Joule-Lenzův zákon

Při překonání odporu drátu pracuje elektrický proud, při kterém se v drátu vytváří teplo. Volné elektrony se při svém pohybu srážejí s atomy a molekulami a při těchto srážkách se mechanická energie pohybujících se elektronů přeměňuje na tepelnou energii.

Závislost tepelné energie na síle proudu ve vodiči je určena Joule-Lenzovým zákonem. Když drátem protéká elektrický proud, množství tepla generovaného proudem v drátu je přímo úměrné síle proudu odebíraného na druhou mocninu, velikosti odporu drátu a době trvání proudu. .

Pokud je množství tepla označeno písmenem Q, proudová síla v a je A, odpor v ohmech — R a čas v sekundách — t, pak lze matematicky Joule-Lenzův zákon reprezentovat následovně:

Q = aI2Rt

NSpro a = 1 bude množství tepla Q jouly. NSpa a = 0,24 množství tepla Q se získá v malých kaloriích. Faktor 0,24 se objeví ve vzorci, protože proud 1 A ve vodiči o odporu 1 ohm po dobu 1 sekundy. vydává 0,24 malých kalorií tepla. Malá kalorie slouží jako jednotka pro měření množství tepla. Malá kalorie se rovná množství tepla potřebného k ohřátí 1 g vody o 1 °C.

Tento zákon nezávisle na sobě objevili v roce 1840 anglický fyzik James Joule a ruská fyzička Emily Kristianovich Lenz. Tento fyzikální zákon určuje množství tepla Q uvolněného ve vodiči, když jím prochází elektrický proud.

Teplo se tedy vždy vytváří ve vodiči, když jím protéká proud. Nemělo by se však dovolit nadměrné zahřívání vodičů a elektrických zařízení, protože by došlo k jejich poškození. Přehřátí je zvláště nebezpečné, když zkrat vodičů, to znamená v elektrickém spojení vodičů dodávajících elektrickou energii spotřebiteli.

Při zkratu je odpor drátů zbývajících pod proudem většinou zanedbatelný, proud tedy dosahuje velké síly a teplo se uvolňuje v takovém množství, že způsobí havárii. Pro ochranu proti zkratu a přehřátí obvod obsahuje pojistky… Jsou to malé kousky tenkého drátu nebo plátu, které hoří, jakmile proud dosáhne určité hodnoty. Výběr pojistek se provádí v závislosti na ploše průřezu vodičů.

Viz také: Jak elektrický výboj zahřeje drát