§ 41. Закон джоуля - ленца

Кількість теплоти, яку виділяє провідник зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника й часу проходження струму провідником.

Нам уже відоме явище нагрівання провідників електричним струмом. Вільні електрони в металах або іони в розчинах лугів, кислот, солей, переміщуючись під впливом електричного поля, взаємодіють з іонами або атомами речовини провідника й передають їм свою енергію, внаслідок чого внутрішня енергія провідника збільшується. Кількість теплоти, яку виділяє провідник із струмом, дорівнює роботі струму, яку визначають за формулою:

А = UIt    (1)

Позначимо кількість теплоти, що виділяє провідник, як і раніше, буквою Q. Оскільки за законом збереження енергії кількість виділеної теплоти Q в провіднику рівна роботі струму А, то

Q = UIt.    (2)

Використавши закон Ома, кількість теплоти можна визначити через силу струму, опір ділянки кола та час проходження струму. Взявши до уваги, що U = IR, матимемо:

Q = IRIt = I²Rt.    (3)

Закон, що визначає кількість теплоти, яку виділяє провідник зі струмом у навколишнє середовище, експериментально встановили англійський учений Д.П. Джоуль і російський учений Е.Х. Ленц. Закон Джоуля-Ленца формулюється так:

Кількість теплоти, яку виділяє провідник зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника й часу проходження струму провідником:

Q = I²Rt.    (4)

Така форма запису закону Джоуля-Ленца зручна для використання у колах із послідовним з’єднанням елементів.

Для кіл із паралельним з’єднанням більш зручною є формула:

Подумайте і дайте відповідь

1.    Як формулюється закон Джоуля - Ленца?

2.    Для чого проводи в місцях з’єднання не просто скручують, а ще й спаюють?

3.    У коло джерела струму послідовно ввімкнено три дротини однакового перерізу і довжини: мідну, стальну, нікелінову. Яка з них більше нагріється?

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 41

1.    Яка кількість тепла виділяється за ЗО хв металевою спіраллю опором 20 Ом при силі струму 5 А.

2.    В момент зварювання сила струму в зварювальному апараті 7500 А при напрузі З В. Стальні листи в момент зварювання мають опір 0,0004 Ом. Яка кількість теплоти виділяються під час зварювання за 2 хв?

Це матеріал з підручника Фізика 8 клас Шут