Luật Joule-Lenz

Emil Khristianovich Lentz (1804 - 1865) - nhà vật lý nổi tiếng người Nga. Ông là một trong những người sáng lập cơ điện. Tên của ông liên quan đến việc khám phá ra một định luật xác định hướng dòng điện cảm ứng, và luật xác định điện trường trong dây dẫn với dòng điện.

Ngoài ra, Emilie Lenz và nhà vật lý người Anh Joule, nghiên cứu thực nghiệm các hiệu ứng nhiệt của dòng điện, độc lập với nhau, đã phát hiện ra luật theo đó lượng nhiệt được giải phóng trong dây dẫn sẽ trực tiếp tỉ lệ thuận với hình vuông của dòng điện đi qua dây dẫn, Và thời gian trong thời gian mà dòng điện được duy trì không thay đổi trong dây dẫn.

Luật này được gọi là luật Joule-Lentz, công thức của nó như sau:

Q = kl²Rt, (1)

Trong đó Q - lượng nhiệt được giải phóng, l - dòng điện, điện trở R-conductor, t - time; Số lượng k được gọi là nhiệt tương đương của tác phẩm. Giá trị số của số lượng này phụ thuộc vào sự lựa chọn của các đơn vị mà số lượng còn lại trong công thức được đo.

Nếu lượng nhiệt được đo bằng calo, dòng điện trong amper, điện trở trong Ohms, và thời gian tính bằng giây, thì k là số 0.24. Điều này có nghĩa là dòng điện trong dây dẫn 1a giữ trong dây dẫn, có điện trở là 1 Ohm, trong một giây nhiệt lượng là 0,24 kcal. Tiến hành từ điều này, lượng nhiệt lượng calo được giải phóng trong chất dẫn có thể được tính theo công thức:

Q = 0.24l²Rt.

Trong hệ thống các đơn vị SI, năng lượng, lượng nhiệt và công việc được đo bằng đơn vị - joules. Do đó, hệ số tỷ lệ trong luật Joule-Lenz là sự thống nhất. Trong hệ thống này, công thức Joule-Lenz có dạng:

Q = l²Rt. (2)

Luật Joule-Lenz có thể được xác minh bằng kinh nghiệm. Một dòng điện được truyền qua một đường dây xoắn ốc đắm mình trong chất lỏng đổ vào calorimeter. Sau đó, lượng nhiệt phát hành trong calorimeter được tính. Điện trở của xoắn ốc được biết đến trước, dòng điện được đo bằng ampe kế và thời gian bằng đồng hồ bấm giờ. Thay đổi dòng điện trong mạch và sử dụng các xoắn ốc khác nhau, có thể xác minh luật Joule-Lenz.

Dựa trên luật của Ohm

I = U / R,

Thay thế hiện tại thành công thức (2), chúng ta có một biểu thức mới cho công thức cho luật Joule-Lenz:

Q = (U² / R) t.

Thuận tiện khi sử dụng công thức Q = l²Rt khi tính toán lượng nhiệt phát hành trong một kết nối nối tiếp, bởi vì trong trường hợp này, dòng điện trong tất cả các dây dẫn là như nhau. Do đó, khi một số dây dẫn được nối nối tiếp, mỗi đầu sẽ được cho một lượng nhiệt tương ứng với điện trở của dây dẫn. Ví dụ, nếu ba dây có cùng kích cỡ được kết nối theo chuỗi - đồng, sắt và niken, lượng nhiệt lớn nhất sẽ được chiết xuất từ niken vì điện trở suất của nó lớn nhất, nó mạnh hơn và nóng lên.

Nếu dây dẫn được nối song song, thì dòng điện trong chúng sẽ khác nhau, và điện áp ở đầu của các dây dẫn như nhau. Tính toán lượng nhiệt sẽ được giải phóng khi kết nối như vậy, tốt hơn là nên tiến hành, sử dụng công thức Q = (U² / R) t.

Công thức này cho thấy rằng, trong một kết nối song song, mỗi dây dẫn sẽ phân bổ nhiệt nhiều như tỷ lệ nghịch với độ dẫn của nó.

Nếu bạn kết nối ba dây bằng nhau - đồng, sắt và niken - song song với nhau và vượt qua dòng điện thông qua chúng, sau đó lượng nhiệt lớn nhất sẽ được giải phóng trong dây đồng, và nó nóng lên nhiều hơn các dây khác.

Theo luật của Joule-Lenz, họ tính toán các thiết bị chiếu sáng điện khác nhau, sưởi ấm và sưởi ấm thiết bị điện. Ngoài ra, việc chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt được sử dụng rộng rãi.