Закон джоуля-ленца. Нагревание проводников

Роль сопротивления в электрической цепи подобна или эквивалентна роли трения в механической системе. Под действием электрического тока в проводнике электроны сталкиваются с узлами кристаллической решетки (ионами, атомами, молекулами) и ускоряют их движение (передают свою энергию узлам решетки), что усиливает колебания узлов кристаллической решетки и приводит к нагреву проводника. Следовательно, при наличии тока в проводнике происходит необратимое преобразование электрической энергии в тепловую энергию.

Количество теплоты Q, выделяемой током в проводнике, равно работе А, совершаемой электрическим полем при перемещении заряда Q = A. Связь между количеством выделенной теплоты Q, током I, сопротивлением R и временем t прохождения тока по проводнику можно представить уравнением

(2-27)

Это закон Джоуля – Ленца, определяющий количество энергии, выделяющейся в проводнике при протекании электрического тока.

Единица количества теплоты – джоуль (Дж)

Тепловое действие тока, в ряде случаев, представляет собой вредное побочное явление. Нагревание током проводов, соединяющих источник электрической энергии с ее приемником, ограничивает нагрузку проводов током, так как сильное повышение температуры вызывает разрушение изоляции.

Нагревание проводов обмоток электрических машин является нежелательным, но неизбежным явлением. Увеличение тепловых потерь снижает кпд электрических машин и других устройств. Для уменьшения этих потерь принимаются специальные меры для отвода выделяющейся теплоты (вентиляция и др.).

С другой стороны, нагревание электрическим током полезно применяется, например в лампах накаливания, в электрических печах, в электрочайниках, электроплитках и т.д.

Дата добавления: 2015-05-06