Độ Mạnh Của Công Thức Lenz Joule. Định Luật Joule-Lenz Và ứng ...

Có thể bạn quan tâm

Vào thế kỷ 19, độc lập với nhau, J.Joule người Anh và E.H. Lenz người Nga đã nghiên cứu sự đốt nóng của dây dẫn bằng dòng điện và thực nghiệm đã thiết lập một mô hình: Nhiệt lượng toả ra trong vật dẫn mang dòng điện tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, điện trở của vật dẫn và thời gian để dòng điện chạy qua. Sau đó, người ta phát hiện ra rằng tuyên bố này đúng với bất kỳ chất dẫn điện nào: rắn, lỏng, khí. Do đó, tính đều đặn mở được gọi là Định luật Joule-Lenz:

Hình bên cho thấy một sơ đồ cài đặt có thể được sử dụng để thực nghiệm kiểm tra định luật Joule-Lenz. Bằng cách chia dòng điện cho hiệu điện thế, công thức R \ u003d U / I tính điện trở. Nhiệt kế đo sự gia tăng nhiệt độ của nước. Theo công thức Q = I2Rt và Q = cmDt ° tính nhiệt lượng mà theo kết quả thí nghiệm nên trùng hợp. Đối với những người quan tâm sâu sắc hơn đến vật lý, chúng tôi đặc biệt lưu ý rằng định luật Joule-Lenz có thể thu được không chỉ bằng thực nghiệm mà còn được suy ra về mặt lý thuyết. Hãy làm nó. Công thức kết quả A = I2Rt tương tự như công thức của định luật Joule-Lenz, tuy nhiên, ở phía bên trái của nó là công của dòng điện chứ không phải nhiệt lượng. Điều gì cho ta quyền coi các đại lượng này bằng nhau? Hãy viết ra định luật đầu tiên của nhiệt động lực học(xem § 6-h) và thể hiện tác phẩm từ nó: DU = Q + A, do đó A =DU-Q. Hãy nhớ điều đó DU là sự thay đổi nội năng của vật dẫn đốt nóng dòng điện; Q- lượng nhiệt do vật dẫn tỏa ra (được biểu thị bằng dấu “-” phía trước); Một- công việc thực hiện đối với vật dẫn. Chúng ta cùng tìm hiểu công việc này là gì nhé. Bản thân chất dẫn điện là bất động, nhưng các electron chuyển động bên trong nó, liên tục va chạm vào các ion của mạng tinh thể và truyền một phần động năng cho chúng. Để dòng êlectron không yếu đi thì lực của điện trường do nguồn điện tạo ra không ngừng tác dụng lên chúng. Do đó, A là công của lực điện trường đối với chuyển động của các êlectron bên trong vật dẫn. Bây giờ chúng ta hãy thảo luận về giá trị DU(thay đổi nội năng) liên quan đến một vật dẫn trong đó dòng điện bắt đầu chạy qua. Dây dẫn sẽ dần nóng lên, có nghĩa là nó nội năng sẽ tăng lên. Khi nhiệt độ tăng, sự chênh lệch nhiệt độ giữa vật dẫn và môi trường sẽ tăng lên. Theo định luật Newton (xem § 6-k), công suất truyền nhiệt của vật dẫn sẽ tăng lên. Sau một thời gian, điều này sẽ làm cho nhiệt độ của vật dẫn ngừng tăng. Từ giờ trở đi nội năng của vật dẫn sẽ ngừng thay đổi, nghĩa là, giá trị DU sẽ trở thành số không. Khi đó, định luật đầu tiên của nhiệt động lực học cho trạng thái này sẽ là: A = -Q. I E Nếu nội năng của vật dẫn không thay đổi thì công của dòng điện hoàn toàn biến đổi thành nhiệt năng. Sử dụng phép suy ra này, chúng ta viết cả ba công thức tính công của dòng điện ở một dạng khác: Hiện tại, chúng ta sẽ coi các công thức này bình đẳng về quyền. Sau đó, chúng ta sẽ thảo luận rằng công thức đúng luôn đúng (đó là lý do tại sao nó được gọi là định luật), và hai công thức bên trái chỉ đúng trong những điều kiện nhất định mà chúng ta sẽ hình thành khi học vật lý ở trường phổ thông.

Di chuyển trong bất kỳ vật dẫn nào, dòng điện truyền một số năng lượng cho vật dẫn đó, do đó vật dẫn nóng lên. Sự chuyển giao năng lượng được thực hiện ở cấp độ phân tử: là kết quả của sự tương tác của các điện tử hiện tại với các ion hoặc nguyên tử của vật dẫn, một phần năng lượng vẫn còn với vật dẫn.

Tác dụng nhiệt của dòng điện làm cho các hạt vật dẫn chuyển động nhanh hơn. Sau đó, nó tăng lên và biến đổi thành nhiệt.

Công thức tính toán và các yếu tố của nó

Hiệu ứng nhiệt của dòng điện có thể được xác nhận bằng nhiều thí nghiệm khác nhau, trong đó công của dòng điện được biến đổi thành năng lượng của vật dẫn bên trong. Đồng thời, sau này tăng lên. Sau đó vật dẫn truyền cho các vật xung quanh tức là truyền nhiệt kèm theo đốt nóng vật dẫn.

Công thức tính trong trường hợp này như sau: A = U * I * t.

Nhiệt lượng có thể được ký hiệu là Q. Khi đó Q = A hoặc Q = U * I * t. Biết rằng U = IR, hóa ra Q = I 2 * R * t, được xây dựng trong định luật Joule-Lenz.

Định luật về tác dụng nhiệt của dòng điện là định luật Joule-Lenz

Dây dẫn nơi các dòng chảy đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Tuy nhiên, kết quả đáng chú ý nhất lại đến từ Anh và Emil Khristianovich Lenz đến từ Nga. Cả hai nhà khoa học đã làm việc riêng biệt và kết luận dựa trên kết quả của các thí nghiệm được đưa ra độc lập với nhau.

Họ đưa ra một định luật giúp ước tính nhiệt lượng thu được do tác dụng của dòng điện lên vật dẫn. Nó được gọi là định luật Joule-Lenz.

Xét trong thực tế tác dụng nhiệt của dòng điện. Hãy lấy các ví dụ sau:

Bóng đèn thông thường.
Thiết bị sưởi ấm.
cầu chì trong căn hộ.
Hồ quang điện.

Bóng đèn chiếu sáng

Hiệu ứng nhiệt của dòng điện và việc khám phá ra định luật đã góp phần vào sự phát triển của kỹ thuật điện và tăng khả năng sử dụng điện. Kết quả nghiên cứu được áp dụng như thế nào có thể được nhìn thấy trong ví dụ về bóng đèn sợi đốt thông thường.

Nó được thiết kế theo cách mà một sợi làm bằng dây vonfram được kéo vào bên trong. Kim loại này chịu lửa với điện trở suất cao. Khi đi qua bóng đèn thì thực hiện tác dụng nhiệt của dòng điện.

Năng lượng của vật dẫn chuyển hóa thành nhiệt, đường xoắn ốc nóng lên và bắt đầu phát sáng. Nhược điểm của bóng đèn nằm ở chỗ tổn thất năng lượng lớn, vì nó bắt đầu phát sáng chỉ do một phần nhỏ năng lượng. Phần chính chỉ nóng lên.

Để hiểu rõ hơn điều này, nó được giới thiệu trong đó chứng minh hiệu quả của hoạt động và chuyển đổi thành điện năng. Hiệu suất và hiệu ứng nhiệt của dòng điện được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau, vì có nhiều thiết bị được chế tạo dựa trên nguyên tắc này. Ở mức độ lớn hơn, đó là các thiết bị sưởi ấm, bếp điện, nồi hơi và các thiết bị tương tự khác.

Thiết bị sưởi ấm

Thông thường, trong thiết kế của tất cả các thiết bị sưởi ấm có một vòng xoắn kim loại, chức năng của nó là sưởi ấm. Nếu nước được làm nóng, thì vòng xoắn được lắp đặt tách biệt và các thiết bị như vậy cung cấp sự cân bằng giữa năng lượng từ mạng và trao đổi nhiệt.

Các nhà khoa học liên tục phải đối mặt với nhiệm vụ giảm tổn thất năng lượng và tìm ra các cách tốt nhất và các kế hoạch hiệu quả nhất để thực hiện nhằm giảm hiệu ứng nhiệt của dòng điện. Ví dụ, một phương pháp tăng điện áp trong thời gian được sử dụng, do đó cường độ dòng điện bị giảm. Nhưng phương pháp này đồng thời làm giảm độ an toàn khi vận hành đường dây điện.

Một lĩnh vực nghiên cứu khác là lựa chọn dây. Rốt cuộc, tổn thất nhiệt và các chỉ số khác phụ thuộc vào tính chất của chúng. Ngoài ra, trong quá trình hoạt động của các thiết bị sưởi ấm, một lượng lớn năng lượng được giải phóng. Do đó, xoắn ốc được làm từ vật liệu được thiết kế đặc biệt cho mục đích này, có khả năng chịu tải trọng cao.

Cầu chì gia dụng

Để cải thiện khả năng bảo vệ và đảm bảo an toàn cho các mạch điện, người ta sử dụng các cầu chì đặc biệt. Bộ phận chính là một sợi dây được làm bằng kim loại có độ nóng chảy thấp. Nó chạy trong một nút chai bằng sứ, có một ren vít và một tiếp điểm ở giữa. Nút chai được lắp vào hộp mực nằm trong hộp sứ.

Dây chì là một phần của dây chuyền chung. Nếu tác dụng nhiệt của dòng điện tăng mạnh, tiết diện của dây dẫn sẽ không chịu được và bắt đầu nóng chảy. Kết quả là mạng sẽ mở và không có hiện tượng quá tải.

Hồ quang điện

Hồ quang điện là một bộ chuyển đổi năng lượng điện khá hiệu quả. Nó được sử dụng khi hàn các cấu trúc kim loại, và cũng được sử dụng như một nguồn sáng mạnh.

Thiết bị dựa trên những điều sau đây. Lấy hai thanh carbon, nối dây và gắn chúng vào giá đỡ cách điện. Sau đó, các thanh này được kết nối với nguồn dòng điện, nguồn này cho hiệu điện thế nhỏ, nhưng được thiết kế cho dòng điện lớn. Kết nối bộ biến trở. Không được bật than trong mạng lưới thành phố, vì điều này có thể gây ra hỏa hoạn. Nếu bạn chạm vào viên than này với viên than khác, bạn có thể thấy độ nóng của chúng. Tốt hơn là không nên nhìn vào ngọn lửa này, vì nó có hại cho mắt. Hồ quang điện được sử dụng trong các lò nung để nấu chảy kim loại, cũng như trong các thiết bị chiếu sáng mạnh như đèn rọi, máy chiếu phim, v.v.

Luật Joule-Lenz

Luật Joule-Lenz(sau khi nhà vật lý người Anh James Joule và nhà vật lý người Nga Emil Lenz, những người đồng thời, nhưng độc lập với nhau, phát hiện ra nó vào năm 1840) là một định luật định lượng hiệu ứng nhiệt của dòng điện.

Khi dòng điện chạy qua vật dẫn, năng lượng điện được chuyển thành nhiệt năng và nhiệt lượng tỏa ra sẽ bằng công của lực điện:

Q = W

Định luật Joule-Lenz: nhiệt lượng tỏa ra trong vật dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, điện trở của vật dẫn và thời gian chuyển động của vật dẫn.

Giá trị thực tiễn

Giảm thất thoát năng lượng

Khi truyền tải điện, tác dụng nhiệt của dòng điện là không mong muốn, vì nó dẫn đến tổn thất năng lượng. Vì công suất truyền đi phụ thuộc tuyến tính vào cả điện áp và cường độ dòng điện, và công suất đốt nóng phụ thuộc bậc hai vào cường độ dòng điện, nên có lợi là tăng điện áp trước khi truyền tải điện, do đó làm giảm cường độ dòng điện. Tăng hiệu điện thế làm giảm độ an toàn điện của đường dây dẫn điện. Nếu sử dụng một hiệu điện thế cao trong đoạn mạch, để duy trì cùng một nguồn điện của hộ tiêu thụ thì cần phải tăng điện trở của hộ tiêu thụ (phụ thuộc bậc hai. 10V, 1 Ohm = 20V, 4 Ohm). Các dây cung cấp và thiết bị tiêu thụ được kết nối nối tiếp với nhau. Điện trở dây ( R w) là hằng số. Nhưng sự phản kháng của người tiêu dùng ( R c) tăng khi điện áp cao hơn được chọn trong mạng. Tỉ số giữa điện trở của vật tiêu thụ và điện trở của dây dẫn cũng ngày càng lớn. Khi các điện trở được mắc nối tiếp (dây - người tiêu dùng - dây), sự phân bố của công suất được giải phóng ( Q) tỷ lệ với điện trở của các điện trở được kết nối. ; ; ; dòng điện trong mạng đối với tất cả các điện trở là không đổi. Do đó, chúng ta có mối quan hệ Q c / Q w = R c / R w ; Q c và R wđây là các hằng số (cho từng nhiệm vụ cụ thể). Hãy xác định điều đó. Do đó, công suất giải phóng trên dây dẫn tỉ lệ nghịch với điện trở của vật tiêu dùng, nghĩa là nó giảm khi hiệu điện thế tăng. như . (Q c- liên tục); Chúng tôi kết hợp hai công thức cuối cùng và suy ra rằng; đối với mỗi nhiệm vụ cụ thể là một hằng số. Do đó, nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế ở nơi tiêu thụ dòng điện đi qua đều.

Lựa chọn dây cho mạch

Nhiệt lượng do vật dẫn mang dòng điện tỏa ra, ở mức độ này hay mức độ khác, được tỏa ra môi trường. Trong trường hợp cường độ dòng điện trong dây dẫn đã chọn vượt quá một giá trị lớn nhất cho phép nhất định, thì việc đốt nóng mạnh đến mức dây dẫn có thể gây ra cháy ở các vật gần nó hoặc tự tan chảy. Theo quy định, khi lắp ráp các mạch điện, phải tuân theo các tài liệu quy định được chấp nhận, trong đó quy định, đặc biệt là việc lựa chọn tiết diện của dây dẫn.

Máy sưởi điện

Nếu cường độ dòng điện như nhau trong toàn mạch điện thì ở vùng nào được chọn, nhiệt lượng tỏa ra càng nhiều thì điện trở của đoạn này càng cao.

Bằng cách cố ý tăng điện trở của một phần mạch, có thể đạt được sự sinh nhiệt cục bộ trong phần này. Nguyên tắc này hoạt động máy sưởi điện. Họ dùng một yếu tố sưởi ấm- dây dẫn có điện trở cao. Có thể tăng điện trở (chung hoặc riêng) bằng cách chọn hợp kim có điện trở suất cao (ví dụ, nichrome, hằng số), làm tăng chiều dài của dây dẫn và giảm tiết diện của nó. Các dây dẫn thường có điện trở thấp và do đó việc đốt nóng của chúng thường không thể nhận thấy được.

Cầu chì

Bài chi tiết: Cầu chì (điện)

Để bảo vệ mạch điện khỏi dòng điện quá lớn, người ta sử dụng một đoạn dây dẫn có đặc tính đặc biệt. Đây là một dây dẫn có tiết diện tương đối nhỏ và được làm bằng hợp kim sao cho ở dòng điện cho phép, việc đốt nóng dây dẫn không làm nó quá nóng, và khi quá nhiệt quá lớn của dây dẫn đến nỗi dây dẫn nóng chảy và làm hở mạch.

Luật Joule-Lenz

Emily Khristianovich Lenz (1804 - 1865) - Nhà vật lý nổi tiếng người Nga. Ông là một trong những người sáng lập ra ngành điện cơ. Tên tuổi của ông gắn liền với việc phát hiện ra định luật xác định chiều của dòng điện cảm ứng và định luật xác định điện trường trong vật dẫn có dòng điện.

Ngoài ra, Emilius Lenz và nhà vật lý người Anh Joule, nghiên cứu bằng kinh nghiệm về hiệu ứng nhiệt của dòng điện, đã độc lập phát hiện ra quy luật mà theo đó nhiệt lượng tỏa ra trong vật dẫn sẽ tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện đi qua. qua vật dẫn, điện trở của nó và thời gian dòng điện duy trì không đổi trong vật dẫn.

Định luật này được gọi là định luật Joule-Lenz, công thức của nó diễn đạt như sau:

Trong đó Q là nhiệt lượng tỏa ra, l là cường độ dòng điện, R là điện trở của vật dẫn, t là thời gian; giá trị k được gọi là nhiệt lượng tương đương của công. Giá trị số của đại lượng này phụ thuộc vào việc lựa chọn đơn vị để thực hiện các phép đo của các đại lượng khác có trong công thức.

Nếu nhiệt lượng được đo bằng calo, cường độ dòng điện bằng ampe, điện trở bằng ôm và thời gian tính bằng giây thì k có giá trị bằng 0,24. Điều này có nghĩa là dòng điện 1a phóng ra trong dây dẫn có điện trở 1 ôm, trong một giây tỏa ra một nhiệt lượng bằng 0,24 kcal. Dựa vào đó, nhiệt lượng calo giải phóng trong vật dẫn có thể được tính theo công thức:

Trong hệ đơn vị SI, năng lượng, nhiệt và công được đo bằng đơn vị - jun. Do đó, hệ số tỉ lệ trong định luật Joule-Lenz bằng một. Trong hệ thống này, công thức Joule-Lenz có dạng:

Định luật Joule-Lenz có thể được kiểm tra bằng thực nghiệm. Trong một thời gian, một dòng điện chạy qua một vòng xoắn dây được nhúng trong chất lỏng đổ vào một nhiệt lượng kế. Khi đó tính nhiệt lượng toả ra trong nhiệt lượng kế. Đã biết trước điện trở của vòng xoắn, cường độ dòng điện được đo bằng ampe kế và đo thời gian bằng đồng hồ bấm giờ. Bằng cách thay đổi dòng điện trong mạch và sử dụng các hình xoắn ốc khác nhau, bạn có thể kiểm tra định luật Joule-Lenz.

Dựa trên định luật Ôm

Thay giá trị hiện tại vào công thức (2), chúng ta thu được một biểu thức công thức mới cho định luật Joule-Lenz:

Công thức Q \ u003d l²Rt rất tiện lợi khi sử dụng khi tính nhiệt lượng tỏa ra khi mắc nối tiếp, vì trong trường hợp này cường độ dòng điện trong tất cả các vật dẫn là như nhau. Do đó, khi một số vật dẫn được mắc nối tiếp, một lượng nhiệt sẽ được giải phóng trong mỗi vật dẫn đó, nhiệt lượng này tỷ lệ với điện trở của vật dẫn đó. Ví dụ, nếu ba dây dẫn có cùng kích thước được mắc nối tiếp - đồng, sắt và niken, thì nhiệt lượng lớn nhất sẽ tỏa ra từ niken, vì điện trở suất của nó lớn nhất, nó mạnh hơn và nóng lên.

Nếu các dây dẫn được mắc song song thì cường độ dòng điện trong chúng sẽ khác nhau và hiệu điện thế ở hai đầu các dây dẫn đó là như nhau. Việc tính toán lượng nhiệt sẽ tỏa ra trong quá trình kết nối như vậy được thực hiện tốt nhất bằng cách sử dụng công thức Q \ u003d (U² / R) t.

Công thức này cho thấy rằng khi mắc song song, mỗi dây dẫn sẽ tỏa ra một lượng nhiệt tỷ lệ nghịch với độ dẫn điện của nó.

Nếu bạn nối ba dây có cùng độ dày - đồng, sắt và niken - song song với nhau và cho dòng điện chạy qua chúng, thì nhiệt lượng lớn nhất sẽ tỏa ra trong dây đồng và nó sẽ nóng lên nhiều hơn các dây khác. .

Lấy định luật Joule-Lenz làm cơ sở, họ tính toán các cách lắp đặt hệ thống chiếu sáng điện, sưởi ấm và sưởi ấm các thiết bị điện khác nhau. Sự biến đổi năng lượng điện thành nhiệt năng cũng được sử dụng rộng rãi.

Luật Joule-Lenz

Xét một dây dẫn đồng chất, đặt vào hai đầu một hiệu điện thế U. . Trong thời gian dt, một điện tích chuyển qua tiết diện dq = Idt . Vì dòng điện là chuyển động của điện tích dq dưới tác dụng của điện trường nên theo công thức (84.6), công của dòng điện

(99.1)

Nếu điện trở của dây dẫn R , sau đó, sử dụng định luật Ohm (98,1), chúng ta thu được

(99.2)

Từ (99.1) và (99.2) nó theo sau rằng sức mạnh hiện tại

(99.3)

Nếu cường độ dòng điện được biểu thị bằng ampe, điện áp tính bằng vôn và điện trở tính bằng ôm, thì cường độ dòng điện được biểu thị bằng jun và công suất tính bằng oát. Trong thực tế, các đơn vị ngoài hệ thống của công việc hiện tại cũng được sử dụng: watt-giờ (Wh) và kilowatt-giờ (kWh). 1 W × h - hoạt động của dòng điện có công suất 1 W trong 1 giờ; 1 Wh = 3600 Ws = 3,6-103 J; 1 kWh = 103 Wh = 3,6-106 J.

Nhiệt lượng toả ra trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị thể tích được gọi là nhiệt dung riêng của dòng điện. Cô ấy bình đẳng

(99.6)

Sử dụng dạng vi phân của định luật Ohm (j = gE) và quan hệ r = 1 / g , chúng tôi nhận được

(99.7)

Công thức (99,6) và (99,7) là một biểu thức tổng quát của định luật Joule-Lenz ở dạng vi phân, phù hợp với bất kỳ dây dẫn nào.

Hiệu ứng nhiệt của dòng điện được sử dụng rộng rãi trong công nghệ, bắt đầu từ việc phát hiện ra đèn sợi đốt vào năm 1873 bởi kỹ sư người Nga A. N. Lodygin (1847-1923). Hoạt động của các lò nung điện, hồ quang điện (do kỹ sư người Nga V.V. Petrov (1761-1834) tìm ra), hàn điện tiếp xúc, lò sưởi điện gia dụng, v.v. dựa trên việc đốt nóng các vật dẫn bằng dòng điện.

Công thức Joule Lenz. Tóm tắt

Nina ớn lạnh

Định luật Joule Lenz xác định nhiệt lượng tỏa ra trong một đoạn mạch điện có điện trở hữu hạn khi dòng điện chạy qua nó. Điều kiện tiên quyết là không được có biến đổi hóa học trong phần này của chuỗi. Xét một dây dẫn có hiệu điện thế đặt vào hai đầu của nó. Do đó, dòng điện chạy qua nó. Như vậy, trường tĩnh điện và ngoại lực làm công việc di chuyển điện tích từ đầu này sang đầu kia của vật dẫn. Nếu đồng thời vật dẫn vẫn bất động và không xảy ra biến đổi hóa học bên trong nó. Khi đó, tất cả công do ngoại lực của trường tĩnh điện gây ra sẽ làm tăng nội năng của vật dẫn. Đó là, để hâm nóng nó.

Định luật Joule-Lenz xác định nhiệt lượng tỏa ra trong một vật dẫn có điện trở trong thời gian t, khi có dòng điện chạy qua nó.

Q = a * I * 2R * t, trong đó Q - lượng nhiệt tỏa ra (tính bằng Joules) a - hệ số tương xứng I - cường độ dòng điện (tính bằng Ampe) R - Điện trở dây dẫn (tính bằng ôm) t - Thời gian di chuyển (tính bằng giây)

Định luật Joule-Lenz giải thích rằng dòng điện là điện tích chuyển động dưới tác dụng của điện trường. Trong trường hợp này, trường hoạt động, và dòng điện có năng lượng và năng lượng được giải phóng. Khi năng lượng này truyền qua một vật dẫn kim loại cố định, nó sẽ trở thành nhiệt, vì nó được dẫn để đốt nóng vật dẫn.

Ở dạng vi phân, định luật Joule-Lenz được biểu thị bằng mật độ thể tích của nhiệt năng của dòng điện trong vật dẫn sẽ bằng tích của độ dẫn điện và bình phương cường độ điện trường.

Ứng dụng của định luật Joule-Lenz

Đèn sợi đốt được phát minh vào năm 1873 bởi kỹ sư người Nga Lodygin. Trong đèn sợi đốt, cũng như trong lò sưởi điện, định luật Joule-Lenz được áp dụng. Họ sử dụng một bộ phận đốt nóng, là một chất dẫn điện có điện trở cao. Do yếu tố này, có thể đạt được giải phóng nhiệt cục bộ trong khu vực. Sự giải phóng nhiệt sẽ xuất hiện với sự gia tăng điện trở, tăng chiều dài của dây dẫn, sự lựa chọn của một hợp kim nhất định.

Một lĩnh vực áp dụng của định luật Joule-Lenz là giảm tổn thất năng lượng. Tác dụng nhiệt của dòng điện dẫn đến tổn thất năng lượng. Khi truyền tải điện năng, công suất truyền tải phụ thuộc tuyến tính vào điện áp và cường độ dòng điện, và công suất sưởi phụ thuộc vào cường độ dòng điện bậc hai, vì vậy nếu bạn tăng điện áp trong khi giảm cường độ dòng điện trước khi cung cấp điện thì sẽ có lợi hơn. Nhưng tăng điện áp dẫn đến giảm độ an toàn điện. Để tăng mức độ an toàn điện, phải tăng điện trở tải phù hợp với sự gia tăng điện áp trong mạng.

Ngoài ra, định luật Joule-Lenz ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây dẫn cho mạch. Với việc lựa chọn sai dây dẫn, dây dẫn cũng có thể bị nóng lên. Điều này xảy ra khi cường độ dòng điện vượt quá giá trị tối đa cho phép và quá nhiều năng lượng được giải phóng. Với việc lựa chọn dây chính xác, bạn nên tuân theo các văn bản quy định.

Nguồn:

Bách khoa toàn thư vật lý

Có một mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa dòng điện và điện áp, được mô tả bởi định luật Ohm. Định luật này xác định mối quan hệ giữa dòng điện, hiệu điện thế và điện trở trong một phần của mạch điện.

Hướng dẫn

Ghi dòng điện và điện áp. - Dòng điện là dòng chuyển động có trật tự của các hạt mang điện (êlectron). Để xác định định lượng, giá trị của I, được gọi là cường độ hiện tại, được sử dụng. - Hiệu điện thế U là hiệu điện thế ở hai đầu tiết diện của đoạn mạch điện. Chính sự khác biệt này khiến các electron chuyển động như một dòng chất lỏng.

Cường độ dòng điện được đo bằng ampe. Trong mạch điện, cường độ dòng điện được xác định bởi dụng cụ ampe kế. Đơn vị của hiệu điện thế là, bạn có thể đo hiệu điện thế trong mạch bằng vôn kế. Lắp ráp mạch điện đơn giản nhất từ nguồn dòng, điện trở, ampe kế và vôn kế.

Khi mạch điện được đóng lại và dòng điện chạy qua nó, hãy ghi lại số đọc của các thiết bị. Thay đổi hiệu điện thế ở hai đầu điện trở. Bạn sẽ thấy rằng số đọc của ampe kế sẽ tăng khi hiệu điện thế tăng và ngược lại. Thí nghiệm như vậy chứng tỏ mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa dòng điện và hiệu điện thế.

Đồng thời, nhưng độc lập với nhau, người đã phát hiện ra nó vào năm 1840) là một định luật định lượng hiệu ứng nhiệt của dòng điện.

Khi dòng điện chạy qua vật dẫn, năng lượng điện được chuyển thành nhiệt năng và nhiệt lượng tỏa ra sẽ bằng công của lực điện:

Q = W