Joule-Lenzi seadus
Traadi takistust ületades töötab elektrivool, mille käigus tekib juhtmes soojust. Vabad elektronid põrkuvad oma liikumisel aatomite ja molekulidega ning nende kokkupõrgete käigus muudetakse liikuvate elektronide mehaaniline energia soojusenergiaks.
Soojusenergia sõltuvus juhis oleva voolu tugevusest määratakse Joule-Lenzi seadusega. Kui elektrivool liigub läbi juhtme, on juhtmes oleva voolu tekitatud soojushulk otseselt võrdeline teise võimsusega voolu tugevuse, juhtme takistuse suuruse ja voolu kestusega. .
Kui soojushulk on tähistatud tähega Q, voolutugevus a-s on A, takistus oomides — R ja aeg sekundites — t, siis matemaatiliselt saab Joule-Lenzi seadust esitada järgmiselt:
Q = aI2Rt
NS kui a = 1, on soojushulk Q džaulides. NSpa a = 0,24 soojushulk Q saadakse väikestes kalorites. Koefitsient 0,24 ilmneb valemis, kuna vool 1 A juhtmes takistusega 1 oomi 1 sekundi jooksul. eraldab 0,24 väikest kalorit soojust. Väike kalor on soojushulga mõõtmise ühik. Väike kalor on võrdne soojushulgaga, mis kulub 1 g vee soojendamiseks 1 °C võrra.
Selle seaduse avastasid 1840. aastal iseseisvalt inglise füüsik James Joule ja vene füüsik Emily Kristianovitš Lenz. See füüsikaseadus määrab juhis eralduva soojushulga Q, kui seda läbib elektrivool.
Seega tekib juhis alati soojust, kui seda läbib vool. Samas ei tohiks lubada juhtmete ja elektriseadmete liigset kuumutamist, kuna see kahjustab neid. Ülekuumenemine on eriti ohtlik, kui lühis juhtmed, st tarbijat elektrienergiaga varustavate juhtmete elektriühenduses.
Lühise korral on voolu alla jäävate juhtmete takistus enamasti tühine, vool saavutab seetõttu suure jõu ja soojust eraldub nii palju, et see põhjustab õnnetuse. Kaitseks lühise ja ülekuumenemise eest sisaldab vooluahel kaitsmed… Need on väikesed õhukese traadi või plaadi tükid, mis põlevad kohe, kui vool saavutab teatud väärtuse. Kaitsmete valik tehakse sõltuvalt juhtmete ristlõike pindalast.
Vaata ka: Kuidas elektrilöök juhtme soojendab