Prawo Joule'a-Lenza
Gdy przez przewodnik przepływa prąd stały mamy do czynienia z sytuacja, w której ładunki przemieszczają się od potencjału wyższego do punktu o potencjale niższym. Ich energia potencjalna zatem podczas ruchu maleje. Nie rośnie przy tym energia kinetyczna (prąd jest stały). Co zatem dzieje się z tą energią?
Nośniki prądu podczas ruchu oddziałują z atomami, jonami itp. podczas swojego ruchu i na skutek tego oddziaływania rośnie energia wewnętrzna odbiornika prądu, a tym samym jego temperatura. Mamy zatem do czynienia z wydzielaniem się ciepła do otoczenia. Jest to tak zwane ciepło Joule'a.
Prawo Joule'a-Lenza opisuje ilość wydzielonego ciepła na rzeczywistym oporze w obwodzie prądu elektrycznego.
gdzie:
- Q -ciepło Joule'a,
- I - natężenie prądu,
- R - opór odbiornika,
- t - czas przepływu prądu.
Dla prądu przemiennego mówimy o natężeniu skutecznym.
Powyższy wzór można przekształcić do postaci:
gdzie U - napięcie elektryczne.
Pytania
Gdzie ma zastosowanie powyższe prawo?
We wszelkich grzałkach elektrycznych. To przykład, gdy wydzielanie ciepła jest pożądane.
W wielu jednak przypadkach jest to zjawisko niepożądane. Podczas przesyłania energii elektrycznej na duże odległości wydzielone ciepło jest czystą stratą. Warto tu zauważyć, że ciepło Joule'a silniej zależy od natężenia prądu niż od napięcia. Jest to wykorzystywane podczas przesyłu prądu poprzez podwyższanie napięcia i obniżanie natężenia prądu przesyłowego.
W wielu urządzeniach elektrycznych należy zapewnić chłodzenie (np. w komputerach).
© medianauka.pl, 2021-07-03, A-4087