La ley de Joule-Lenz
Superando la resistencia del cable, la corriente eléctrica realiza un trabajo, durante el cual se genera calor en el cable. Los electrones libres en su movimiento chocan con átomos y moléculas, y durante estas colisiones la energía mecánica de los electrones en movimiento se convierte en energía térmica.
La dependencia de la energía térmica de la fuerza de la corriente en el conductor está determinada por la ley de Joule-Lenz. Cuando una corriente eléctrica fluye a través de un alambre, la cantidad de calor generado por la corriente en el alambre es directamente proporcional a la fuerza de la corriente elevada a la segunda potencia, la magnitud de la resistencia del alambre y la duración de la corriente. .
Si la cantidad de calor se indica con la letra Q, la intensidad de la corriente en a es A, la resistencia en ohmios — R y el tiempo en segundos — t, entonces matemáticamente la ley de Joule-Lenz se puede representar de la siguiente manera:
Q = aI2Rt
NSfor a = 1, la cantidad de calor Q será joules. NSpa a = 0,24 la cantidad de calor Q se obtiene en pequeñas calorías. El factor 0.24 aparece en la fórmula porque una corriente de 1 A en un alambre de resistencia 1 ohm durante 1 segundo. emite 0,24 calorías pequeñas de calor. Una pequeña caloría sirve como unidad para medir la cantidad de calor. Una pequeña caloría es igual a la cantidad de calor necesaria para calentar 1 g de agua en 1 °C.
Esta ley fue descubierta de forma independiente en 1840 por el físico inglés James Joule y la física rusa Emily Kristianovich Lenz. Esta ley física determina la cantidad de calor Q liberado en un conductor cuando una corriente eléctrica lo atraviesa.
Entonces, siempre se genera calor en un conductor cuando la corriente fluye a través de él. Sin embargo, no debe permitirse el calentamiento excesivo de cables y dispositivos eléctricos, ya que esto los dañará. El sobrecalentamiento es especialmente peligroso cuando cortocircuito cables, es decir, en la conexión eléctrica de cables que suministran energía eléctrica al consumidor.
En caso de cortocircuito, la resistencia de los hilos que quedan bajo la corriente suele ser despreciable, por lo que la corriente alcanza una gran fuerza y se libera calor en tal cantidad que provoca un accidente. Para proteger contra cortocircuitos y sobrecalentamiento, el circuito incluye fusibles… Son pequeños pedazos de alambre delgado o placa que se queman tan pronto como la corriente alcanza un cierto valor. La elección de los fusibles se realiza según el área de la sección transversal de los cables.
Ver también: ¿Cómo una descarga eléctrica calienta un cable?