Kao rezultat pokusa utvrđeno je da količina topline koju stvara struja pri prolasku kroz vodič ovisi o otporu samog vodiča, struji i vremenu njezina prolaska.
Ovaj fizikalni zakon prvi je 1841. godine utvrdio engleski fizičar Joule, a nešto kasnije (1844.) samostalno ruski akademik Emil Christianovich Lenz (1804. - 1865.).
Kvantitativni odnosi koji se javljaju kada se vodič zagrijava strujom nazivaju se Joule-Lenzov zakon.
Gore je navedeno:
Budući da je 1 cal = 0,472 kgm, onda
Tako,
1 J = 0,24 kal.
energija električna struja određena formulom
A = ja 2× r × t J.
Budući da se energija struje koristi za zagrijavanje, količina topline koju stvara struja u vodiču jednaka je:
Q= 0,24 × ja 2× r × t kal.
Ova formula, izražavajući Joule-Lenzov zakon, pokazuje i definira zakon da je količina topline u kalorijama koju stvara struja koja prolazi kroz vodič jednaka faktoru 0,24 pomnoženom s kvadratom struje u amperima, otpor u ohma i vrijeme u sekundama.
Video - "Joule-Lenzov zakon, 8. razred fizike":
Primjer 1. Odredite koliko će topline proizvesti struja od 6 A kada prolazi kroz vodič otpora 2 Ohma tijekom 3 minute.
Q= 0,24 × ja 2× r × t= 0,24 × 36 × 2 × 180 = 3110,4 kal.
Formula za Joule-Lenzov zakon može se napisati na sljedeći način:
Q= 0,24 × ja × ja × r × t ,
i od ja × r = U, tada možete napisati:
Q= 0,24 × ja × U× t kal.
Primjer 2. Električni štednjak je priključen na mrežu od 120 V. Struja koja teče kroz spiralu štednjaka je 5 A. Potrebno je odrediti koliko će topline struja osloboditi za 2 sata.
Q= 0,24 × ja × U× t= 0,24 × 5 × 120 × 7200 = 1 036 800 cal = 1036,8 kcal.
Video - "Grijaći vodiči s električnom strujom":
E. H. Lenz generalizirao je eksperimente elektromagnetska indukcija, predstavljajući ovu generalizaciju u obliku "Lenzovog pravila". U svojim radovima o teoriji električnih strojeva Lenz je proučavao fenomen "reakcije armature" u istosmjernim strojevima i dokazao princip reverzibilnosti električnih strojeva. Lenz je, radeći s Jacobijem, proučavao privlačnu silu elektromagneta i ustanovio ovisnost magnetskog momenta o sili magnetiziranja.
12. (24.) veljače 1804. - 29. siječnja (10. veljače) 1865. (60 godina)
Lenz je bio član Peterburške akademije znanosti i rektor peterburškog sveučilišta.
Promotrimo homogeni vodič na čije krajeve je doveden napon U. Za vrijeme dt poprečnim presjekom vodiča prolazi naboj dq = Idt. Budući da struja predstavlja kretanje naboja dq pod utjecajem električno polje, tada je rad struje jednak
dA=Udq =IU dt (13,28)
Ako je otpor vodiča R, tada, koristeći Ohmov zakon, dobivamo
Trenutna snaga
(13.30)
Ako struja prolazi kroz nepomični metalni vodič, tada sav rad koji izvrši struja ide na njegovo zagrijavanje, a prema zakonu održanja energije,
(13.31)
Dakle, korištenjem izraza (13.28) i (13.31), dobivamo
(13.32)
Izraz predstavlja Joule-Lenzov zakon , eksperimentalno su neovisno ustanovili Joule i Lenz.
§ 13.7 Ohmov i Joule-Lenzov zakon u diferencijalnom obliku.
Zamjenom izraza za otpor u Ohmov zakon, dobivamo
(13.33)
gdje je vrijednost 
, recipročna vrijednost otpora, naziva se električna provodljivost
provodne tvari. Njegova jedinica je siemens po metru (S/m).
S obzirom na to 
- jakost električnog polja u vodiču, 
- gustoća struje, formula se može napisati kao
j = γE (13.34)
Joule-Lenzov zakon u diferencijalnom obliku
Izaberimo elementarni cilindrični volumen dV=dSdℓ u vodiču (os cilindra poklapa se sa smjerom struje (sl. 13.9)), čiji otpor 
. Prema Joule-Lenzovom zakonu, toplina će se oslobađati u tom volumenu tijekom vremena
(13.35)
Količina topline oslobođena u jedinici vremena u jedinici volumena naziva se specifična toplinska strujna snaga . Jednako je
ω= ρ∙j 2 (13.36)
Koristeći diferencijalni oblik Ohmovog zakona (j = γE) i relaciju, dobivamo ω= j∙E=γ∙E 2 (13.37)
Primjeri rješavanja problema
Primjer. Jakost struje u vodiču jednoliko raste odja 0 =0 doja max =3A za vrijeme τ=6s. Odredite nabojQ, prošao kroz dirigent.
dano: I 0 =0; I max =3A; τ=6s .
Pronaći: Q.
Riješenje. Prolazak naboja dQ kroz presjek vodiča u vremenu dt,
Prema uvjetima problema, jakost struje jednoliko raste, tj. I=kt, gdje je koeficijent proporcionalnosti
.
Onda možemo pisati
Integracijom (1) i zamjenom izraza za k nalazimo traženi naboj koji prolazi kroz vodič:
Odgovor : Q=9 Cl .
Primjer. Željeznim vodičem (ρ =7,87 g/cm 3 , M=56∙10 -3 kg/mol) presjekaS=0,5 mm 2 teče strujaja=0,1 A. odrediti prosječnu brzinu uređenog (usmjerenog) kretanja elektrona, uz pretpostavku da je broj slobodnih elektrona po jedinici volumena vodiča jednak broju atoma.n" po jedinici volumena vodiča
dano: ρ=7,87 g/cm 3,= 7,87∙10 3 kg/m 3; M=56∙10 -3 kg/mol; I=0,1A; S=0,5 mm 2 =0,5 10 -6 m 2.
Pronaći:
.
Riješenje . Gustoća struje u vodiču
j=ne 
,
Gdje 
- prosječna brzina uređenog kretanja elektrona u vodiču n - koncentracija elektrona (broj elektrona po jedinici volumena); e=1.6∙10 -19 C – naboj elektrona.
Prema uvjetima problema,
(2)
(uzmite u obzir da 
, gdje je masa vodiča; M – njegova molarna masa; N A = 6,02∙10 23 mol -1 – Avogadrova konstanta; 
- gustoća željeza).
Uzimajući u obzir formulu (2) i činjenicu da gustoća struje 
, izraz (1) se može napisati kao
,
Odakle dolazi željena brzina uređenog gibanja elektrona?
Odgovor:
=14,8 µm/s.
Primjer. Homogen otpor žiceR=36 Ohma. Odredite na koliko je jednakih dijelova izrezana žica ako se nakon njihovog paralelnog spajanja otpor pokazao jednakR 1 =1 Ohm.
S obzirom R=36 Ohma;R 1 = 1 Ohm.
Pronaći: N.
Riješenje. Neodsječena žica može se prikazati kao N otpora povezanih u seriju. Zatim
gdje je r otpor svakog segmenta.
U slučaju paralelnog spajanja N odsječaka žice
ili 
(2)
Iz izraza (1) i (2) nalazimo potreban broj segmenata
Odgovor: N=6
Primjer. Odredite gustoću struje u bakrenoj žici duljine ℓ=100 m ako je razlika potencijala na njezinim krajevima φ 1 -φ 2 =10V. Otpor bakra ρ =17 nOhm∙m.
S obzirom l=100 m; φ 1 -φ 2 =10V; ρ =17 nOhm∙m=1,7∙10 -8 Ohm∙m.
Pronaći: j.
Riješenje. Prema Ohmovom zakonu u diferencijalnom obliku,
Gdje 
- specifična električna vodljivost vodiča; 
- jakost električnog polja unutar homogenog vodiča, izražena kroz razliku potencijala na krajevima vodiča i njegovu duljinu.
Zamjenom napisanih formula u izraz (1) nalazimo željenu gustoću struje
Odgovor: j=5,88 MA/m2.
Primjer. Struja teče kroz žarulju sa žarnom nitija=1A, Temperatura promjera volframove nitid 1 =0,2 mm jednako je 2000ºS. Struja se dovodi bakrenim žicama poprečnog presjekaS 2 =5 mm 2 . Odredite jakost elektrostatskog polja: 1) u volframu; 2) u bakru. Otpor volframa na 0ºS ρ 0 =55 nOhm∙ m, njegov temperaturni koeficijent otpora α 1 =0,0045 stupnjeva -1 , otpornost bakra ρ 2 =17nOhm∙m.
dano: ja=1A;d 1 =0,2 mm=2∙10 -4 m; T= 2000ºS;S 2 =5 mm 2 =5∙10 -6 m 2 ; ρ 0 =55 nOhm∙m= 5,5∙10 -8 Ohm∙m: α 1 =0,0045ºS -1 ; ρ 2 =17nOhm∙m=1,7∙10 -8 Ohm∙m.
Pronaći: E 1; E 2.
Riješenje. Prema Ohmovom zakonu u diferencijalnom obliku, gustoća struje
(1)
Gdje 
- specifična električna vodljivost vodiča; E – jakost električnog polja.
Otpornost volframa mijenja se s temperaturom prema linearnom zakonu:
ρ=ρ 0 (1+αt). (2)
Gustoća struje u volframu
(3)
Zamjenom izraza (2) i (3) u formulu (1), nalazimo željenu jakost elektrostatskog polja u volframu
.
Jakost elektrostatskog polja u bakru
(uzmite u obzir da 
).
Odgovor: 1) E1 =17,5 V/m; 2) E2 =3,4 mV/m.
Primjer. Kroz vodič s otporomR=10 Ohma teče struja, struja raste linearno. Količina toplineQ, oslobođena u vodiču tijekom vremena τ = 10 s, jednaka je 300 J. Odredite nabojq, prošao kroz vodič za to vrijeme, ako je na početkumtrenutku u vremenu struja u vodiču je nula.
dano: R=10 Ohma; τ=10s;Q=300J;ja 0 =0.
Pronaći: q.
Riješenje.
Iz uvjeta ravnomjernog porasta jakosti struje (pri I 0 =0) slijedi da je I=kt, gdje je k koeficijent proporcionalnosti. S obzirom na to 
, možemo pisati
dq=Idt=ktdt. (1)
Integrirajmo onda izraz (1).
(2)
Da bismo pronašli koeficijent k, zapisujemo Joule-Lenzov zakon za beskonačno mali vremenski period dt:
Integracijom ovog izraza od 0 do dobivamo količinu topline navedenu u tvrdnji problema:
,
Gdje nalazimo k:
.
(3)
Zamjenom formule (3) u izraz (2) određujemo traženi naboj
Odgovor: q=15 Cl .
Primjer. Odredite gustoću električne struje u bakrenoj žici (specifični otpor ρ=17 nOhm∙m), ako je specifična toplinska snaga struje ω=1,7 J/(m 3 ∙s)..
dano: ρ=17nOhm∙m=17∙10 -9 Ohm∙m; ω=1,7J/(m 3 ∙s).
Pronaći: j.
Riješenje. Prema Joule-Lenzovim i Ohmovim zakonima u diferencijalnom obliku,
(1)
,
(2)
gdje su γ i ρ specifični i otpor vodiča. Iz zakona (2) dobivamo da je E = ρj. Zamjenom ovog izraza u (1) nalazimo traženu gustoću struje:
.
Odgovor : j=10 kA/m 3 .
Primjer. Odredite unutarnji otpor izvora struje ako je struja u vanjskom kruguja 1 =4A razvija se snaga P 1 =10 W, a pri jakosti strujeja 2 =6A – snaga P 2 =12 W.
dano: ja 1 =4A; R 1 =10 W;ja 2 =6A; R 2 =12 W.
Pronaći: r.
Riješenje. Snaga koju razvija struja je
I 
(1)
gdje su R1 i R2 vanjski otpori kruga.
Prema Ohmovom zakonu za zatvoreni krug,
;
,
gdje je ε emf izvora. Rješavajući ove dvije jednadžbe za r, dobivamo
(2)
Odgovor : r=0,25 Ohma.
Primjer . U krugu koji se sastoji od izvora EMF i otpornika s otporomR=10 Ohm, uključite voltmetar, prvo paralelno, a zatim serijski s otpornikom, a očitanja voltmetra su ista. Odredite unutarnji otporrIzvor EMF, ako je otpor voltmetraR V = 500 Ohma.
dano: R=10 Ohma;R V =500 Ohma;U 1 = U 2 .
Pronaći: r.
R 
odluka.
Prema uvjetima zadatka, voltmetar je spojen na otpornik jednom paralelno (slika a), drugi put u nizu (slika b), a očitanja su mu ista.
Matematički se može izraziti u sljedećem obliku:
Gdje w- snaga proizvodnje topline po jedinici volumena, - gustoća električne struje, - jakost električnog polja, σ - vodljivost medija.
Zakon se također može formulirati u integralnom obliku za slučaj toka struje u tankim žicama:
U matematičkom obliku ovaj zakon ima oblik
Gdje dQ- količina topline koja se oslobađa tijekom određenog vremenskog razdoblja dt, ja- jakost struje, R- otpornost, Q- ukupna količina topline oslobođena tijekom vremenskog razdoblja od t 1 prije t 2. U slučaju konstantne struje i otpora:
Praktični značaj
Smanjeni gubici energije
Kod prijenosa električne energije toplinski učinak struje je nepoželjan, jer dovodi do gubitaka energije. Budući da prijenosna snaga ovisi linearno o naponu i struji, a snaga grijanja kvadratno ovisi o struji, korisno je povećati napon prije prijenosa električne energije, čime se smanjuje struja. Međutim, povećanje napona smanjuje električnu sigurnost dalekovoda.
Da bi se primijenio visoki napon u strujnom krugu kako bi se održala ista snaga na korisnom teretu, otpor opterećenja mora se povećati. Opskrbne žice i opterećenje spojeni su u seriju. Otpor žice () može se smatrati konstantnim. Ali otpor opterećenja () povećava se pri odabiru višeg napona u mreži. Omjer otpora opterećenja i otpora žice također se povećava. Kada su otpori spojeni u seriju (žica - opterećenje - žica), raspodjela oslobođene snage () proporcionalna je otporu spojenih otpora.
Struja u mreži je konstantna za sve otpore. Prema tome, odnos
A za u svakom konkretnom slučaju su konstante. Posljedično, snaga oslobođena na žicama obrnuto je proporcionalna otporu opterećenja, odnosno smanjuje se s povećanjem napona, jer 
. Odakle slijedi da . U svakom konkretnom slučaju vrijednost je konstanta, dakle toplina koja se stvara na žici obrnuto je proporcionalna kvadratu napona na potrošaču.
Odabir žica za krugove
Toplina koju stvara vodič kroz koji teče struja oslobađa se u različitim stupnjevima okoliš. Ako jakost struje u odabranom vodiču prijeđe određenu granicu dopuštena vrijednost, moguće je tako intenzivno zagrijavanje da vodič može uzrokovati požare u obližnjim objektima ili se sam rastaliti. U pravilu, pri sastavljanju električnih krugova, dovoljno je slijediti prihvaćene regulatorne dokumente, koji reguliraju, posebno, izbor presjeka vodiča.
Električni uređaji za grijanje
Ako je jakost struje cijelo vrijeme ista strujni krug, tada u bilo kojem odabranom području što će se više topline generirati, to je veći otpor tog područja.
Namjernim povećanjem otpora dijela kruga može se postići lokalizirano stvaranje topline u tom dijelu. Oni rade na ovom principu električni uređaji za grijanje. Oni koriste grijaći element- vodič s velikim otporom. Povećanje otpora postiže se (zajedno ili odvojeno) odabirom legure s visokim otporom (na primjer, nikrom, konstantan), povećanjem duljine vodiča i smanjenjem njegovog presjeka. Vodeće žice imaju općenito mali otpor i stoga je njihovo zagrijavanje obično neprimjetno.
Osigurači
Za zaštitu električnih krugova od protoka pretjerano visokih struja koristi se komad vodiča s posebnim karakteristikama. To je vodič relativno malog presjeka i izrađen od takve legure da pri dopuštenim strujama zagrijavanje vodiča ne dovodi do njegovog pregrijavanja, ali kod pretjerano velikih struja pregrijavanje vodiča je toliko značajno da se vodič rastali i otvara strujni krug.
vidi također
Bilješke
Linkovi
- Učinkovita fizika. Kopija zakona Joule-Lenz iz web arhive
- http://elib.ispu.ru/library/physics/tom2/2_3.html Joule-Lenzov zakon
- http://eltok.edunet.uz/dglens.htm Zakoni istosmjerne struje. Joule-Lenzov zakon
- http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00023/23600.htm TSB. Joule-Lenzov zakon
- http://e-science.ru/physics/theory/?t=27 Joule-Lenzov zakon
Zaklada Wikimedia. 2010.
Pogledajte što je "Joule-Lenzov zakon" u drugim rječnicima:
- (nazvan po engleskom fizičaru Jamesu Jouleu i ruskom fizičaru Emiliju Lenzu, koji su ga istodobno, ali neovisno otkrili 1840.) zakon koji daje kvantifikacija toplinski učinak električne struje. Kada struja teče kroz... ... Wikipediju
JOULE-LENCOV ZAKON- zakon koji određuje toplinski učinak električne struje; Prema tom zakonu, količina topline Q koja se oslobađa u vodiču kada kroz njega prolazi istosmjerna električna struja jednaka je umnošku kvadrata jakosti struje I, otpora... ... Velika politehnička enciklopedija
Joule-Lenzov zakon- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Englesko-ruski rječnik elektrotehnike i elektroenergetike, Moskva, 1999.] Teme elektrotehnike, osnovni pojmovi EN Joule Lenzov zakonJoulov zakon ... Vodič za tehničke prevoditelje
Joule-Lenzov zakon
Joule-Lenzov zakon- Joule o dėsnis statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. Jouleov zakon vok. Joulesches Gesetz, n rus. Zakon Joulea Lenza, m pranc. loi de Joule, f ryšiai: sinonimas – Džaulio dėsnis … Automatikos terminų žodynas
Jouleov zakon- Džaulio dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Jouleov zakon vok. Joule Lentzsches Gesetz, n; Joulesches Gesetz, n rus. Jouleov zakon, m; Zakon Joulea Lenza, m pranc. loi de Joule, f … Fizikos terminų žodynas
Joule–Lenzov zakon- količina topline Q koja se oslobađa u jedinici vremena u dijelu električnog kruga s otporom R kada kroz njega teče istosmjerna struja I jednaka je Q = RI2. Zakon je 1841. uspostavio J. P. Joule (1818. 1889.) i potvrdio 1842. točnim... ... Pojmovi moderne prirodne znanosti. Rječnik osnovnih pojmova
Određuje količinu topline Q koja se oslobađa u vodiču s otporom A za vrijeme t kada kroz njega prolazi struja I: Q = aI2Rt. Coeff. razmjernost a ovisi o izboru jedinica. mjerenja: ako se I mjeri u amperima, R u ohmima, t u sekundama, tada... ... Fizička enciklopedija
Zdravo. Malo je vjerojatno da će vam ikada trebati Joule-Lenzov zakon, ali on je uključen osnovni tečaj elektrotehnike, pa ću vam sada govoriti o ovom zakonu.
Joule-Lenzov zakon su neovisno jedan o drugom otkrila dva velika znanstvenika: 1841. James Prescott Joule, engleski znanstvenik koji je dao veliki doprinos razvoju termodinamike 
i 1842. Emilius Christianovich Lenz, ruski znanstvenik njemačkog podrijetla, koji je dao veliki doprinos elektrotehnici. Budući da se otkriće oba znanstvenika dogodilo gotovo istodobno i neovisno jedno o drugom, odlučeno je da se zakon nazove dvostrukim imenom, odnosno prezimenom. 
Sjetite se kad sam, i ne samo to, rekao da električna struja zagrijava vodiče kroz koje teče. Joule i Lenz odredili su formulu koja se može koristiti za izračunavanje količine oslobođene topline.
Dakle, u početku je formula izgledala ovako:
Mjerna jedinica prema ovoj formuli bila je kalorija, a za to je zaslužan koeficijent k koji je jednak 0,24, odnosno formula za dobivanje podataka u kalorijama izgleda ovako: 
Ali budući da je u SI mjernom sustavu, s obzirom na veliki broj mjerenih veličina i da bi se izbjegla zabuna, prihvaćena oznaka joule, formula se donekle promijenila. k je postao jednak jedan, pa stoga koeficijent više nije bio zapisan u formuli i počeo je izgledati ovako:
Ovdje: Q je količina proizvedene topline, mjerena u Joulesima (SI simbol - J);
I – struja, mjerena u amperima, A;
R – otpor, mjeren u Ohmima, Ohm;
t – vrijeme mjereno u sekundama, s;
i U – napon, mjeren u voltima, V.
Pogledajte pažljivo, ne podsjeća li vas jedan dio ove formule na nešto? A konkretnije? Ali ovo je snaga, odnosno formula snage iz Ohmovog zakona. I da budem iskren, nikada nisam vidio takav prikaz Joule-Lenz zakona na internetu:
Sada se prisjećamo mnemoničke tablice i dobivamo najmanje tri formulacijska izraza Joule-Lenzova zakona, ovisno o tome koje količine znamo: 
Čini se da je sve vrlo jednostavno, ali tako nam se čini tek kada već poznajemo ovaj zakon, a onda su ga oba velika znanstvenika otkrila ne teoretski, već eksperimentalno i tada su ga teoretski potkrijepili.
Gdje može dobro doći ovaj Joule-Lenzov zakon?
U elektrotehnici postoji koncept dugotrajne dopuštene struje koja teče kroz žice. To je struja koju žica može izdržati Dugo vrijeme(odnosno neograničeno dugo), bez uništavanja žice (i izolacije, ako postoji, jer žica može biti i bez izolacije). Naravno, sada možete uzeti podatke iz PUE (Pravila za električne instalacije), ali ste te podatke dobili isključivo na temelju Joule-Lenz zakona.
U elektrotehnici se također koriste osigurači. Njihova glavna kvaliteta je pouzdanost. Za to se koristi vodič određenog presjeka. Znajući točku taljenja takvog vodiča, možete izračunati količinu topline koja je potrebna da se vodič rastopi teče kroz njega velike vrijednosti struja, a izračunom struje možete izračunati otpor koji takav vodič treba imati. Općenito, kao što već razumijete, pomoću zakona Joule-Lenz možete izračunati presjek ili otpor (vrijednosti su međusobno ovisne) vodiča za osigurač.
I također, zapamtite, razgovarali smo o tome. Tamo sam na primjeru žarulje ispričao paradoks da jača lampa u serijskom spoju slabije svijetli. I vjerojatno se sjećate zašto: što je manji otpor, veći je pad napona na otporu. A budući da je snaga, a napon jako pada, ispada da će se osloboditi veliki otpor veliki broj toplina, odnosno struja će se morati više potruditi da svlada veći otpor. A količina topline koju će struja osloboditi može se izračunati pomoću Joule-Lenz zakona. Ako uzmemo serijski spoj otpora, onda je bolje koristiti izraz u smislu kvadrata struje, odnosno izvorni oblik formule:
A za paralelni spoj otpora, budući da struja u paralelnim granama ovisi o otporu, dok je napon na svakoj paralelnoj grani isti, formula se najbolje prikazuje u smislu napona:
Svi koristite primjere Joule-Lenz zakona u Svakidašnjica– prije svega, to su sve vrste uređaja za grijanje. U pravilu koriste nichrome žicu, a debljina (poprečni presjek) i duljina vodiča odabiru se uzimajući u obzir da produljena toplinska izloženost ne dovodi do brzog uništenja žice. Na potpuno isti način, volframova nit svijetli u žarulji sa žarnom niti. Isti zakon određuje stupanj mogućeg zagrijavanja gotovo svakog električnog i elektroničkog uređaja.
Općenito, unatoč prividnoj jednostavnosti, Joule-Lenzov zakon igra vrlo važnu ulogu u našim životima. Ovaj je zakon dao veliki poticaj teoretskim proračunima: stvaranje topline strujama, izračunavanje specifične temperature luka, vodiča i bilo kojeg drugog električno vodljivog materijala, gubitak električne energije u toplinskom ekvivalentu itd.
Možete pitati kako pretvoriti džule u vate i to je prilično često postavljena pitanja na internetu. Iako je pitanje donekle pogrešno, dok budete čitali shvatit ćete zašto. Odgovor je vrlo jednostavan: 1 J = 0,000278 Watt*sat, dok je 1 Watt*sat = 3600 Joules. Dopustite mi da vas podsjetim da se trenutna potrošnja energije mjeri u vatima, odnosno izravno se koristi dok je krug uključen. A Joule određuje rad električne struje, odnosno snagu struje u nekom vremenskom razdoblju. Zapamtite, u Ohmovom zakonu dao sam alegorijsku situaciju. Struja je novac, napon je zaliha, otpor je osjećaj za mjeru i novac, snaga je količina proizvoda koju možete nositi (odnijeti) odjednom, ali koliko daleko, koliko brzo i koliko puta ih možete odnijeti daleko je posao. Odnosno, nemoguće je usporediti rad i snagu, ali se može izraziti u jedinicama koje su nam razumljivije: vatima i satima.
Mislim da vam sada neće biti teško primijeniti Joule-Lenzov zakon u praksi i teoriji, ako je potrebno, pa čak i pretvoriti Joule u Watt i obrnuto. A zahvaljujući razumijevanju da je Joule-Lenzov zakon produkt električne energije i vremena, možete ga se lakše sjetiti, pa čak i ako ste iznenada zaboravili osnovnu formulu, prisjećajući se samo Ohmovog zakona, možete ponovno dobiti Joule-Lenzov zakon zakon. I ovim se opraštam od tebe.
Prijenos električne energije tijekom kretanja struje u drugu energiju događa se na molekularnoj razini. Tijekom takvog procesa temperatura vodiča se povećava za određeni iznos. opisuje ovaj fenomen međudjelovanja atoma i iona vodiča sa strujnim elektronima. 
Svojstva elektriciteta
Dok se kreću duž metalnog vodiča, elektroni se sudaraju s mnogim nasumično smještenim stranim česticama. Povremeno, kao rezultat kontakta, novi elektroni se oslobađaju iz neutralne molekule. Pozitivni ion nastaje iz molekule, a nestaje u elektronu kinetička energija. Ponekad postoji druga opcija - stvaranje neutralne molekule zbog kombinacije pozitivnog iona i elektrona.
Svi ti procesi popraćeni su utroškom određene količine energije, koja se zatim pretvara u toplinu. Svladavanje otpora pri svim tim kretnjama određuje utrošak energije i pretvaranje za to potrebnog rada u toplinu.
R parametri su identični onima standardnog otpora. U jednom ili drugom stupnju, određena količina energije pretvara se u toplinu kada struja prolazi kroz bilo koji vodič. To je ta transformacija koja se razmatra Joule-Lenzovim zakonom.
Formula i njezine komponente
Prijelaz rezultata strujnog rada u unutarnju energiju vodiča potvrđen je brojnim pokusima. Nakon nakupljanja kritičnog volumena, višak energije se oslobađa okolnim tijelima zagrijavanjem vodiča.
Klasična formula za izračun ove pojave je:
Uzimamo Q da označimo količinu oslobođene topline i zamijenimo ga umjesto A. Sada u rezultirajućem izrazu Q= U*I*t zamijenimo U=IR i izvedemo klasičnu Joule-Lenzovu formulu: 
U serijskim krugovima za izračune korištenje ove osnovne formule bit će najprikladnija metoda. U tom slučaju jakost struje uvijek ostaje ista u svim vodičima. Količina oslobođene topline proporcionalna je otporu svakog od postojećih vodiča.
Ali s paralelnom vezom, napon na krajevima bit će isti, ali nazivna vrijednost električne struje u svakom elementu značajno se razlikuje. Može se tvrditi da postoji obrnuta proporcionalnost između količine topline i vodljivosti jednog vodiča. Ovdje formula postaje prikladnija:
Q = (U2/R)t
Praktični primjeri fenomena toplinskog djelovanja struje
Mnogi istraživači i znanstvenici proučavali su karakteristike protoka električne energije. Ali najimpresivnije rezultate dobili su ruski znanstvenik Emilius Christianovich Lenz i Englez James Joule. Neovisno jedan o drugome, formuliran je zakon uz pomoć kojeg je procijenjena toplina nastala tijekom djelovanja električne struje na vodič. Konačni izraz nazvan je po svojim autorima.
Koristeći nekoliko primjera, možete razumjeti prirodu i karakteristike toplinski učinci Trenutno
Uređaji za grijanje
Funkciju grijanja u dizajnu takvih uređaja izvodi metalna spirala. Ako je potrebno grijati vodu, važno je održavati ravnotežu između parametara mrežne energije i izmjene topline. Ugradnja spirale izvodi se izolirano.
Problemi minimiziranja gubitaka energije rješavaju se na različite načine. Jedna od mogućnosti je povećanje napona, ali to može smanjiti razinu pogonske sigurnosti vodova.
Također se koristi tehnika za odabir žica, čiji gubitak topline ovisi o svojstvima razni metali i legure. Proizvodnja spirala izrađena je od materijala dizajniranih za rad s velikim opterećenjima.
Žarulja sa žarnom niti
Otkriće Joule-Lenzova zakona pridonijelo je brzom napretku elektrotehnike. Posebno je indikativan primjer njegove uporabe za rasvjetne elemente.
Unutar takve žarulje rastegnuta je volframova nit. Cijeli proces temelji se na visokoj otpornost i vatrostalnost ovog metala.
Transformacija energije u toplinu uzrokuje učinak zagrijavanja i žarenja spirale. Loša strana je uvijek trošenje glavne količine energije na grijanje, a sam sjaj se provodi na štetu njegovog malog dijela.
Za točnije razumijevanje ovog procesa uvodi se koncept kao što je koeficijent korisna radnja, koji služi za utvrđivanje učinkovitosti procesa rada.
Električni luk
U ovom slučaju govorimo o snažnom izvoru svjetlosti i metodi zavarivanja metalnih konstrukcija.
Princip takvog procesa je spajanje izvora struje velike snage i minimalnog napona na par karbonskih šipki, nakon čega slijedi kontakt tih elemenata.
Osigurači za kućanstvo
Pri korištenju električnih krugova koriste se posebni uređaji. Glavni element u takvim osiguračima bit će žica s niskim talištem. Uvijen je u porculansko kućište koje se umetne u utičnicu.
Budući da je dio zajedničkog kruga, takav vodič se topi s naglim povećanjem proizvodnje topline i otvara mrežu.
Fizika 8. razred: Joule-Lenzov zakon
Detaljna studija prolaska elektriciteta kroz vodič i rezultirajućeg zagrijavanja prikazana je u školski plan i program. Praktični primjeri pokazuju sve nijanse koje utječu na veličinu toplinskog učinka struje.
Plan lekcije za obuku obično je strukturiran prema sljedećoj shemi:
- Potrebni pokusi za dokazivanje ovisnosti volumena topline o otporu i jakosti struje.
- Detaljno proučavanje Joule-Lenzovog zakona, njegove osnovne formule i značenja svih njegovih sastavnica.
- Povijesne činjenice koje isključuju mogućnost plagiranja oba autora.
- Sažimanje općih rezultata lekcije.
- Praktična primjena za izvođenje izračuna.
- Rješavanje problema na temelju dobivenih informacija.
Gradivo se učvršćuje uz izradu domaće zadaće za procjenu količine topline koja nastaje pri protoku struje kroz vodič s navedenim parametrima.
