ТЕПЛОВІ ДІЇ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ ТА ЇХ ПРАКТИЧНЕ ВИКОРИСТАННЯ

Як відомо, всі тіла складаються з молекул, і ці молекули не перебувають у спокої, а безперервно рухаються. Чим вищою є температура тіла, тим швидше рухаються молекули речовини цього тіла. Під час проходження електричного струму провідником електрони стикаються з рухомими молекулами провідника і підсилюють їхній рух, що призводить до нагрівання провідника.

Підвищення температури провідника відбувається в результаті перетворення електричної енергії на теплову. Вище вже було наведено формулу для визначення роботи електричного струму (електричної енергії):

Цю залежність встановили в результаті дослідів і незалежно один від одного англійський фізик Дж. Джоуль (1841) і російський академік Е. Ленц (1844).

Щоб кількість отриманої теплової енергії було виражено в калоріях, потрібно додатково ввести множник 0,24, оскільки 1 Дж = 0,24 кал. Тоді

Це рівняння виражає закон Джоуля - Ленцо.

Емілій Ленц (1804-1865) є автором закону теплової дії струму, узагальнив досліди з електромагнітної індукції, виклавши їх у вигляді «правила Ленца». У своїх працях із теорії електричних машин Е. Ленц описав явище «реакції якоря» в машинах постійного струму, довів принцип оборотності електричних машин. Разом із Б. Якобі досліджував силу тяжіння електромагнітів, установив залежність магнітного моменту від намагнічувальної сили.

Отже, кількість тепла, виділеного струмом під час проходження провідником, залежить від опору R самого провідника, квадрата струму /² і тривалості його проходження t.

Приклад 4.1. Визначити, скільки тепла виділить струм 6 А, проходячи провідником із опором 2 Ом упродовж 3 хв.

Розв'язання. За законом Джоуля - Ленца,

то

можна написати

Приклад 4.2. Електрична плитка увімкнена в мережу напругою 220 В. Струм, що проходить по спіралі плитки, - 5 А. Потрібно визначити, скільки тепла виділить струм за 2 год.

Розв'язання. За формулою закону Джоуля - Ленца

знаходимо:

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020