Закон Ленца-джоуля
§ 24. ЗАКОН Ленца-ДЖОУЛЯ
При проходженні електричного струму через металевий провідник електрони стикаються то з нейтральними молекулами, то з молекулами, що втратили електрони. Електрон, що рухається або отщепляет від нейтральної молекули новий електрон, втрачаючи свою кінетичну енергію і утворюючи новий позитивний іон, або з'єднується з молекулою, яка втратила електрон (з поклади-них іоном), утворюючи нейтральну молекулу. При зіткненнях-ванні електронів з молекулами витрачається енергія, яка пре-обертається в тепло. Будь-який рух, при якому долається опір, вимагає витрати певної енергії. Так, напри-заходів, для переміщення будь-якого тіла долається опору-ня тертя і робота, витрачена на це, перетворюється в тепло.
Електричний опір провідника грає ту ж роль, шануючи і опір тертя. Таким чином, для проведення струму через провідник джерело струму витрачає деяку енергію, яка перетворюється в тепло. Перехід електричної енергії в теплову відображає закон Ленца - Джоуля або закон теплового дії струму.
український вчений Ленц і англійський фізик Джоуль одновремен-но і незалежно один від іншого встановили, що при проходженні електричного струму по провіднику кількість теплоти, що виділяється провідником, прямо пропорційно квадрату струму, опору провідника і часу, протягом якого електричний струм протікав по провіднику. Це положення називається законом Льон-ца - Джоуля.
Якщо позначити кількість теплоти, що створюється струмом, буквою Q. силу струму, що протікає по провіднику, - I. опір провідника r і час, протягом якого струм протікав по провіднику, t. то закону Ленца - Джоуля можна надати такий вираз:
Приклад 1. Визначити кількість теплоти, виділене в нагрівальному приладі протягом 0,5 год, якщо він включений в мережу з напругою 110 в і має опір 24 ом.
Рішення. Час проходження в секундах:
t = 0,5 год = 30 хв = 30х60 = 1800 сек.
Кількість теплоти, виділене в приладі,
Приклади 2. В електричному кип'ятильник вода, споживаючи кількість теплоти 400 000дж. закипає через 15 хв. Визначити опір нагріву-ного елемента цього кип'ятильника, а також потужність, якщо кип'ятильник ра-ботает під напругою 220 в і його к. П. Д. Дорівнює 80%.
Рішення. Так як до. П. Д. Кип'ятильника дорівнює 80%, виділене нагріву-них елементом кількість теплоти
Q = 400 000. 0,8 = 500 000 дж.
Силу струму, що протікає через кип'ятильник, знайдемо з слёлующей формули
Опір нагрівального елементу
Потужність, споживана кип'ятильником,