Закон Джоуля  Ленца портреты ученых   Закон Джоуля – Ленца – закон физики, определяющий количественную меру теплового действия электрического тока. Сформулирован этот закон был в 1841 году английским учёным Д. Джоулем и совершенно отдельно от него в 1842 году известным русским физиком Э. Ленцем. Поэтому он получил своё двойное название - закон Джоуля – Ленца. 

    Определения. Физический смысл

  Словесная формулировка имеет следующий вид: мощность тепла, выделяемого в проводнике при протекании сквозь него электрического тока, пропорционально произведению значения плотности электрического поля на значение напряженности.

   Математически закон Джоуля - Ленца выражается следующим образом:

ω = j • E = ϭ E²,

где ω - количество тепла, выделяемого в ед. объема;

E и j – напряжённость и плотность, соответственно, электрического полей; 

σ - проводимость среды.

Таблица явлений Закон Джоуля  Ленца

   Физический смысл закона Джоуля – Ленца можно объяснить следующим образом: ток, протекая по проводнику, представляет собой перемещение электрического заряда под воздействием электрического поля. Таким образом, электрическое поле совершает некоторую работу. Эта работа расходуется на нагрев проводника. Другими словами, энергия переходит в другое свое качество – тепло. Но чрезмерный нагрев проводников с током и электрооборудования допускать нельзя, поскольку это может привести к их повреждению. Опасен сильный перегрев при коротких замыканиях проводов, когда по проводниках могут протекать достаточно большие токи. 

Формула закона Джоуля  Ленца

   В интегральной форме для тонких проводников закон Джоуля – Ленца звучит следующим образом: количество теплоты, которое выделяется в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, определяется как произведение квадрата силы тока на сопротивление участка.

   Математически эта формулировка выражается следующим образом:

Q = ∫ k • I² • R • t,

   при этом Q – количество выделившейся теплоты;

I – величина тока; 

R - активное сопротивление проводников;

t – время воздействия. 

   Значение параметра k принято называть тепловым эквивалентом работы. Величина этого параметра определяется в зависимости от разрядности единиц, в которых выполняются измерения значений, используемых в формуле. 

  Закон Джоуля-Ленца имеет достаточно общий характер, поскольку не имеет зависимости от природы сил, генерирующих ток. Из практики можно утверждать, что он справедлив, как для электролитов, так проводников и полупроводников.

   Область применения 

   Областей применения в быту закона Джоуля Ленца – огромное количество. К примеру, вольфрамовая нить в лампе накаливания, дуга в электросварке, нагревательная нить в электрообогревателе и мн. др. Это наиболее широко распространенный физический закон в повседневной жизни.