Закон Джоуля — Ленца
Закон Джоуля — Ленца определяет, какое количество теплоты выделяется в проводнике при прохождении электрического тока. Эта теплота появляется из-за сопротивления проводника и тем больше, чем больше сила тока, сопротивление и время его прохождения.
Связь закона с электрической мощностью выражается формулой \(Q=Pt\): мощность показывает, сколько энергии выделяется за единицу времени. Если известны напряжение \(U\) и сопротивление \(R\), используют преобразованные формы закона.
Основные формулы
Здесь \(Q\) — количество теплоты, \(I\) — сила тока, \(R\) — сопротивление, \(t\) — время, \(U\) — напряжение, \(P\) — мощность электрического тока. В СИ количество теплоты измеряют в джоулях (Дж), силу тока — в амперах (А), сопротивление — в омах (Ом), время — в секундах (с), напряжение — в вольтах (В), мощность — в ваттах (Вт).
Через резистор сопротивлением \(10\,\text{Ом}\) проходит ток \(2\,\text{А}\) в течение \(5\,\text{с}\). По формуле закона Джоуля — Ленца \(Q=I^2Rt=2^2\cdot10\cdot5=200\,\text{Дж}\). Значит, в резисторе выделится \(200\,\text{Дж}\) теплоты.
Закон Джоуля — Ленца описывает количество выделившейся теплоты, а работа электрического тока — превращение электрической энергии на участке цепи. Численно для неподвижного проводника они равны: \(A=Q\), но физический смысл величин различен. В формуле также важно не перепутать \(I^2\) с \(2I\).
Как изменится количество теплоты при неизменных \(R\) и \(t\), если силу тока увеличить в 2 раза?
Главное
- Закон Джоуля — Ленца: \(Q=I^2Rt\).
- Равносильные формы: \(Q=UIt\), \(Q=\frac{U^2}{R}t\), \(Q=Pt\).
- Количество теплоты измеряют в джоулях; при преобразовании формул следят за единицами СИ и квадратом силы тока.