חוק ג'ול-לנץ

בהתגברות על ההתנגדות של החוט, הזרם החשמלי אכן עובד, במהלכו נוצר חום בחוט. אלקטרונים חופשיים בתנועתם מתנגשים באטומים ובמולקולות, ובמהלך התנגשויות אלו מומרת האנרגיה המכנית של האלקטרונים הנעים לאנרגיה תרמית.

התלות של אנרגיה תרמית בחוזק הזרם במוליך נקבעת על ידי חוק ג'ול-לנץ. כאשר זרם חשמלי זורם דרך חוט, כמות החום שנוצרת מהזרם בחוט עומדת ביחס ישר לעוצמת הזרם הנלקח לחזק השני, לגודל ההתנגדות של החוט ולמשך הזרם. .

אם כמות החום מסומנת באות Q, עוצמת הזרם ב-a היא A, ההתנגדות באוהם - R וזמן בשניות - t, אז מבחינה מתמטית ניתן לייצג את חוק ג'ול-לנץ באופן הבא:

Q = aI2Rt

NSעבור a = 1, כמות החום Q תהיה ג'אול. NSpa a = 0.24 כמות החום Q מתקבלת בקלוריות קטנות. הגורם 0.24 מופיע בנוסחה בגלל זרם של 1 A בחוט עם התנגדות של 1 אוהם למשך שנייה אחת. מוציא 0.24 קלוריות קטנות של חום. קלוריה קטנה משמשת כיחידה למדידת כמות החום. קלוריה קטנה שווה לכמות החום הנדרשת לחימום 1 גרם מים ב-1 מעלות צלזיוס.

חוק זה התגלה באופן עצמאי בשנת 1840 על ידי הפיזיקאי האנגלי ג'יימס ג'ול והפיזיקאית הרוסית אמילי קריסטיאנוביץ' לנץ. חוק פיזיקלי זה קובע את כמות החום Q המשתחררת במוליך כאשר זרם חשמלי עובר דרכו.

אז חום נוצר תמיד במוליך כאשר זרם זורם דרכו. עם זאת, אין לאפשר חימום יתר של חוטים ומכשירים חשמליים, שכן הדבר יפגע בהם. התחממות יתר מסוכנת במיוחד כאשר קצר חוטים, כלומר בחיבור חשמלי של חוטים המספקים אנרגיה חשמלית לצרכן.

במקרה של קצר חשמלי, ההתנגדות של החוטים שנותרו מתחת לזרם היא לרוב זניחה, הזרם מגיע אפוא לכוח גדול ומשתחרר חום בכמות כזו שהוא גורם לתאונה. כדי להגן מפני קצר חשמלי והתחממות יתר, המעגל כולל נתיכים... הם חתיכות קטנות של חוט או צלחת דקים שנשרפים ברגע שהזרם מגיע לערך מסוים. בחירת הנתיכים נעשית בהתאם לשטח החתך של החוטים.

ראה גם: איך מכת חשמל מחממת חוט