Формула закону Джоуля-Ленца

При проходженні електричного струму по провіднику відбувається нагрівання провідника. Можна сказати, що робота електричного струму витрачається виключно на збільшення внутрішньої енергії провідника, т. Е. На тепло. Тоді, виходячи з закону збереження енергії, випливає, що A = Q.

Причина нагрівання провідника пов’язана з взаємодією рухомих електронів з іонами кристалічної решітки. В результаті іони у вузлах кристалічної решітки починають швидше коливатися, т. Е. Їх кінетична енергія зростає. У розчинах електролітів переміщаються самі іони.

Вчені Джеймс Джоуль і Емілій Ленц незалежно один від одного відкрили дослідним шляхом, що кількість теплоти, що виділяється провідником при проходженні через нього електричного струму, одно силі струму в квадраті, помноженої на опір провідника і на час проходження струму:

Q = I2Rt

Саме ця закономірність називається законом Джоуля-Ленца. Хоча ці вчені вивели закон за допомогою дослідів, його формулу можна вивести з сучасних знань про електрику.

Робота по переміщенню заряду q знаходиться як добуток q на напругу на ділянці ланцюга:

A = qU

У свою чергу переміщення заряду дорівнює добутку сили струму в провіднику на час дії цього струму:

Q = It

Якщо підставити у формулу роботи замість q його вираз через силу струму і час, то отримаємо

A = ItU

Напруга також можна виразити через силу струму (за законом Ома: I = U / R). Воно дорівнює добутку сили струму на опір провідника:

U = IR

Підставами в формулу роботи замість напруги його вираз через силу струму і опір:

A = ItIR або A = I2Rt

Оскільки A = Q, то і

Q = I2Rt

Одиницею виміру теплоти є джоуль (Дж). У формулі закону Джоуля-Ленца IR – це напруга (U), яке вимірюється в вольтах (В), I – сила струму, яка вимірюється в амперах (A), t – час у секундах. Тоді виходить, що

1 Дж = 1 В * 1 A * 1 c


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 5.00 out of 5)

Формула закону Джоуля-Ленца