Закон Джоуля — Ленца

В проводах линии передачи электрической энергии, обмоток якорей и полюсов электрических машин, электробытовых прибо­ров и других потребителей происходит преобразование электри­ческой энергии в тепловую.

Ток I, протекая по проводнику с сопротивлением R, нагревает этот проводник. За время t в этом проводнике выделяется тепло, количество которого определяется количеством электрической энергии, затраченной в этом проводнике, т. е.

где Q — количество тепла, выделенного в проводнике, Вт с.

Приведенная зависимость является математическим вы­ражением закона Джоуля — Ленца.

Таким образом, закон Джоуля — Ленца устанавливает зависи­мость между количеством тепла и электрической энергией: количе­ство тепла, выделенное током в проводнике, пропорционально квад­рату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока по проводнику.

Количество тепла Q измеряется иногда внесистемной едини­цей — калорией (количество тепла, необходимое для нагревания I г воды на 1 °С). Причем 1 кал = 4,187 Дж, следовательно, Вт-с = 1 Дж = 0,24 кал. Для определения количества тепла Q в калориях пользуются выражением:

Коэффициент 0,24 называют электротермическим эквивалентом, который устанавливает зависимость между электрической и тепловой энергией.

Например, количество тепла, выделенное в проводнике с со­противлением R = 24 Ом, по которому проходит ток I= 5 А в течение 2 часов (t=2 часа=2-3600 = 7200 с) составляет:

или

Преобразование электрической энергии в тепловую широко используется в разнообразных электронагревательных приборах. Однако преобразование электрической энергии в тепловую вызывает и непроизводительные расходы энергии в электрических машинах, трансформаторах и других элементах электрической цепи и снижает их КПД.

9. Понятие о противо - ЭДС. Понятие о режимах электрической цепи и ее элементов: номинальный, рабочий, холостого хода, короткого замыкания.

Если мы возьмем проводящий контур, или катушку (соленоид) и пропустим по не­му ток I, то в контуре (соленоиде) возникнет магнитное поле. В свою очередь это поле «породит» магнитный поток, проходящий через этот контур (соленоид), при­чём этот поток будет увеличиваться от нуля до некоторой величины (очевидно, т.к. мгновенно он возникнуть не может). Раз поток изменяется (увеличивается), то в контуре возникнет ЭДС индукции. Притом так, чтобы препятствовать пропускаемому току, по правилу Ленца и здравому смыслу, т.е. такая ЭДС, которая создает магнитный поток, противоположный начальному.

Из этих размышлений следуют две вещи.

Первое: ток, протекающий в контуре, создает магнитный поток, проходящий через этот контур.

Второе: возникающая ЭДС имеет полярность, противоположная порождающему её току. Такую ЭДС называют противо-ЭДС, или ЭДС самоиндукции.