Joule-Lenz lagen
Genom att övervinna trådens motstånd fungerar den elektriska strömmen, under vilken värme alstras i tråden. Fria elektroner i sin rörelse kolliderar med atomer och molekyler, och under dessa kollisioner omvandlas de rörliga elektronernas mekaniska energi till termisk energi.
Termisk energis beroende av strömstyrkan i ledaren bestäms av Joule-Lenz-lagen. När en elektrisk ström flyter genom en tråd är mängden värme som genereras av strömmen i tråden direkt proportionell mot styrkan av strömmen som tas till den andra effekten, storleken på trådens motstånd och strömmens varaktighet .
Om mängden värme betecknas med bokstaven Q, strömstyrkan i a är A, resistans i ohm — R och tid i sekunder — t, då kan Joule-Lenz-lagen matematiskt representeras enligt följande:
Q = aI2Rt
NSför a = 1 blir värmemängden Q joule. NSpa a = 0,24 mängden värme Q erhålls i små kalorier. Faktorn 0,24 visas i formeln eftersom en ström på 1 A i en tråd med resistans 1 ohm under 1 sekund. avger 0,24 små kalorier värme. En liten kalori fungerar som en enhet för att mäta mängden värme. En liten kalori är lika med mängden värme som krävs för att värma 1 g vatten med 1 °C.
Denna lag upptäcktes självständigt 1840 av den engelske fysikern James Joule och den ryska fysikern Emily Kristianovich Lenz. Denna fysiska lag bestämmer mängden värme Q som frigörs i en ledare när en elektrisk ström passerar genom den.
Så värme genereras alltid i en ledare när ström flyter genom den. Överdriven uppvärmning av ledningar och elektriska apparater bör dock inte tillåtas, eftersom detta kommer att skada dem. Överhettning är särskilt farlig när kortslutning ledningar, det vill säga i den elektriska anslutningen av ledningar som levererar elektrisk energi till konsumenten.
Vid kortslutning är resistansen hos ledningarna som blir kvar under strömmen vanligtvis försumbar, strömmen når därför en stor kraft och värme frigörs i en sådan mängd att det orsakar en olycka. För att skydda mot kortslutning och överhettning innehåller kretsen säkringar… De är små bitar av tunn tråd eller platta som brinner så snart strömmen når ett visst värde. Valet av säkringar görs beroende på ledningarnas tvärsnittsarea.