Atlikus eksperimentus buvo nustatyta, kad srovės, einančios per laidininką, generuojamas šilumos kiekis priklauso nuo paties laidininko varžos, srovės ir jos praėjimo laiko.
Pirmą kartą šį fizinį dėsnį 1841 m. nustatė anglų fizikas Džoulas, o kiek vėliau (1844 m.) savarankiškai – rusų akademikas Emilis Christianovičius Lencas (1804–1865).
Kiekybiniai ryšiai, atsirandantys, kai laidininkas šildomas srove, vadinami Džaulio-Lenco dėsniu.
Aukščiau buvo nustatyta:
Kadangi 1 cal = 0,472 kgm, tada
Šiuo būdu,
1 J = 0,24 kal.
Energija elektros srovė nustatoma pagal formulę
A = aš 2 × r × t J.
Kadangi srovės energija patenka į šildymą, šilumos kiekis, kurį srovė išskiria laidininke, yra lygus:
K= 0,24 × aš 2 × r × t kal.
Ši formulė, išreiškianti Džaulio-Lenco dėsnį, parodo ir apibrėžia dėsnį, kad šilumos kiekis kalorijomis, kurias išskiria srovė, praeinant laidininku, yra lygus 0,24 srovės kvadrato koeficientui amperais, varža omais. ir laikas sekundėmis.
Vaizdo įrašas - "Joule-Lenz teisė, fizika, 8 klasė":
1 pavyzdys. Nustatykite, kiek šilumos išskirs 6 A srovė, 3 minutes eidama per laidininką, kurio varža 2 omai.
K= 0,24 × aš 2 × r × t= 0,24 x 36 x 2 x 180 = 3110,4 kal.
Džaulio-Lenco dėsnio formulę galima parašyti taip:
K= 0,24 × aš × aš × r × t ,
ir nuo tada aš × r = U, tada galite rašyti:
K= 0,24 × aš × U× t kal.
2 pavyzdys. Elektrinė kaitlentė prijungta prie 120V tinklo.Srovė, tekanti čerpės spirale 5A.Reikia nustatyti kiek šilumos išskirs srovė per 2 val.
K= 0,24 × aš × U× t= 0,24 × 5 × 120 × 7200 = 1 036 800 kalorijų = 1036,8 kcal.
Vaizdo įrašas - "Laidžių šildymas elektros srove":
E. H. Lencas apibendrino eksperimentus elektromagnetinė indukcija, paaiškindamas šį apibendrinimą „Lenco taisyklės“ forma. Savo darbuose apie elektros mašinų teoriją Lencas tyrinėjo „armatūros reakcijos“ reiškinį nuolatinės srovės mašinose, įrodė elektros mašinų grįžtamumo principą. Lencas, dirbdamas su Jacobi, ištyrė elektromagnetų traukos jėgą, nustatė magnetinio momento priklausomybę nuo įmagnetinimo jėgos.
1804 m. vasario 12 (24) d. – 1865 m. sausio 29 d. (vasario 10 d.) (60 m.)
Lencas buvo Sankt Peterburgo mokslų akademijos narys ir Sankt Peterburgo universiteto rektorius.
Panagrinėkime vienalytį laidininką, kurio galuose yra įjungta įtampa U. Per laiką dt laidininko skerspjūviu perduodamas krūvis dq = Idt. Kadangi srovė yra krūvio dq judėjimas veikiant elektrinis laukas, tada srovės darbas yra
dA = Udq = IU dt (13,28)
Jei laidininko varža yra R, tai naudojant Omo dėsnį, gauname
Maitinimo srovė
(13.30)
Jei srovė praeina per stacionarų metalinį laidininką, tada visas srovės darbas atitenka jo šildymui ir pagal energijos tvermės dėsnį,
(13.31)
Taigi, naudodami išraišką (13.28) ir (13.31), gauname
(13.32)
Išraiška yra Džaulio-Lenco dėsnis Eksperimentiškai savarankiškai sukūrė Joule ir Lenz.
§ 13.7 Omo ir Džaulio-Lenco dėsniai diferencine forma.
Pakeitę pasipriešinimo išraišką į Omo dėsnį, gauname
(13.33)
kur vertė 
, varžos atvirkštinė vertė, vadinama savitasis elektros laidumas
laidininko medžiaga. Jo vienetas yra siemens vienam metrui (S / m).
Atsižvelgiant į tai 
- elektrinio lauko stiprumą laidininke, 
yra srovės tankis, formulę galima parašyti kaip
j = γE (13,34)
Džaulio-Lenco dėsnis diferencine forma
Laidininke parenkame elementarų cilindrinį tūrį dV = dSdℓ (cilindro ašis sutampa su srovės kryptimi (13.9 pav.)), kurio varža lygi. 
... Pagal Džaulio-Lenco dėsnį, šiluma per tą laiką bus išleista šiame tūryje
(13.35)
Šilumos kiekis, išsiskiriantis per laiko vienetą tūrio vienetu, vadinamas specifinė srovės šiluminė galia ... Ji lygi
ω = ρ ∙ j 2 (13,36)
Naudodami diferencinę Ohmo dėsnio formą (j = γE) ir santykį, gauname ω = j ∙ E = γ ∙ E 2 (13.37)
Problemų sprendimo pavyzdžiai
Pavyzdys. Srovė laidininke tolygiai didėja nuoaš 0 = nuo 0 ikiaš maks = 3A laikui τ = 6s. Nustatykite mokestįKpraėjo pro laidininką.
Duota: I 0 = 0; I max = 3A; τ = 6 s .
Rasti: K.
Sprendimas. Krūvis dQ, einantis per laidininko skerspjūvį per laiką dt,
Pagal problemos būklę srovė didėja tolygiai, t.y. I = kt, kur proporcingumo koeficientas
.
Tada galėsime rašyti
Integruodami (1) ir pakeitę išraišką k, randame reikiamą krūvį, praleistą per laidininką:
Atsakymas : Q = 9 Cl .
Pavyzdys. Ant geležinio kreiptuvo (ρ = 7,87 g / cm 3 , М = 56 ∙ 10 -3 kg / mol) su skerspjūviuS= 0,5 mm 2 teka srovėaš= 0,1 A. Nustatykite vidutinį tvarkingo (kryptingo) elektronų judėjimo greitį, darant prielaidą, kad laisvųjų elektronų skaičius laidininko tūrio vienete yra lygus atomų skaičiuin"vienam laidininko tūrio vienetui
Duota: 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.
Rasti:
.
Sprendimas ... Laidininko srovės tankis
j = ne 
,
kur 
vidutinis tvarkingo elektronų judėjimo laidininke greitis n – elektronų koncentracija (elektronų skaičius tūrio vienete); e = 1,6 ∙ 10 -19 C yra elektronų krūvis.
Atsižvelgiant į problemos būklę,
(2)
(atsižvelgti į tai 
, kur laidininko masė; M yra jo molinė masė, N A = 6,02 ∙ 10 23 mol -1 – Avogadro konstanta; 
- geležies tankis).
Atsižvelgiant į (2) formulę ir į tai, kad srovės tankis 
, išraišką (1) galima parašyti kaip
,
Iš kur ieškomas tvarkingo elektronų judėjimo greitis
Atsakymas:
= 14,8 μm / s.
Pavyzdys. Vienalytės vielos varžaR= 36 omai. Nustatykite, į kiek vienodų segmentų buvo perpjautas laidas, jei po lygiagretaus jų sujungimo pasipriešinimas pasirodė esantisR 1 = 1 omas.
Duota R= 36 omų;R 1 = 1 omas.
Rasti: N.
Sprendimas. Nenupjautas laidas gali būti laikomas N serijos varžomis. Tada
kur r yra kiekvieno segmento varža.
Lygiagrečiai prijungus N ilgio laidus
arba 
(2)
Iš (1) ir (2) išraiškų randame reikiamą segmentų skaičių
Atsakymas: N = 6
Pavyzdys. Nustatykite srovės tankį varinėje laidoje, kurios ilgis ℓ = 100 m, jei potencialų skirtumas jo galuose yra φ 1 -φ 2 = 10V. Vario savitoji varža ρ = 17 nOhm ∙ m.
Duota ℓ = 100 m; φ 1 -φ 2 = 10V; ρ = 17 nΩ ∙ m = 1,7 ∙ 10 -8 Om ∙ m.
Rasti: j.
Sprendimas. Pagal Ohmo dėsnį diferencine forma,
kur 
- laidininko savitasis elektros laidumas; 
- elektrinio lauko stipris vienalyčiame laidininke, išreiškiamas potencialų skirtumu laidininko galuose ir jo ilgiu.
Rašytas formules pakeitę išraiška (1), randame reikiamą srovės tankį
Atsakymas: j = 5,88 MA / m 2.
Pavyzdys. Srovė teka per kaitrinę lempąaš= 1A, volframo gijos skersmens temperatūrad 1 = 0,2 mm yra lygus 2000 ° C. Srovė tiekiama variniais laidais, kurių skerspjūvisS 2 = 5 mm 2 ... Nustatykite elektrostatinio lauko stiprumą: 1) volframe; 2) varyje. Volframo savitoji varža esant 0 ° С ρ 0 = 55 nΩ ∙ m, jo temperatūros atsparumo koeficientas α 1 = 0,0045 krušos -1 , vario savitoji varža ρ 2 = 17nOhm ∙ m.
Duota: aš= 1A;d 1 = 0,2 mm = 2 ∙ 10 -4 m; T = 2000 °C;S 2 = 5 mm 2 =5∙10 -6 m 2 ; ρ 0 = 55 nOm ∙ m = 5,5 ∙ 10 -8 Om ∙ m: α 1 = 0,0045 °C -1 ; ρ 2 = 17 nOm ∙ m = 1,7 ∙ 10 -8 Om ∙ m.
Rasti: E 1; E 2.
Sprendimas. Pagal Ohmo dėsnį diferencine forma, srovės tankis
(1)
kur 
- laidininko savitasis elektros laidumas; E yra elektrinio lauko stiprumas.
Volframo savitoji varža kinta tiesiškai priklausomai nuo temperatūros:
ρ = ρ 0 (1 + αt). (2)
Srovės tankis volframe
(3)
Pakeitę (2) ir (3) išraiškas į (1) formulę, randame reikiamą elektrostatinio lauko stiprumą volframe
.
Elektrostatinio lauko stipris varyje
(atsižvelgti į tai 
).
Atsakymas: 1) E 1 = 17,5 V / m; 2) E 2 = 3,4 mV / m.
Pavyzdys. Per laidininko varžąR= 10 omų srovė teka, srovė didėja tiesiškai. Šilumos kiekisKišlaisvintas laidininke per τ = 10 s yra lygus 300 J. Nustatykite krūvįq, per šį laiką praėjo palei laidininką, jei pradinėjemLaiko momentas, kurio srovė laidininke yra lygi nuliui.
Duota: R= 10 omų; τ = 10s;K= 300J;aš 0 =0.
Rasti: q.
Sprendimas.
Iš srovės stiprio padidėjimo tolygumo sąlygos (esant I 0 = 0) išplaukia, kad I = kt, kur k – proporcingumo koeficientas. Atsižvelgiant į tai 
, galime parašyti
dq = Idt = ktdt. (vienas)
Tada integruojame išraišką (1).
(2)
Norėdami rasti koeficientą k, užrašome Džaulio-Lenco dėsnį be galo mažam laiko intervalui dt:
Integruodami šią išraišką nuo 0 iki, gauname šilumos kiekį, nurodytą problemos sąlygoje:
,
Kur rasime k:
.
(3)
Formulę (3) pakeitę į (2) išraišką, nustatome reikiamą krūvį
Atsakymas: q = 15 Cl .
Pavyzdys. Nustatykite elektros srovės tankį varinėje laidoje (savitoji varža ρ = 17nOhm ∙ m), jei srovės savitoji šiluminė galia ω = 1,7J / (m) 3 ∙ s) ..
Duota: ρ = 17 nOm ∙ m = 17 ∙ 10 -9 Om ∙ m; ω = 1,7 J / (m 3 ∙ s).
Rasti: j.
Sprendimas. Pagal Džaulio-Lenco ir Ohmo dėsnius diferencine forma,
(1)
,
(2)
kur γ ir ρ yra atitinkamai laidininko savitoji ir varža. Iš (2) dėsnio gauname, kad E = ρj. Pakeitę šią išraišką (1), randame reikiamą srovės tankį:
.
Atsakymas : j = 10 kA / m 3.
Pavyzdys. Nustatykite vidinę srovės šaltinio varžą, jei išorinėje grandinėje esant srovės stipriuiaš 1 = 4A, išsivysto galia P 1 = 10 W ir esant srovės stipriuiaš 2 = 6A – galia P 2 = 12 W.
Duota: aš 1 = 4A; R 1 = 10 W;aš 2 = 6A; R 2 = 12 W.
Rasti: r.
Sprendimas. Srovės sukurta galia
ir 
(1)
kur R 1 ir R 2 yra išorinės grandinės varžos.
Pagal Omo dėsnį uždarai grandinei,
;
,
kur ε yra šaltinio EML. Išsprendę šias dvi r lygtis, gauname
(2)
Atsakymas : r = 0,25 omo.
Pavyzdys ... Į grandinę, kurią sudaro EML šaltinis ir rezistorius suR= 10 omų, įjunkite voltmetrą, pirmiausia lygiagrečiai, o paskui nuosekliai su rezistoriumi, ir voltmetro rodmenys yra tokie patys. Nustatykite vidinį pasipriešinimąrEML šaltinis, jei voltmetro varžaR V = 500 omų.
Duota: R= 10 omų;R V = 500 omų;U 1 = U 2 .
Rasti: r.
R 
sprendimas.
Pagal problemos būklę voltmetras vieną kartą prijungtas prie rezistoriaus lygiagrečiai (A pav.), antrasis – nuosekliai (B pav.), jo rodmenys yra vienodi.
Matematiškai jis gali būti išreikštas tokia forma:
kur w- šilumos išsiskyrimo galia tūrio vienetui, - elektros srovės tankis, - elektrinio lauko stiprumas, σ - terpės laidumas.
Įstatymą taip pat galima suformuluoti integralia forma, kai srovės teka plonais laidais:
Matematinė forma šis dėsnis turi formą
kur dQ- per tam tikrą laiką išsiskiriantis šilumos kiekis dt, aš- srovės stiprumas, R- pasipriešinimas, K- bendras šilumos kiekis, išsiskiriantis per tam tikrą laikotarpį nuo t 1 prieš t 2... Esant pastoviam srovės stiprumui ir varžai:
Praktinė vertė
Sumažinti energijos nuostoliai
Perduodant elektros energiją, šiluminis srovės poveikis yra nepageidaujamas, nes dėl to prarandama energija. Kadangi perduodama galia tiesiškai priklauso ir nuo įtampos, ir nuo srovės stiprumo amperais, o šildymo galia kvadratiškai priklauso nuo srovės stiprio, todėl prieš perduodant elektrą naudinga padidinti įtampą ir taip sumažinti srovės stiprumą amperais. Tačiau įtampos padidėjimas sumažina elektros linijų elektros saugumą.
Kad grandinėje būtų naudojama aukšta įtampa, apkrovos varža turi būti padidinta, kad būtų išlaikyta tokia pati galia esant naudingajai apkrovai. Švino laidai ir apkrova sujungti nuosekliai. Laido varža () gali būti laikoma pastovia. Bet atsparumas apkrovai () auga renkantis didesnę įtampą tinkle. Taip pat didėja apkrovos varžos ir laido varžos santykis. Kai varžos sujungiamos nuosekliai (laidas - apkrova - laidas), skiriamos galios () pasiskirstymas yra proporcingas prijungtų varžų varžai.
Srovė tinkle yra pastovi visoms varžoms. Todėl santykis
Ir kiekvienu atveju yra konstantos. Todėl ant laidų išsiskirianti galia yra atvirkščiai proporcinga apkrovos varžai, tai yra, ji mažėja didėjant įtampai, nes 
... Iš kur tai išplaukia. Kiekvienu konkrečiu atveju vertė yra pastovi, todėl ant laido generuojama šiluma yra atvirkščiai proporcinga įtampos vartotojui kvadratui.
Grandinių laidų pasirinkimas
Šiluma, kurią sukuria laidininkas su srove, vienu ar kitu laipsniu išsiskiria aplinką... Tuo atveju, jei srovės stipris pasirinktame laidininke viršija tam tikrą ribą leistina vertė, galimas toks stiprus įkaitimas, kad laidininkas gali išprovokuoti gaisrą netoliese esančiuose objektuose arba išsilydyti pats. Paprastai renkant elektros grandines pakanka vadovautis priimtais norminiais dokumentais, kurie visų pirma reglamentuoja laidininko skerspjūvio pasirinkimą.
Elektriniai šildymo prietaisai
Jei srovės stiprumas yra vienodas visame elektros grandinė, tada bet kurioje pasirinktoje srityje, kuo daugiau šilumos susidarys, tuo didesnė šios srities varža.
Sąmoningai padidinus tam tikros grandinės dalies varžą, šioje atkarpoje galima pasiekti vietinį šilumos išsiskyrimą. Šio principo laikomasi elektriniai šildytuvai... Jie naudoja šildymo elementas- didelės varžos laidininkas. Atsparumo padidėjimas pasiekiamas (kartu arba atskirai) pasirenkant lydinį su didele varža (pavyzdžiui, nichromas, konstantanas), padidinant laidininko ilgį ir sumažinant jo skerspjūvį. Švino laidai turi įprastą mažą varžą, todėl įkaitimas dažniausiai nepastebimas.
Saugikliai
Norint apsaugoti elektros grandines nuo pernelyg didelių srovių srauto, naudojamas specialių charakteristikų laidininkas. Tai santykinai mažo skerspjūvio laidininkas, pagamintas iš tokio lydinio, kad esant leistinoms srovėms, laidininko įkaitimas jo neperkaitintų, o esant per dideliam laidininko perkaitimui toks reikšmingas, kad laidininkas išsilydo ir atidaro laidą. grandinė.
taip pat žr
Pastabos (redaguoti)
Nuorodos
- Efektyvi fizika. Joule-Lenz teisės žiniatinklio archyvo kopija
- http://elib.ispu.ru/library/physics/tom2/2_3.html Joule-Lenz įstatymas
- http://eltok.edunet.uz/dglens.htm DC įstatymai. Džaulio-Lenco dėsnis
- http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00023/23600.htm TSB. Džaulio-Lenco dėsnis
- http://e-science.ru/physics/theory/?t=27 Joule-Lenz įstatymas
Wikimedia fondas. 2010 m.
Pažiūrėkite, kas yra „Joule-Lenz įstatymas“ kituose žodynuose:
- (pavadintas anglų fiziko Jameso Joule ir rusų fizikės Emilijos Lenz vardu, kurie vienu metu, bet nepriklausomai vienas nuo kito atrado 1840 m.) įstatymas, suteikiantis kiekybinis įvertinimasšiluminis elektros srovės poveikis. Kai srovė teka per ... ... Vikipediją
JOLE-LENTZO DĖSNIS- dėsnis, nustatantis elektros srovės šiluminį poveikį; pagal šį dėsnį šilumos kiekis Q, išsiskiriantis laidininke, kai per jį teka nuolatinė elektros srovė, yra lygus srovės I kvadrato sandaugai, varža ... ... Didžioji politechnikos enciklopedija
Džaulio-Lenco dėsnis- - [Ja.N. Luginskis, M.S.Fezi Žilinskaja, Y.S.Kabirovas. English Russian Dictionary of Electrical Engineering and Electric Energy Engineering, Maskva, 1999] Elektros inžinerijos dalykai, pagrindinės sąvokos EN Joule Lenz dėsnis Džaulio įstatymas... Techninis vertėjo vadovas
Džaulio-Lenco dėsnis
Džaulio-Lenco dėsnis- Joule o dėsnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. Džaulio dėsnis vok. Joulesches Gesetz, n rus. Džaulio Lenco dėsnis, m pranc. loi de Joule, f ryšiai: sinonimas - Džaulio dėsnis… Automatikos terminų žodynas
džaulio dėsnis- Džaulio dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Džaulio teisė vok. Joule Lentzsches Gesetz, n; Joulesches Gesetz, n rus. Džaulio dėsnis, m; Džaulio Lenco dėsnis, m pranc. loi de Joule, f ... Fizikos terminų žodynas
Džaulio-Lenco dėsnis- šilumos kiekis Q, išsiskiriantis per laiko vienetą elektros grandinės atkarpoje, kurios varža R, kai per ją teka nuolatinė srovė I, yra lygus Q = RI2. Įstatymą 1841 m. nustatė J. P. Joule (1818 1889), o 1842 m. patvirtino tiksliai ... ... Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. Pagrindinių terminų žodynas
Nustato šilumos kiekį Q, išsiskiriantį laidininke, kurio varža L, per laiką t, kai per jį praeina srovė I: Q = aI2Rt. Koefas. proporcingumo ir priklauso nuo vieneto pasirinkimo. išmatavimai: jei I matuojamas amperais, R - omis, t - sekundėmis, tada ... ... Fizinė enciklopedija
Sveiki. Džaulio-Lenco dėsnis mažai tikėtinas, kai jums jo reikia, bet jis įtrauktas pagrindinis kursas elektrotechnika, todėl dabar papasakosiu apie šį įstatymą.
Džaulio-Lenco dėsnį atrado du puikūs mokslininkai, nepriklausomai vienas nuo kito: 1841 m. Jamesas Prescotas Joule'as, anglų mokslininkas, labai prisidėjęs prie termodinamikos vystymosi. 
o 1842 m. Emiliy Christianovich Lenz, vokiečių kilmės rusų mokslininkas, daug prisidėjęs prie elektros inžinerijos. Kadangi abiejų mokslininkų atradimas įvyko beveik vienu metu ir nepriklausomai vienas nuo kito, buvo nuspręsta įstatymą pavadinti dvigubu vardu, tiksliau – pavardėmis. 
Prisiminkite, kai ir ne tik jis sakiau, kad elektros srovė šildo laidininkus, kuriais teka. Džaulis ir Lencas rado formulę, pagal kurią galima apskaičiuoti pagaminamos šilumos kiekį.
Taigi iš pradžių formulė atrodė taip:
Šios formulės matavimo vienetas buvo kalorijos, o už tai buvo „atsakingas“ koeficientas k, kuris yra lygus 0,24, tai yra, kalorijų duomenų gavimo formulė atrodo taip: 
Tačiau kadangi SI matavimo sistemoje, atsižvelgiant į didelį išmatuotų dydžių skaičių ir siekiant išvengti painiavos, buvo priimtas pavadinimas džaulis, formulė šiek tiek pasikeitė. k tapo lygus vienetui, todėl koeficientas formulėje nebebuvo įrašytas ir jis pradėjo atrodyti taip:
Čia: Q - pagamintos šilumos kiekis, matuojamas džauliais (žymėjimas SI sistemoje - J);
I yra srovė, matuojama amperais, A;
R - varža, matuojama omų, omų;
t yra laikas, matuojamas sekundėmis, s;
ir U yra įtampa, matuojama voltais, V.
Atidžiai pažiūrėkite, ar viena šios formulės dalis jums ką nors primena? O konkrečiau? Bet tai yra galia, tiksliau, galios formulė pagal Ohmo dėsnį. Ir jei atvirai, aš niekada nemačiau tokio Džaulio-Lenco įstatymo pavaizdavimo internete:
Dabar prisimename mnemoninę lentelę ir gauname bent tris Džaulio-Lenco dėsnio formules, priklausomai nuo to, kokius kiekius žinome: 
Atrodytų, viskas labai paprasta, bet mums taip atrodo tik tada, kai jau žinome šį dėsnį, o tada abu didieji mokslininkai jį atrado ne teoriškai, o eksperimentiškai ir tada sugebėjo teoriškai pagrįsti.
Kur šis Džaulio-Lenco įstatymas gali būti naudingas?
Elektrotechnikoje yra ilgalaikės leistinos srovės, tekančios laidais, samprata. Tai srovė, kurią laidas gali atlaikyti ilgas laikas(tai yra be galo ilgas), nesuardant laido (ir izoliacijos, jei yra, nes laidas gali būti ir be izoliacijos). Žinoma, dabar galite paimti duomenis iš PUE (elektros įrengimo taisyklių), tačiau šiuos duomenis gavote tik remdamiesi Džaulio-Lenco įstatymu.
Elektrotechnikoje taip pat naudojami saugikliai. Pagrindinė jų kokybė yra įjungimo patikimumas. Tam naudojamas tam tikro skerspjūvio laidininkas. Žinodami tokio laidininko lydymosi temperatūrą, galite apskaičiuoti šilumos kiekį, kurio reikia, kad laidininkas išsilydytų, tekėdamas per jį. didelės vertybės srovė, o skaičiuojant srovę galima apskaičiuoti varžą, kurią turi turėti toks laidininkas. Apskritai, kaip jau supratote, naudodamiesi Joule-Lenz įstatymu galite apskaičiuoti saugiklio laidininko skerspjūvį arba varžą (vertės yra tarpusavyje susijusios).
Be to, atminkite, mes kalbėjome apie. Ten, naudodamas lemputės pavyzdį, pasakiau paradoksą, kad nuosekliai sujungta galingesnė lempa šviečia silpniau. Ir turbūt atsimeni kodėl: kuo stipresnis įtampos kritimas per varžą, tuo mažesnė varža. O kadangi galia yra, o įtampa labai krenta, paaiškėja, kad skleis didelį pasipriešinimą didelis skaičiusšiluma, tai yra, srovė turės dirbti daugiau, kad įveiktų didelį pasipriešinimą. O šilumos kiekį, kurį šiuo atveju išleis srovė, galima apskaičiuoti pagal Džaulio-Lenco dėsnį. Jei imsime nuoseklų varžų jungtį, tada geriau naudoti išraišką per srovės kvadratą, tai yra, pradinę formulės formą:
Ir lygiagrečiam varžų prijungimui, nes srovė lygiagrečiose šakose priklauso nuo varžos, o įtampa kiekvienoje lygiagrečioje šakoje yra vienoda, tada formulė geriausiai pateikiama pagal įtampą:
Jūs visi naudojate Džaulio-Lenco įstatymo pavyzdžius Kasdienybė– visų pirma tai visokie šildymo prietaisai. Paprastai jie naudoja nichromo laidą, o laidininko storis (skerspjūvis) ir ilgis parenkami atsižvelgiant į tai, kad ilgalaikis terminis poveikis nesukelia greito laido sunaikinimo. Lygiai taip pat jie pasiekia volframo gijos švytėjimą kaitrinėje lempoje. Tas pats įstatymas nustato galimo beveik bet kurio elektrinio ir elektroninio prietaiso įkaitimo laipsnį.
Apskritai, nepaisant akivaizdaus paprastumo, Džaulio-Lenco dėsnis mūsų gyvenime vaidina labai svarbų vaidmenį. Šis dėsnis davė didelį postūmį teoriniams skaičiavimams: šilumos išsiskyrimui srovėmis, lanko, laidininko ir bet kurios kitos elektrai laidžios medžiagos specifinės temperatūros apskaičiavimui, elektros galios praradimui šiluminiu ekvivalentu ir kt.
Galite paklausti, kaip konvertuoti džaulius į vatus, ir tai gana dažnas klausimas internete. Nors klausimas yra šiek tiek neteisingas, skaitydami toliau suprasite, kodėl. Atsakymas gana paprastas: 1 J = 0,000278 vatas * valanda, o 1 vatas * valanda = 3600 džaulių. Leiskite jums priminti, kad momentinis energijos suvartojimas matuojamas vatais, tai yra, jis naudojamas tiesiogiai, kai grandinė įjungta. O Džaulis nustato elektros srovės darbą, tai yra srovės galią per tam tikrą laikotarpį. Prisiminkite, Ohmo dėsnyje pateikiau alegorinę situaciją. Srovė yra pinigai, įtampa yra parduotuvė, pasipriešinimas yra proporcijos ir pinigų jausmas, galia yra produktų kiekis, kurį galite neštis (išnešti) vienu metu, bet kiek toli, kaip greitai ir kiek kartų galite juos pasiimti. toli darbas... Tai yra, darbo ir galios lyginti neįmanoma, bet tai galima išreikšti mums suprantamesniais vienetais: vatais ir valandomis.
Manau, kad dabar jums nebus sunku prireikus praktiškai ir teorijoje pritaikyti Džaulio-Lenco dėsnį ir netgi konvertuoti džaulius į vatus ir atvirkščiai. Ir supratę, kad Džaulio-Lenco dėsnis yra elektros energijos ir laiko sandauga, galite lengviau jį prisiminti ir net jei staiga pamiršote pagrindinę formulę, prisiminę tik Ohmo dėsnį, vėl galite gauti Džaulio-Lenco dėsnį. įstatymas. Ir šiuo klausimu aš atsisveikinu su jumis.
Elektros perdavimas srovei judant į kitą energiją vyksta molekuliniu lygmeniu. Šio proceso metu laidininko temperatūra pakyla tam tikru dydžiu. aprašo šis reiškinys srovės laidininko atomų ir jonų sąveika su srovės elektronais. 
Elektros savybės
Judėdami metaliniu laidininku, elektronai susiduria su daugybe atsitiktinai esančių pašalinių dalelių. Periodiškai dėl kontakto iš neutralios molekulės išsiskiria nauji elektronai. Teigiamas jonas susidaro iš molekulės ir išnyksta elektrone kinetinė energija... Kartais yra ir antras variantas – neutralaus tipo molekulės susidarymas dėl teigiamo jono ir elektrono derinio.
Visus šiuos procesus lydi tam tikro energijos kiekio išleidimas, kuris toliau virsta šiluma. Pasipriešinimo įveikimas visų šių judesių metu lemia energijos sąnaudas ir tam reikalingo darbo pavertimą šiluma.
R parametrai yra identiški standartinio pasipriešinimo parametrams. Vienu ar kitu laipsniu tam tikras energijos kiekis paverčiamas šiluma, kai srovė praeina per bet kurį laidininką. Būtent ši transformacija yra laikoma Džaulio-Lenco dėsniu.
Formulė ir jos komponentai
Srovės darbo rezultatų perėjimą į vidinę laidininko energiją patvirtina daugybė eksperimentų. Sukaupus kritinį tūrį, įkaitus laidininkui energijos perteklius grąžinamas į aplinkinius kūnus.
Klasikinė šio reiškinio skaičiavimo formulė:
Išskiriamą šilumos kiekį žymime Q ir pakeičiame jį A. Dabar gautoje išraiškoje Q = U * I * t pakeičiame U = IR ir gauname klasikinę Joule-Lenz formulę: 
Grandininėse diagramose ši pagrindinė formulė bus patogiausias skaičiavimo metodas. Šiuo atveju visuose laiduose srovės stipris visada išlieka toks pat. Išleidžiamos šilumos kiekis yra proporcingas kiekvieno turimo laidininko varžai.
Tačiau lygiagrečiai prijungus, įtampa galuose bus vienoda, o nominali elektros srovės vertė kiekviename elemente labai skiriasi. Galima ginčytis, kad yra atvirkštinė proporcija tarp šilumos kiekio ir vieno laidininko laidumo. Čia formulė tampa tinkamesnė:
Q = (U2 / R) t
Praktiniai srovės šiluminio veikimo reiškinio pavyzdžiai
Daugelis tyrėjų ir mokslininkų ištyrė elektros srovės ypatybes. Tačiau įspūdingiausius rezultatus pasiekė rusų mokslininkas Emilijus Khristianovičius Lenzas ir anglas Jamesas Joule'as. Nepriklausomai vienas nuo kito buvo suformuluotas dėsnis, kurio pagalba buvo įvertinta šiluma, gauta veikiant elektrai laidininką. Galutinė išraiška buvo pavadinta jos autorių vardu.
Keletas pavyzdžių gali padėti suprasti prigimtį ir savybes šilumos poveikis srovė.
Šildymo prietaisai
Šildymo funkciją tokių prietaisų konstrukcijoje atlieka metalinė spiralė. Jei reikia šildyti vandenį, svarbu išlaikyti balansą tarp tinklo energijos ir šilumos mainų parametrų. Spiralės montavimas atliekamas atskirai.
Energijos nuostolių mažinimo uždaviniai sprendžiami įvairiai. Viena iš galimybių yra padidinti įtampą, tačiau tai susiję su linijų eksploatavimo saugos lygio sumažėjimu.
Taip pat naudojamas laidų parinkimo būdas, kurio šilumos nuostoliai priklauso nuo savybių įvairių metalų ir lydiniai. Spiralių gamyba atliekama iš medžiagų, skirtų darbui su didelėmis apkrovomis.
Kaitrinė lempa
Džaulio-Lenco dėsnio atradimas prisidėjo prie sparčios elektrotechnikos pažangos. Jo naudojimo apšvietimo elementams pavyzdys išlieka ypač orientacinis.
Tokios lemputės viduje ištraukiamas volframo siūlas. Visas procesas pagrįstas aukštu varža ir šio metalo atsparumas ugniai.
Energijos pavertimas šiluma sukelia spiralės šildymo ir švytėjimo efektą. Minusas visada yra pagrindinės energijos tūrio suvartojimas šildymui, o pats švytėjimas atliekamas dėl mažos jo dalies.
Norint tiksliau suprasti šį procesą, įvedama tokia sąvoka kaip koeficientas naudingas veiksmas, pagal kurį nustatomas darbo eigos efektyvumas.
Elektros lankas
Šiuo atveju kalbame apie galingą šviesos šaltinį ir metalinių konstrukcijų suvirinimo būdą.
Tokio proceso principas yra didelės galios ir minimalios įtampos srovės šaltinio prijungimas prie anglies strypų poros, o vėliau šių elementų kontaktas.
Buitiniai saugikliai
Naudojant elektros grandines, naudojami specialūs įtaisai. Pagrindinis tokių saugiklių elementas bus mažai tirpstanti viela. Jis įsukamas į porcelianinį dėklą, kuris telpa į griebtuvą.
Būdamas bendros grandinės dalimi, toks laidininkas išsilydo ir atidaro tinklą smarkiai padidindamas šilumos išsiskyrimą.
Fizika 8 klasė: Joule-Lenz įstatymas
Išsamus elektros energijos pratekėjimo per laidininką ir jo metu vykstančio įkaitimo tyrimas pateiktas mokyklos mokymo programa... Praktiniai pavyzdžiai parodo visus niuansus, turinčius įtakos srovės šiluminio poveikio dydžiui.
Treniruotės planas paprastai sudaromas taip:
- Reikalingi eksperimentai, norint parodyti šilumos tūrio priklausomybę nuo varžos ir srovės stiprumo.
- Išsamus Joule-Lenz dėsnio, jo pagrindinės formulės ir visų jo komponentų prasmės tyrimas.
- Istoriniai faktai, atmetus abiejų autorių plagijavimo tikimybę.
- Bendrų pamokos rezultatų apibendrinimas.
- Praktinis pritaikymas skaičiavimams atlikti.
- Problemų sprendimas pagal gautą informaciją.
Medžiaga fiksuojama atliekant namų darbus, kad būtų galima įvertinti šilumos kiekį, susidarantį tekant srovei per nurodytų parametrų laidininką.
