyn paloja, jotka palavat heti, kun virta saavuttaa tietyn arvon. Sulakkeiden valinta tehdään johtojen poikkipinta-alan mukaan.
Katso myös: Kuinka sähköisku lämmittää johdon