Теплова дія струму. Закон Джоуля — Ленца. Електричні нагрівальні пристрої. Запобіжники

Закон Джоуля – Ленца встановлює, що кількість теплоти, яка виділяється в провіднику, прямо пропорційна квадрату сили струму, опору провідника й часу проходження струму.

Теплову дію струму вивчали незалежно один від одного російський фізик Емілій Ленц та англійський фізик Джеймс Джоуль.

Кількість теплоти $Q,$ яка виділяється провідником, є обернено пропорційною опору провідника $R$.

Формула $Q=UIt$ є однією з формул, що випливають із Закону Джоуля – Ленца.

Основною частиною будь-якого електронагрівника є нагрівальний елемент.

Коротке замикання – це різке зменшення сили струму в колі.

Нагрівання провідника відбувається тому, що вільні заряджені частинки, рухаючись, зіштовхуються з іншими частинками і передають їм свою енергію.

При проходженні струму середня швидкість хаотичного (теплового) руху частинок речовини зменшується.

Змінюючи лише опір провідника, неможливо регулювати температуру електронагрівника.

Лампи накалювання, електричні каміни та праски є прикладами використання теплової дії струму.

Коротке замикання може виникнути через порушення ізоляції проводів, що веде до різкого зростання струму.

Запобіжники використовуються для того, щоб не допустити псування споживачів електричної енергії під час небезпечного зменшення сили струму.

Формулою $Q=\frac{U^2}{R}t$ можна користуватися, навіть якщо на ділянці кола електродвигун виконує механічну роботу.

Запобіжники є пристроями, які розмикають коло тільки в тому випадку, коли сила струму перевищує встановлену норму.

Якщо ввімкнути відразу кілька потужних споживачів, загальний опір кола суттєво збільшиться, що може призвести до короткого замикання.

Плавкі запобіжники мають робочу частину у вигляді біметалевої пластини.

Коротке замикання завжди веде до того, що загальний опір кола стає практично нульовим.

Після спрацювання автоматичний запобіжник можна повернути в робочий стан після його охолодження.

Регулювати температуру електронагрівника можна, змінюючи силу струму в нагрівальному елементі.

Формули, що випливають із Закону Джоуля – Ленца ($Q=UIt$або $Q=I^2Rt$), завжди можуть бути використані, оскільки проходження струму завжди супроводжується виділенням теплоти.