Como resultado de los experimentos, se encontró que la cantidad de calor generado por la corriente al pasar por el conductor depende de la resistencia del propio conductor, la corriente y el tiempo de su paso.
Esta ley física fue establecida por primera vez en 1841 por el físico inglés Joule, y algo más tarde (en 1844) de forma independiente por el académico ruso Emil Khristianovich Lenz (1804 - 1865).
Las relaciones cuantitativas que tienen lugar cuando el conductor es calentado por la corriente se denominan ley de Joule-Lenz.
Se estableció arriba:
Como 1 cal = 0,472 kgm, entonces
De este modo,
1 J = 0,24 cal.
Energía corriente eléctrica está determinada por la fórmula
A = I 2× r × t j
Dado que la energía de la corriente se convierte en calor, la cantidad de calor generada por la corriente en el conductor es:
q= 0,24 × I 2× r × t California.
Esta fórmula, que expresa la ley de Joule-Lenz, muestra y define la ley de que la cantidad de calor en calorías generada por la corriente que pasa por un conductor es igual a un factor de 0,24 veces el cuadrado de la corriente en amperios, la resistencia en ohmios y el tiempo. en segundos.
Video - "Ley de Joule-Lenz, física Grado 8":
Ejemplo 1 Determine cuánto calor liberará una corriente de 6 A, pasando a través de un conductor con una resistencia de 2 ohmios, durante 3 minutos.
q= 0,24 × I 2× r × t= 0,24 x 36 x 2 x 180 = 3110,4 cal.
La fórmula de la ley de Joule-Lenz se puede escribir de la siguiente manera:
q= 0,24 × I × I × r × t ,
y desde I × r = tu, entonces puedes escribir:
q= 0,24 × I × tu× t California.
Ejemplo 2 La estufa eléctrica está conectada a una red con un voltaje de 120 V. La corriente que fluye a través de la espiral de la estufa es de 5 A. Se requiere determinar cuánto calor liberará la corriente en 2 horas.
q= 0,24 × I × tu× t\u003d 0.24 × 5 × 120 × 7200 \u003d 1,036,800 calorías \u003d 1036.8 kcal.
Video - "Conductores de calefacción con corriente eléctrica":
E. H. Lenz resumió los experimentos inducción electromagnética, presentando esta generalización en forma de "regla de Lenz". En sus trabajos sobre la teoría de las máquinas eléctricas, Lenz estudió el fenómeno de la "reacción del inducido" en las máquinas de corriente continua y probó el principio de reversibilidad de las máquinas eléctricas. Lenz, trabajando con Jacobi, investigó la fuerza de atracción de los electroimanes, estableció la dependencia del momento magnético de la fuerza de magnetización.
12 (24) de febrero de 1804 - 29 de enero (10 de febrero) de 1865 (60 años)
Lenz fue miembro de la Academia de Ciencias de San Petersburgo y rector de la Universidad de San Petersburgo.
Considere un conductor homogéneo, en cuyos extremos se aplica un voltaje U. Durante el tiempo dt, se transfiere una carga dq = Idt a través de la sección del conductor. Dado que la corriente es el movimiento de carga dq bajo la acción campo eléctrico, entonces, el trabajo actual es igual a
dA=Udq=UI dt (13,28)
Si la resistencia del conductor es R, entonces usando la ley de Ohm, obtenemos
Potencia actual
(13.30)
Si la corriente pasa a través de un conductor metálico fijo, entonces todo el trabajo de la corriente se destina a calentarlo y, de acuerdo con la ley de conservación de la energía,
(13.31)
Así, usando la expresión (13.28) y (13.31), obtenemos
(13.32)
la expresión es Ley de Joule-Lenz , establecido experimentalmente de forma independiente por Joule y Lenz.
§ 13.7 Leyes de Ohm y Joule-Lenz en forma diferencial.
Sustituyendo la expresión de resistencia en la ley de Ohm, obtenemos
(13.33)
donde el valor 
, el recíproco de la resistividad, se llama conductividad eléctrica
materiales conductores. Su unidad es siemens por metro (S/m).
Dado que 
- intensidad del campo eléctrico en el conductor, 
- densidad de corriente, la fórmula se puede escribir como
j = γE (13.34)
Ley de Joule-Lenz en forma diferencial
Destaquemos en el conductor un volumen cilíndrico elemental dV = dSdℓ (el eje del cilindro coincide con la dirección de la corriente (Fig. 13.9)), cuya resistencia 
. De acuerdo con la ley de Joule-Lenz, el calor se liberará en este volumen con el tiempo.
(13.35)
La cantidad de calor liberado por unidad de tiempo por unidad de volumen se llama potencia de corriente térmica específica . ella es igual
ω= ρ∙j 2 (13.36)
Usando la forma diferencial de la ley de Ohm (j = γE) y la relación , obtenemos ω= j∙E=γ∙E 2 (13.37)
Ejemplos de resolución de problemas
Ejemplo. La corriente en el conductor aumenta uniformemente desdeI 0 =0 aI máximo =3A para el tiempo τ=6s. determinar la cargaqpasando por el conductor.
Dado: 0 = 0; Yo máx \u003d 3A; τ=6s .
Encontrar: q.
Solución. La carga dQ que atraviesa la sección transversal del conductor en el tiempo dt,
De acuerdo con la condición del problema, la intensidad de la corriente crece uniformemente, es decir I=kt , donde factor de proporcionalidad
.
Entonces uno puede escribir
Integrando (1) y sustituyendo la expresión por k, encontramos la carga deseada que pasó por el conductor:
Respuesta : Q=9C .
Ejemplo. En el conductor de hierro (ρ = 7,87 g/cm 3 , M=56∙10 -3 kg/mol) secciónS=0,5mm 2 flujos de corrienteI\u003d 0.1 A. determine la velocidad promedio del movimiento ordenado (dirigido) de electrones, suponiendo que la cantidad de electrones libres por unidad de volumen del conductor es igual a la cantidad de átomosnortepor unidad de volumen del conductor
Dado: ρ \u003d 7,87 g / cm 3, \u003d 7,87 ∙ 10 3 kg / m 3; М=56∙10 -3 kg/mol; Yo=0,1A; S \u003d 0,5 mm 2 \u003d 0,5 10 -6 m 2.
Encontrar:
.
Solución . Densidad de corriente en un conductor
j=no 
,
Dónde 
- la velocidad promedio del movimiento ordenado de electrones en el conductor; n - la concentración de electrones (el número de electrones por unidad de volumen); e=1.6∙10 -19 C es la carga del electrón.
Según la condición del problema,
(2)
(sé consciente de 
, donde es la masa del conductor; M es su masa molar, N A \u003d 6.02 ∙ 10 23 mol -1 - La constante de Avogadro; 
es la densidad del hierro).
Teniendo en cuenta la fórmula (2) y el hecho de que la densidad de corriente 
, la expresión (1) se puede escribir como
,
De donde la velocidad deseada del movimiento ordenado de los electrones
Respuesta:
=14,8 µm/s.
Ejemplo. Resistencia de alambre homogéneoR\u003d 36 ohmios. Determine en cuántos segmentos iguales se cortó el cable si, después de su conexión en paralelo, la resistencia resultó ser igualR 1 \u003d 1 ohmio.
Dado R\u003d 36 ohmios;R 1 =1 ohmio.
Encontrar: NORTE.
Solución. Un cable sin cortar se puede representar como N resistencias conectadas en serie. Entonces
donde r es la resistencia de cada segmento.
En el caso de conexión en paralelo de N segmentos de cable
o 
(2)
De las expresiones (1) y (2) encontramos el número deseado de segmentos
Respuesta: N=6
Ejemplo. Determine la densidad de corriente en un alambre de cobre con una longitud de ℓ=100 m si la diferencia de potencial en sus extremos es φ 1 -φ 2 =10V. Resistividad del cobre ρ =17 nOhm∙m.
Dado ℓ=100m; φ 1 -φ 2 =10V; ρ =17 nOhm∙m=1.7∙10 -8 Ohm∙m.
Encontrar: j.
Solución. De acuerdo con la ley de Ohm en forma diferencial,
Dónde 
- conductividad eléctrica específica del conductor; 
- la intensidad del campo eléctrico en el interior de un conductor homogéneo, expresada a través de la diferencia de potencial en los extremos del conductor y su longitud.
Sustituyendo las fórmulas escritas en la expresión (1), encontramos la densidad de corriente deseada
Respuesta: j=5,88 MA/m2.
Ejemplo. La corriente fluye a través de una lámpara incandescente.I\u003d 1A, la temperatura del filamento de tungsteno con un diámetrod 1 \u003d 0,2 mm es igual a 2000ºС. La corriente es suministrada por alambres de cobre con una sección transversalS 2 = 5 mm 2 . Determine la fuerza del campo electrostático: 1) en tungsteno; 2) en cobre. Resistencia específica del tungsteno a 0ºС ρ 0 \u003d 55 nOhm ∙ m, su coeficiente de temperatura de resistencia α 1 \u003d 0.0045 grados -1 , resistividad del cobre ρ 2 \u003d 17nOhm ∙ m.
Dado: I=1A;d 1 =0,2mm=2∙10 -4 metro; T= 2000ºС;S 2 = 5 mm 2 =5∙10 -6 metro 2 ; ρ 0 \u003d 55 nOhm ∙ m \u003d 5.5 10 -8 Ohm∙m: α 1 \u003d 0.0045ºС -1 ; ρ 2 \u003d 17nOhm ∙ m \u003d 1.7 ∙ 10 -8 Ohm∙m.
Encontrar: E1; mi 2 .
Solución. De acuerdo con la ley de Ohm en forma diferencial, la densidad de corriente
(1)
Dónde 
- conductividad eléctrica específica del conductor; E es la fuerza del campo eléctrico.
La resistividad del tungsteno varía con la temperatura según una ley lineal:
ρ=ρ 0 (1+αt). (2)
Densidad de corriente en tungsteno
(3)
Sustituyendo las expresiones (2) y (3) en la fórmula (1), encontramos la fuerza deseada del campo electrostático en tungsteno
.
Intensidad de campo electrostático en cobre
(sé consciente de 
).
Respuesta: 1) E 1 \u003d 17,5 V / m; 2) E 2 \u003d 3,4 mV / m.
Ejemplo. Por resistencia del conductorR\u003d Fluye una corriente de 10 ohmios, la corriente aumenta linealmente. cantidad de calorq, liberado en el conductor durante el tiempo τ \u003d 10 s, es igual a 300 J. Determine la cargaq, pasado durante este tiempo a lo largo del conductor, si en el inicialmetromomento de tiempo, la corriente en el conductor es cero.
Dado: R=10 ohmios; τ=10 s;q=300J;I 0 =0.
Encontrar: q.
Solución.
De la condición de uniformidad del aumento de corriente (en I 0 =0) se sigue que I=kt, donde k es el factor de proporcionalidad. Dado que 
, podemos escribir
dq=Idt=ktdt. (1)
Integramos la expresión (1), luego
(2)
Para encontrar el coeficiente k, escribimos la ley de Joule-Lenz para un intervalo de tiempo infinitamente pequeño dt:
Integrando esta expresión de 0 a, obtenemos la cantidad de calor especificada en la condición del problema:
,
Donde podemos encontrar k:
.
(3)
Sustituyendo la fórmula (3) en la expresión (2), determinamos la carga deseada
Respuesta: q=15C .
Ejemplo. Determine la densidad de corriente eléctrica en el alambre de cobre (resistividad ρ=17nOhm∙m), si la potencia de corriente térmica específica ω=1.7J/(m 3 ∙s)..
Dado: ρ=17nOhm∙m=17∙10 -9 Ohm∙m; ω=1.7J/(m 3 ∙s).
Encontrar: j.
Solución. De acuerdo con las leyes de Joule-Lenz y Ohm en forma diferencial,
(1)
,
(2)
donde γ y ρ son la resistencia específica y del conductor, respectivamente. De la ley (2) obtenemos que Å = ρj. Sustituyendo esta expresión en (1), encontramos la densidad de corriente deseada:
.
Respuesta : j=10 kA/m3.
Ejemplo. Determine la resistencia interna de la fuente de corriente, si en el circuito externo a una intensidad de corrienteI 1 \u003d 4A desarrolla potencia P 1 \u003d 10 W, y con intensidad actualI 2 \u003d 6A - potencia P 2 \u003d 12 W.
Dado: I 1 =4A; R 1 =10W;I 2 =6A; R 2 \u003d 12 W.
Encontrar: R.
Solución. La potencia desarrollada por la corriente
Y 
(1)
donde R 1 y R 2 son las resistencias del circuito externo.
De acuerdo con la ley de Ohm para un circuito cerrado,
;
,
donde ε es la FEM de la fuente. Resolviendo estas dos ecuaciones para r, obtenemos
(2)
Respuesta : r=0,25 ohmios.
Ejemplo . En un circuito que consta de una fuente de fem y un resistor con resistenciaR\u003d 10 ohmios, encienda el voltímetro, primero en paralelo y luego en serie con la resistencia, y las lecturas del voltímetro son las mismas. Determinar la resistencia internarFuente EMF, si la resistencia del voltímetroR V =500 ohmios.
Dado: R=10 ohmios;R V =500 ohmios;tu 1 = tu 2 .
Encontrar: R.
R 
solución.
De acuerdo con la condición del problema, el voltímetro se conecta una vez a la resistencia en paralelo (Fig. a), el segundo, en serie (Fig. b), y sus lecturas son las mismas.
Matemáticamente se puede expresar de la siguiente forma:
Dónde w- la potencia de liberación de calor por unidad de volumen, - la densidad de la corriente eléctrica, - la fuerza del campo eléctrico, σ - conductividad del medio.
La ley también se puede formular en forma integral para el caso de flujo de corriente en alambres delgados:
En forma matemática, esta ley tiene la forma
Dónde dQ- la cantidad de calor liberado durante un período de tiempo dt, I- fuerza actual, R- resistencia, q es la cantidad total de calor liberado durante el intervalo de tiempo de t1 antes t2. En el caso de corriente y resistencia constantes:
Valor práctico
Reducción de pérdidas de energía
Al transmitir electricidad, el efecto térmico de la corriente es indeseable, ya que conduce a pérdidas de energía. Dado que la potencia transmitida depende linealmente tanto del voltaje como de la intensidad de la corriente, y la potencia de calentamiento depende cuadráticamente de la intensidad de la corriente, es ventajoso aumentar el voltaje antes de transmitir electricidad, reduciendo como resultado la intensidad de la corriente. Sin embargo, aumentar el voltaje reduce la seguridad eléctrica de las líneas eléctricas.
Para aplicar un alto voltaje en el circuito para mantener la misma potencia en la carga útil, es necesario aumentar la resistencia de la carga. Los cables conductores y la carga están conectados en serie. La resistencia del cable () puede considerarse constante. Pero la resistencia de carga () aumenta cuando se selecciona un voltaje más alto en la red. La relación entre la resistencia de carga y la resistencia del cable también aumenta. Cuando las resistencias están conectadas en serie (cable - carga - cable), la distribución de la potencia liberada () es proporcional a la resistencia de las resistencias conectadas.
La corriente en la red para todas las resistencias es constante. Por lo tanto, la relación
Y para cada caso concreto son constantes. Por lo tanto, la potencia liberada en los cables es inversamente proporcional a la resistencia de la carga, es decir, disminuye al aumentar el voltaje, ya que 
. De donde se sigue que . En cada caso, el valor es una constante, por lo tanto, el calor generado en el cable es inversamente proporcional al cuadrado del voltaje en el consumidor.
Selección de cables para circuitos.
El calor generado por un conductor que lleva corriente es, en un grado u otro, liberado en ambiente. Si la fuerza actual en el conductor seleccionado excede un cierto límite valor permitido, es posible un calentamiento tan fuerte que el conductor provoque un incendio en los objetos cercanos o se funda. Como regla general, al ensamblar circuitos eléctricos, es suficiente seguir los documentos reglamentarios aceptados, que regulan, en particular, la elección de la sección transversal de los conductores.
Calentadores eléctricos
Si la corriente es la misma en todo circuito eléctrico, luego en cualquier área seleccionada liberará más calor, cuanto mayor sea la resistencia de esta área.
Al aumentar deliberadamente la resistencia de una sección del circuito, se puede lograr la generación de calor localizada en esta sección. Este principio funciona calentadores eléctricos. Ellos usan un elemento calefactor- conductor con alta resistencia. Se consigue un aumento de la resistencia (en conjunto o por separado) eligiendo una aleación con alta resistividad (por ejemplo, nicromo, constantán), aumentando la longitud del conductor y disminuyendo su sección transversal. Los hilos conductores suelen ser de baja resistencia y por tanto su calentamiento suele ser imperceptible.
fusibles
Para proteger los circuitos eléctricos del flujo de corrientes excesivamente grandes, se utiliza una pieza de conductor con características especiales. Este es un conductor de sección transversal relativamente pequeña y está hecho de tal aleación que, a corrientes permitidas, calentar el conductor no lo sobrecalienta, y con un sobrecalentamiento demasiado grande del conductor es tan significativo que el conductor se derrite y abre el circuito.
ver también
notas
Enlaces
- Física efectiva. Copia de la ley de Joule-Lenz del archivo web
- http://elib.ispu.ru/library/physics/tom2/2_3.html Ley de Joule-Lenz
- http://eltok.edunet.uz/dglens.htm Leyes de corriente continua. Ley de Joule-Lenz
- http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00023/23600.htm TSB. Ley de Joule-Lenz
- http://e-science.ru/physics/theory/?t=27 Ley de Joule-Lenz
Fundación Wikimedia. 2010 .
Vea lo que es la "Ley de Joule-Lenz" en otros diccionarios:
- (llamado así por el físico inglés James Joule y el físico ruso Emil Lenz, quienes simultáneamente, pero independientemente, lo descubrieron en 1840) una ley que da cuantificación Efecto térmico de la corriente eléctrica. Cuando la corriente fluye a través de ... ... Wikipedia
LEY DE JOUL-LETZ- la ley que determina el efecto térmico de la corriente eléctrica; según esta ley, la cantidad de calor Q liberada en el conductor cuando lo atraviesa una corriente eléctrica continua es igual al producto del cuadrado de la intensidad de la corriente I, la resistencia ... ... Gran Enciclopedia Politécnica
Ley de Joule-Lenz- — [Ya. N. Luginsky, M. S. Fezi Zhilinskaya, Yu. S. Kabirov. Diccionario inglés ruso de ingeniería eléctrica e industria energética, Moscú, 1999] Temas de ingeniería eléctrica, conceptos básicos EN Ley de Joule Lenz Ley de Joule ... Manual del traductor técnico
Ley de Joule-Lenz
Ley de Joule-Lenz- Joule o dėsnis statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. Vok de la ley de Joule. Joulesches Gesetz, n rus. Ley de Joule Lenz, m pranc. loi de Joule, f ryšiai: sinonimas – Džaulio dėsnis … Automatikos terminų žodynas
ley de Joule- Džaulio dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Ley de Joule vok. Joule Lentzsches Gesetz, n; Joulesches Gesetz, n rus. ley de Joule, m; Ley de Joule Lenz, m pranc. loi de Joule, f … Fizikos terminų žodynas
Ley de Joule-Lenz- la cantidad de calor Q liberado por unidad de tiempo en una sección de un circuito eléctrico con resistencia R cuando por él circula una corriente continua I es igual a Q = RI2. La ley fue establecida en 1841 por J.P. Joule (1818 1889) y confirmada en 1842 por exacto ... ... Conceptos de las ciencias naturales modernas. Glosario de términos básicos
Determina la cantidad de calor Q liberado en un conductor con resistencia L durante el tiempo t cuando la corriente I lo atraviesa: Q=aI2Rt. coef. la proporcionalidad a depende de la elección de las unidades. medidas: si I se mide en amperios, R en ohmios, t en segundos, entonces... ... Enciclopedia Física
Hola. La ley de Joule-Lenz es poco probable cuando la necesita, pero está incluida en curso basico ingeniería eléctrica, y por lo tanto ahora les hablaré sobre esta ley.
La ley de Joule-Lenz fue descubierta por dos grandes científicos de forma independiente: en 1841, James Prescott Joule, científico inglés que hizo una gran contribución al desarrollo de la termodinámica 
y en 1842 Emil Khristianovich Lenz, un científico ruso de origen alemán, que ya hizo una gran contribución a la ingeniería eléctrica. Dado que el descubrimiento de ambos científicos ocurrió casi simultáneamente e independientemente el uno del otro, se decidió llamar a la ley un doble nombre, o más bien apellidos. 
Recuerda cuando, y no sólo a él, te dije que la corriente eléctrica calienta los conductores por los que circula. Joule y Lenz idearon una fórmula mediante la cual se puede calcular la cantidad de calor generado.
Entonces, inicialmente, la fórmula se veía así:
La unidad de medida según esta fórmula eran las calorías y el coeficiente k, que es igual a 0,24, era el “responsable” de esto, es decir, la fórmula para obtener datos en calorías queda así: 
Pero como en el sistema de medida SI, en vista de la gran cantidad de magnitudes medidas y para evitar confusiones, se adoptó la designación joule, la fórmula ha cambiado algo. k se volvió igual a uno, y por lo tanto el coeficiente ya no estaba escrito en la fórmula y comenzó a verse así:
Aquí: Q es la cantidad de calor liberado, medido en Joules (designación SI - J);
I - corriente, medida en Amperios, A;
R - resistencia, medida en ohmios, ohmios;
t es el tiempo medido en segundos, s;
y U es el voltaje, medido en voltios, V.
Fíjate bien, ¿alguna parte de esta fórmula te recuerda a algo? ¿Y mas especificamente? Pero esto es poder, o más bien la fórmula del poder de la ley de Ohm. Y para ser honesto, todavía no he visto tal representación de la ley de Joule-Lenz en Internet:
Ahora recordamos la tabla mnemotécnica y obtenemos al menos tres expresiones formulaicas de la ley de Joule-Lenz, dependiendo de las cantidades que conozcamos: 
Parecería que todo es muy simple, pero nos parece solo cuando ya conocemos esta ley, y luego ambos grandes científicos la descubrieron no teóricamente, sino experimentalmente y luego pudieron fundamentarla teóricamente.
¿Dónde puede ser útil esta ley de Joule-Lenz?
En ingeniería eléctrica, existe el concepto de una corriente permisible a largo plazo que fluye a través de los cables. Esta es la corriente que el cable puede manejar. largo tiempo(es decir, indefinidamente), sin destruir el cable (y el aislamiento, si lo hay, porque el cable puede estar sin aislamiento). Por supuesto, ahora puede tomar los datos de las PUE (Reglas de instalación eléctrica), pero recibió estos datos únicamente sobre la base de la ley de Joule-Lenz.
En ingeniería eléctrica, también se utilizan fusibles. Su principal cualidad es la fiabilidad. Para esto, se usa un conductor de cierta sección. Conociendo la temperatura de fusión de dicho conductor, es posible calcular la cantidad de calor necesaria para que el conductor se derrita al fluir a través de él. valores grandes corriente, y al calcular la corriente, puede calcular la resistencia que debería tener dicho conductor. En general, como ya entendió, utilizando la ley de Joule-Lenz, puede calcular la sección transversal o la resistencia (los valores de interdependencia) de un conductor para un fusible.
Y también, recuerda, hablamos de. Allí, usando el ejemplo de una bombilla, conté la paradoja de que una lámpara más potente en una conexión en serie brilla más débil. Y probablemente recuerde por qué: la caída de voltaje a través de la resistencia es más fuerte, cuanto menor es la resistencia. Y dado que la potencia es y el voltaje cae mucho, resulta que emitirá una gran resistencia un gran número de calor, es decir, la corriente tendrá que trabajar más para vencer una gran resistencia. Y la cantidad de calor que liberará la corriente en este caso se puede calcular utilizando la ley de Joule-Lenz. Si tomamos una conexión en serie de resistencias, entonces es mejor usar la expresión en términos del cuadrado de la corriente, es decir, la forma original de la fórmula:
Y para la conexión en paralelo de resistencias, dado que la corriente en las ramas paralelas depende de la resistencia, mientras que el voltaje en cada rama paralela es el mismo, entonces la fórmula se representa mejor en términos de voltaje:
Todos usan ejemplos del trabajo de la ley de Joule-Lenz en La vida cotidiana- En primer lugar, estos son todo tipo de dispositivos de calefacción. Como regla general, usan alambre de nicromo y el grosor (sección transversal) y la longitud del conductor se seleccionan de modo que la exposición térmica prolongada no provoque una destrucción rápida del alambre. Exactamente de la misma manera, un filamento de tungsteno brilla en una lámpara incandescente. De acuerdo con la misma ley, se determina el grado de calentamiento posible de casi cualquier dispositivo eléctrico y electrónico.
En general, a pesar de su aparente sencillez, la ley de Joule-Lenz juega un papel muy importante en nuestra vida. Esta ley dio un gran impulso a los cálculos teóricos: generación de calor por corrientes, cálculo de la temperatura específica del arco, conductor y cualquier otro material conductor de la electricidad, pérdida de potencia eléctrica en equivalente térmico, etc.
Puede preguntar cómo convertir Joules a Watts y eso es bastante preguntas frecuentes en Internet. Aunque la pregunta está algo equivocada, leyendo, entenderás por qué. La respuesta es bastante sencilla: 1 j = 0,000278 vatios*hora, mientras que 1 vatio*hora = 3600 julios. Les recuerdo que la potencia instantánea consumida se mide en Watts, es decir, el circuito directamente utilizado mientras el circuito está encendido. Y el Joule determina el trabajo de una corriente eléctrica, es decir, la potencia de la corriente durante un período de tiempo. Recuerde, en la ley de Ohm, di una situación alegórica. La corriente es dinero, el voltaje es una tienda, la resistencia es un sentido de la proporción y el dinero, el poder es la cantidad de productos que puedes llevar (quitar) a la vez, pero qué tan lejos, qué tan rápido y cuántas veces puedes quitarlos es trabajo. Es decir, no hay forma de comparar trabajo y potencia, pero se puede expresar en unidades que nos resultan más comprensibles: vatios y horas.
Creo que ahora no te será difícil aplicar la ley de Joule-Lenz en la práctica y en la teoría, si es necesario, e incluso convertir Joules a Watts y viceversa. Y gracias a la comprensión de que la ley de Joule-Lenz es el producto de la potencia eléctrica y el tiempo, puede recordarla más fácilmente, e incluso si de repente olvida la fórmula básica, al recordar solo la ley de Ohm, puede volver a obtener el Joule- Ley de Lenz. Y me despido de ti en esto.
La transferencia de electricidad durante el movimiento de la corriente a otra energía ocurre a nivel molecular. Durante tal proceso, la temperatura del conductor aumenta en cierta cantidad. describe este fenómeno interacción de átomos e iones del conductor actual con electrones actuales. 
Propiedades de la electricidad
Mientras se mueven a lo largo de un conductor de metal, los electrones chocan con muchas partículas extrañas ubicadas al azar. Periódicamente, como resultado del contacto, se liberan nuevos electrones de una molécula neutra. Se forma un ion positivo a partir de la molécula y desaparece en el electrón. energía cinética. A veces hay una segunda opción: la formación de una molécula de tipo neutro debido a la combinación de un ion positivo y un electrón.
Todos estos procesos van acompañados del gasto de una cierta cantidad de energía, que luego se convierte en calor. La superación de la resistencia en el curso de todos estos movimientos determina el gasto de energía y la transformación del trabajo necesario para ello en calor.
Los parámetros R son idénticos a los de la resistencia estándar. Hasta cierto punto, cierta cantidad de energía se convierte en calor cuando la corriente pasa a través de cualquier conductor. Es esta transformación la que considera la ley de Joule-Lenz.
Fórmula y sus componentes.
La transición a la energía interna del conductor de los resultados del trabajo de la corriente ha sido confirmada por numerosos experimentos. Después de la acumulación del volumen crítico, el exceso de energía se transfiere a los cuerpos circundantes con calentamiento del conductor.
La fórmula clásica de cálculo de este fenómeno es:
Tomamos Q para indicar la cantidad de calor liberado y lo sustituimos por A. Ahora, en la expresión resultante Q \u003d U * I * t, reemplazamos U \u003d IR y derivamos la fórmula clásica de Joule-Lenz: 
En circuitos con conexión en serie para cálculos, el uso de esta fórmula básica será el método más conveniente. En este caso, la intensidad de la corriente siempre es la misma en todos los conductores. La cantidad de calor liberado es proporcional a la resistencia de cada uno de los conductores disponibles.
Pero con una conexión en paralelo, el voltaje en los extremos será el mismo y el valor nominal de la corriente eléctrica en cada elemento es significativamente diferente. Se puede argumentar que hay proporcionalidad inversa entre la cantidad de calor y la conductividad de un solo conductor. Aquí la fórmula se vuelve más apropiada:
Q = (U2/R)t
Ejemplos prácticos del fenómeno de la acción térmica de la corriente
Muchos investigadores y científicos han estudiado las características del flujo de electricidad. Pero los resultados más impresionantes los obtuvieron el científico ruso Emil Khristianovich Lenz y el inglés James Joule. Independientemente uno del otro, se formuló una ley, con la ayuda de la cual se realizó una evaluación de la acción de la electricidad obtenida en el proceso sobre un conductor de calor. La expresión resultante lleva el nombre de sus autores.
Se pueden utilizar algunos ejemplos para comprender la naturaleza y las características efecto térmico actual.
Aparatos de calefacción
La función de calentamiento en el diseño de tales dispositivos se realiza mediante una espiral de metal. Si es necesario calentar agua, es importante lograr un equilibrio entre los parámetros de energía de la red y el intercambio de calor. La instalación de la espiral se realiza de forma aislada.
Los problemas de minimizar las pérdidas de energía se resuelven de varias maneras. Una opción es aumentar el voltaje, pero conlleva una disminución en el nivel de seguridad operativa de las líneas.
También se utiliza el método de selección de cables, cuya pérdida de calor depende de las propiedades. varios metales y aleaciones. La producción de espirales se realiza a partir de materiales destinados a trabajos con cargas elevadas.
lampara incandescente
El descubrimiento de la ley de Joule-Lenz contribuyó al rápido progreso de la ingeniería eléctrica. El ejemplo de su uso para elementos de iluminación sigue siendo especialmente indicativo.
Dentro de una bombilla de este tipo, se tira de un filamento de tungsteno. Todo el proceso se basa en un alto resistividad y refractariedad de este metal.
La transformación de la energía en calor provoca el efecto de calentamiento e incandescencia de la espiral. La desventaja es siempre el gasto de la cantidad principal de energía para calentar, y el brillo en sí se realiza debido a su pequeña parte.
Para una comprensión más precisa de este proceso, se introduce un concepto como el coeficiente acción útil, que determina la eficacia del flujo de trabajo.
Arco eléctrico
En este caso, estamos hablando de una fuente de luz potente y un método para soldar estructuras metálicas.
El principio de tal proceso es la conexión a un par de varillas de carbono de una fuente de corriente de alta potencia y mínima tensión, seguido del contacto de estos elementos.
Fusibles domésticos
Cuando se usan circuitos eléctricos, se usan dispositivos especiales. El elemento principal en tales fusibles será el cable fusible. Se atornilla en la caja de porcelana, que se inserta en el cartucho.
Al ser parte de un circuito común, dicho conductor, con un fuerte aumento en la liberación de calor, se derrite y abre la red.
Física grado 8: ley de Joule-Lenz
Un estudio detallado del paso de la electricidad a través de un conductor y el calentamiento resultante se establece en currículum escolar. Los ejemplos prácticos muestran todos los matices que afectan la magnitud del efecto térmico de la corriente.
El plan para realizar una sesión de capacitación generalmente se construye de acuerdo con el siguiente esquema:
- Necesario, para demostrar la dependencia del volumen de calor de la resistencia y la intensidad de la corriente, experimentos.
- Un estudio detallado de la ley de Joule-Lenz, su fórmula básica y el significado de todos sus componentes.
- Hechos históricos que excluyen la posibilidad de plagio por parte de ambos autores.
- Resumiendo la lección.
- Aplicación práctica para realizar cálculos.
- Resolver problemas a partir de la información recibida.
El material se fija durante la tarea para evaluar la cantidad de calor generado durante el flujo de corriente a través del conductor con los parámetros indicados.
