Ley Joule-Lenz
Emil Khristianovich Lentz (1804 - 1865) - Rusoel famoso físico. Él es uno de los fundadores de la electromecánica. Su nombre está asociado con el descubrimiento de una ley que determina la dirección de la corriente de inducción y la ley que determina el campo eléctrico en un conductor con una corriente.
Además, Aemili Lenz y el físico inglésJoule estudio actual acción experimentalmente térmica, independientemente uno de otro abierto ley según la cual la cantidad de calor que se libera en el conductor será directamente proporcional al cuadrado de la corriente eléctrica que fluye a través del conductor, su resistividad y el tiempo durante el cual la corriente eléctrica se mantiene constante en el conductor.
Esta ley fue llamada la ley de Joule-Lentz, su fórmula es la siguiente:
Q = kl²Rt, (1)
donde Q es la cantidad de calor liberado, l es la corriente,R - resistencia del conductor, t - tiempo; la cantidad k se llama el equivalente térmico del trabajo. El valor numérico de esta cantidad depende de la elección de unidades en las que se miden las cantidades restantes en la fórmula.
Si la cantidad de calor se mide en calorías, la corrienteen amperios, resistencia en ohmios y tiempo en segundos, entonces k es numéricamente igual a 0.24. Esto significa que la corriente en 1a se fija en el conductor, que tiene una resistencia de 1 ohmio, por segundo, el número de calor, que es de 0.24 kcal. Partiendo de esto, la cantidad de calor en calorías liberadas en el conductor puede calcularse mediante la fórmula:
Q = 0.24l²Rt.
En el sistema de unidades SI, la energía, la cantidad de calor yEl trabajo se mide en unidades - julios. Por lo tanto, el coeficiente de proporcionalidad en la ley de Joule-Lenz es la unidad. En este sistema, la fórmula de Joule-Lenz tiene la forma:
Q = l²Rt. (2)
La ley de Joule-Lenz se puede verificar por experiencia. Se pasa una corriente a través de una espiral de alambre sumergida en un líquido vertido en el calorímetro. Luego se cuenta la cantidad de calor liberado en el calorímetro. La resistencia de la espiral se conoce de antemano, la corriente se mide con un amperímetro y el tiempo con un cronómetro. Cambiando la corriente en el circuito y usando diferentes espirales, uno puede verificar la ley Joule-Lenz.
Basado en la ley de Ohm
I = U / R,
Sustituyendo la corriente en la fórmula (2), obtenemos una nueva expresión para la fórmula de la ley Joule-Lenz:
Q = (U² / R) t.
Es conveniente usar la fórmula Q = l2Rt para el cálculola cantidad de calor liberado en una conexión en serie, porque en este caso la corriente eléctrica en todos los conductores es la misma. Por lo tanto, cuando se conectan varios conductores en serie, a cada uno de ellos se le dará una cantidad de calor que es proporcional a la resistencia del conductor. Si, por ejemplo, tres cables del mismo tamaño están conectados en serie - cobre, hierro y níquel, entonces la mayor cantidad de calor se liberará del níquel, ya que su resistividad es mayor, es más fuerte y se calienta.
Si los conductores están conectados en paralelo, entoncesLa corriente eléctrica en ellos será diferente, y la tensión en los extremos de dichos conductores es la misma. Cálculo de la cantidad de calor que se liberará en dicha conexión, es mejor realizarlo, usando la fórmula Q = (U² / R) t.
Esta fórmula muestra que, en una conexión en paralelo, cada conductor asignará tanto calor como sea inversamente proporcional a su conductividad.
Si conecta tres cables de igual grosor -cobre, hierro y níquel, paralelos entre sí y que pasan corriente a través de ellos, entonces la mayor cantidad de calor se liberará en el cable de cobre y se calentará más que otros.
Tomando como base la ley de Joule-Lenz, producecálculo de varias instalaciones de alumbrado eléctrico, calefacción y calefacción de aparatos eléctricos. Además, la conversión de la energía de la electricidad en calor es ampliamente utilizada.
