Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Закон Джоуля–Ленца — физический закон, определяющий количество теплоты, выделяемой проводником при прохождении электрического тока. Формула Q = I²·R·t лежит в основе расчёта нагрева кабелей, выбора сечения проводников, проектирования тепловых защит и оценки термической стойкости при коротких замыканиях.
Закон Джоуля–Ленца — эмпирический закон, устанавливающий связь между тепловым действием тока и электрическими параметрами цепи. Закон был открыт независимо английским физиком Джеймсом Прескоттом Джоулем в 1841 году и русским физиком Эмилием Христиановичем Ленцем в 1842 году. Само явление нагрева проводника электрическим током наблюдал ещё французский химик А. Фуркруа в 1800 году, раскалив железную спираль пропусканием тока.
Для постоянного тока и неизменного сопротивления количество теплоты, выделяемое проводником за время t:
Q = I² · R · t
где Q — количество теплоты (Дж); I — сила тока (А); R — сопротивление (Ом); t — время (с).
С помощью закона Ома (U = I·R) формулу можно выразить через напряжение:
Мгновенная тепловая мощность, выделяемая проводником:
P = dQ/dt = I² · R (Вт)
Для единицы объёма среды: w = j · E, где j — плотность тока, E — напряжённость электрического поля.
Электроны проводимости, двигаясь под действием электрического поля, сталкиваются с ионами кристаллической решётки и передают им кинетическую энергию. Энергия упорядоченного движения зарядов преобразуется в тепловую энергию хаотического движения атомов. Чем выше сопротивление проводника, тем чаще столкновения и тем больше тепла выделяется на единице длины.
При последовательном соединении максимально нагревается проводник с наибольшим сопротивлением (ток одинаков). При параллельном — с наименьшим сопротивлением (через него протекает наибольший ток).
При пропускании тока проводник нагревается не бесконечно. По мере роста температуры увеличивается теплоотдача в окружающую среду (конвекцией и излучением). Когда выделяемая мощность I²·R равна отводимой теплоте, наступает тепловое равновесие — температура стабилизируется. Установившаяся температура зависит от тока, сопротивления, площади поверхности и условий охлаждения (открытая прокладка, труба, пучок кабелей).
Именно установившаяся температура определяет длительно допустимый ток кабеля. Таблицы ПУЭ рассчитаны на условие, при котором температура жилы не превышает допустимую для данного типа изоляции при стандартных условиях охлаждения.
Данные приведены в соответствии с требованиями ПУЭ и стандартов МЭК (IEC 60502, IEC 60364). Конкретные значения зависят от марки кабеля и условий прокладки.
Закон Джоуля–Ленца Q = I²·R·t описывает тепловое действие электрического тока и остаётся одним из базовых законов электротехники. Он определяет выбор сечения кабелей, расчёт потерь в линиях электропередачи, работу нагревательных приборов и логику тепловых защит. Квадратичная зависимость от тока делает даже небольшие перегрузки опасными для изоляции. Знание этого закона необходимо при проектировании электроустановок, выборе защитных аппаратов и оценке термической стойкости оборудования.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.