A Joule-Lenz törvény
A vezeték ellenállását leküzdve az elektromos áram működik, amely során hő keletkezik a vezetékben. A szabad elektronok mozgásuk során atomokkal és molekulákkal ütköznek, és ezen ütközések során a mozgó elektronok mechanikai energiája hőenergiává alakul.
A hőenergia függőségét a vezetőben lévő áram erősségétől a Joule-Lenz törvény határozza meg. Amikor elektromos áram folyik át egy vezetéken, a vezetékben lévő áram által termelt hőmennyiség egyenesen arányos a második teljesítményre vett áram erősségével, a vezeték ellenállásának nagyságával és az áram időtartamával. .
Ha a hőmennyiséget Q betűvel jelöljük, az áramerősség a-ban A, az ellenállás ohmban - R és az idő másodpercben - t, akkor matematikailag a Joule-Lenz törvény a következőképpen ábrázolható:
Q = aI2Rt
NSha a = 1, a Q hőmennyiség joule lesz. NSpa a = 0,24 a Q hőmennyiség kis kalóriákban nyerhető. A 0,24-es tényező azért jelenik meg a képletben, mert egy 1 A-es áram egy 1 ohm ellenállású vezetékben 1 másodpercig. 0,24 kis kalória hőt ad le. Egy kis kalória egységként szolgál a hőmennyiség mérésére. Egy kis kalória egyenlő azzal a hőmennyiséggel, amely 1 g víz 1 °C-os felmelegítéséhez szükséges.
Ezt a törvényt 1840-ben egymástól függetlenül fedezte fel James Joule angol fizikus és Emily Kristianovich Lenz orosz fizikus. Ez a fizikai törvény határozza meg a Q hőmennyiséget, amely egy vezetőben szabadul fel, amikor elektromos áram halad át rajta.
Tehát a vezetőben mindig hő keletkezik, amikor áram folyik rajta. Nem szabad azonban megengedni a vezetékek és elektromos készülékek túlzott melegítését, mert ez károsítja azokat. A túlmelegedés különösen veszélyes, ha rövidzárlat vezetékek, vagyis a fogyasztót villamos energiát ellátó vezetékek elektromos csatlakozásában.
Rövidzárlat esetén az áram alatt maradó vezetékek ellenállása általában elhanyagolható, ezért az áram nagy erőt ér el, és akkora hő szabadul fel, hogy az balesetet okoz. A rövidzárlat és túlmelegedés elleni védelem érdekében az áramkör tartalmazza biztosítékok… Vékony huzal vagy lemez apró darabjai, amelyek azonnal égnek, amint az áram elér egy bizonyos értéket. A biztosítékok kiválasztása a vezetékek keresztmetszete függvényében történik.