Joule-Lenzov zakon

Emil Khristianovich Lentz (1804 - 1865) - ruski slavni fizik. Je eden izmed ustanoviteljev elektromehanike. Njegovo ime je povezano z odkritjem zakona, ki določa smer indukcijski tok, in zakon, ki določa električno polje v prevodniku s tokom.

Poleg tega se Aemili Lenz in angleški fizik fizik Joule učijo iz izkušenj termični tokovi, neodvisno drug od drugega odprt zakon, po katerem je količina toplote, ki nastane v vodniku neposredno sorazmerna s kvadratom električnega toka, ki teče skozi vodnike, svoje odpornosti in čas, v katerem je električni tok vzdržuje v vodniku nespremenjena.

Ta zakon se je imenoval zakon Joule-Lentz, njegova formula je naslednja:

Q = kl²Rt, (1)

kjer je Q količina sproščene toplote, l tok, R je odpornost vodnika, t časovna vrednost k se imenuje termični ekvivalent dela. Številčna vrednost te količine je odvisna od izbire enot, v katerih se izmerijo preostale količine v formuli.

Če se količina toplote izmeri v kalorij, tok v amperih, upor v ohmih in čas v sekundah, potem je k numerično 0,24. To pomeni, da tok v 1a pritrdi v vodnik, ki ima upor 1 Ohm, na sekundo, toplotno število, ki je 0,24 kcal. Iz tega sledi, da se količina toplote v kalorij, sproščenih v prevodniku, lahko izračuna po formuli:

Q = 0,24l2Rt.

V sistemu SI enot energije, količina toplote in dela merimo z enotami - joules. Zato je koeficient sorazmernosti v Joule-Lenzovem zakonu enotnost. V tem sistemu ima formula Joule-Lenz naslednjo obliko:

Q = l²Rt. (2)

Zakon Joule-Lenz lahko preverimo z izkušnjami. Tok poteka skozi žično spiralo, potopljeno v tekočino, vlije v kalorimeter. Nato se šteje količina toplote, ki se sprosti v kalorimetru. Odpornost spirale je znana vnaprej, tok se meri z ampermetrom in časom s štoparico. Če spremenimo tok v vezju in uporabimo različne spirale, lahko preverimo Joule-Lenzov zakon.

Na podlagi Ohmovega zakona

I = U / R,

Če nadomestimo tok v formulo (2), dobimo nov izraz za formulo za Joule-Lenzov zakon:

Q = (U2 / R) t.

Primerno je uporabiti formulo Q = l²Rt pri izračunu količine toplote, sproščene med serijsko povezavo, ker v tem primeru električni tok v vseh vodnikih je enak. Zato, kdaj serijska povezava več vodnikov, vsakemu od njih se dodeli količina toplote, ki je sorazmerna z odpornostjo vodnika. Če na primer priključite tri žice istih dimenzij-bakra, železa in niklja, potem bo največja količina toplote sproščena iz niklja, saj upornost Največji, močnejši in ogreti.

Če je vodniki povezujejo vzporedno, potem bo električni tok v njih drugačen, napetost na koncih takih vodnikov pa je enaka. Izračun količine toplote, ki se bo sproščala pri taki povezavi, je bolje, če uporabimo formulo Q = (U² / R) t.

Ta formula kaže, da bo v vzporedni povezavi vsak vodnik razporejal toliko toplote, kot bo obratno sorazmeren z njegovo prevodnostjo.

Če povežete tri enake debeline žice - bakra, železa in niklja - vzporedno med seboj in prenesite tok skozi njih, se največja količina toplote sprosti v bakrene žice, ogrevala bo več kot druga.

Na podlagi zakona Joule-Lenz izračunajo različne naprave za električno razsvetljavo, ogrevanje in ogrevanje električnih aparatov. Prav tako se široko uporablja pretvorba energije električne energije v toploto.