Định luật Joule-Lenz
Vượt qua điện trở của dây dẫn, dòng điện hoạt động, trong đó nhiệt được tạo ra trong dây dẫn. Các electron tự do trong chuyển động của chúng va chạm với các nguyên tử và phân tử, và trong những va chạm này, cơ năng của các electron chuyển động được chuyển thành nhiệt năng.
Sự phụ thuộc của nhiệt năng vào cường độ dòng điện trong dây dẫn được xác định theo định luật Joule-Lenz. Khi có dòng điện chạy qua ống dây thì nhiệt lượng do dòng điện chạy trong ống dây tỏa ra tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện lấy công suất bậc hai, độ lớn điện trở của dây và thời gian tồn tại của dòng điện. .
Nếu lượng nhiệt được biểu thị bằng chữ Q, cường độ dòng điện trong a là A, điện trở tính bằng ôm - R và thời gian tính bằng giây - t, thì về mặt toán học, định luật Joule-Lenz có thể được biểu diễn như sau:
Q = aI2Rt
NSvới a = 1, lượng nhiệt Q sẽ là joules. NSpa a = 0,24 nhiệt lượng Q thu được tính bằng calori nhỏ. Hệ số 0,24 xuất hiện trong công thức vì dòng điện 1 A chạy trong dây dẫn có điện trở 1 ôm trong 1 giây. tỏa ra 0,24 calo nhiệt lượng nhỏ. Một lượng calo nhỏ đóng vai trò là đơn vị đo lượng nhiệt. Một lượng calo nhỏ tương đương với lượng nhiệt cần thiết để làm nóng 1 g nước lên 1 ° C.
Định luật này được phát hiện độc lập vào năm 1840 bởi nhà vật lý người Anh James Joule và nhà vật lý người Nga Emily Kristianovich Lenz. Định luật vật lý này xác định lượng nhiệt Q tỏa ra trong một vật dẫn khi có dòng điện chạy qua nó.
Vì vậy, trong vật dẫn luôn sinh ra nhiệt khi có dòng điện chạy qua. Tuy nhiên, không được phép làm nóng quá mức dây dẫn và các thiết bị điện, vì điều này sẽ làm hỏng chúng. Quá nóng đặc biệt nguy hiểm khi ngắn mạch dây, nghĩa là trong kết nối điện của dây cung cấp năng lượng điện cho người tiêu dùng.
Trong trường hợp đoản mạch, điện trở của các dây dẫn còn lại dưới dòng điện thường không đáng kể, do đó dòng điện đạt đến một lực lớn và nhiệt tỏa ra nhiều đến mức gây ra tai nạn. Để bảo vệ chống đoản mạch và quá nhiệt, mạch bao gồm cầu chì… Chúng là những đoạn dây hoặc tấm mỏng sẽ cháy ngay khi dòng điện đạt đến một giá trị nhất định. Việc lựa chọn cầu chì được thực hiện tùy thuộc vào diện tích mặt cắt ngang của dây.