Joule-Lenzov zakon

Emil Khristianovich Lentz (1804 - 1865) - Ruski poznati fizičar. On je jedan od osnivača elektromehanike. Njegovo je ime povezano s otkrićem zakona koji određuje smjer indukcijska struja,

Osim toga, Emil Lenz i engleski fizičar Joel, učenje iz iskustva efekti toplinske struje, neovisno jedan o drugome otvorio zakon prema kojem je količina topline koja se stvara u dirigent je izravno proporcionalna kvadratu struje koja teče kroz dirigent, njegove otpornosti i vremena u kojem struja održava nepromijenjen u vodiču.

Ovaj zakon zvao se zakon Joule-Lentz, a njegova formula je sljedeća:

Q = kl2Rt, (1)

gdje je Q količina oslobođene topline, l je struja, R je otpor vodiča, t je vremenska vrijednost k koja se naziva toplinska ekvivalenta rada. Brojčana vrijednost ove količine ovisi o izboru jedinica u kojima se mjere preostale količine u formuli.

Ako se količina topline mjeri u kalorijama, struja u amperi, otpor u Ohmima i vrijeme u sekundama, tada k je brojčano 0,24. To znači da struja u 1a učvršćuje u vodiču, koji ima otpor od 1 ohma, u sekundi, toplinski broj, koji je 0,24 kcal. Polazeći od toga, količina topline u kalorijama koje se oslobađaju u vodiču može se izračunati pomoću formule:

Q = 0,24 ul Rt.

U sustavu SI jedinica energije, količina topline i rada se mjeri po jedinicama - joules. Dakle, koeficijent proporcionalnosti u Joule-Lenzovom zakonu je jedinstvo. U ovom sustavu Joule-Lenz formula ima oblik:

Q = l2Rt. (2)

Zakon Joule-Lenz može se potvrditi iskustvom. Tekućina se prolazi kroz žičanu spiralu uronjenu u tekućinu izlivenu u kalorimetar. Zatim se računa količina topline koja se oslobađa u kalorimetru. Otpornost spirala unaprijed je poznata, struja se mjeri ampermetarom i vremenom štopericom. Promjena struje u krugu i upotreba različitih spirala može se provjeriti Joule-Lenzov zakon.

Na temelju Ohmovog zakona

I = U / R,

Zamjenjujući struju u formulu (2) dobivamo novi izraz za formulu za Joule-Lenzov zakon:

Q = (U2 / R) t.

Prikladno je koristiti formulu Q = l²Rt pri izračunavanju količine topline oslobođene tijekom serijske veze, jer u ovom slučaju električna struja u svim vodičima je isti. Stoga, kada serijska veza nekoliko vodiča, svaki od njih će biti dodijeljena količina topline koja je proporcionalna otporu vodiča. Na primjer, ako se, primjerice, spoje tri žice iste dimenzije - bakar, željezo i nikal, tada će najveći iznos topline biti oslobođen od nikla, jer otpor njegova najveća, jača i zagrijava.

Ako je dirigenti se spajaju paralelno, tada će električna struja u njima biti drugačija, a napon na krajevima takvih vodiča je isti. Izračunavanje količine topline koja će biti puštena na takvu vezu, bolje je provesti, koristeći formulu Q = (U² / R) t.

Ova formula pokazuje da će, u paralelnoj vezi, svaki vodič izdvojiti toliko topline koja će biti obrnuto proporcionalna njegovoj provodljivosti.

Ako spojite tri jednake debljine žice - bakar, željezo i nikl - paralelno jedna s drugom i prolazite kroz njih, najveća količina topline će se osloboditi bakrena žica, to će se zagrijati više od drugih.

Uzimajući u obzir zakon Joule-Lenz, izračunavaju različite instalacije električne rasvjete, grijanje i grijanje električnih aparata. Također, naširoko se koristi pretvorba energije električne energije u toplinu.