Joule-Lenzov zakon
S premagovanjem upora žice električni tok deluje, pri čemer se v žici proizvaja toplota. Prosti elektroni pri svojem gibanju trčijo ob atome in molekule, med temi trki pa se mehanska energija gibajočih se elektronov pretvori v toplotno energijo.
Odvisnost toplotne energije od jakosti toka v prevodniku določa zakon Joule-Lenz. Ko električni tok teče skozi žico, je količina toplote, ki jo ustvari tok v žici, neposredno sorazmerna z jakostjo toka na drugo potenco, velikostjo upora žice in trajanjem toka. .
Če je količina toplote označena s črko Q, jakost toka v a je A, upor v ohmih - R in čas v sekundah - t, potem lahko matematično zakon Joule-Lenz predstavimo na naslednji način:
Q = aI2Rt
NSza a = 1 bo količina toplote Q džulov. NSpa a = 0,24 količino toplote Q dobimo v majhnih kalorijah. Faktor 0,24 se pojavi v formuli, ker tok 1 A v žici z uporom 1 ohm traja 1 sekundo. oddaja 0,24 majhne kalorije toplote. Mala kalorija služi kot enota za merjenje količine toplote. Majhna kalorija je enaka količini toplote, ki je potrebna za segrevanje 1 g vode za 1 °C.
Ta zakon sta leta 1840 neodvisno odkrila angleški fizik James Joule in ruska fizičarka Emily Kristianovich Lenz. Ta fizikalni zakon določa količino toplote Q, ki se sprosti v prevodniku, ko skozi njega teče električni tok.
Toplota torej vedno nastaja v prevodniku, ko skozi njega teče tok. Ne smemo pa dovoliti pretiranega segrevanja žic in električnih naprav, saj jih s tem poškodujemo. Pregrevanje je še posebej nevarno, ko kratek stik žice, to je pri električni povezavi žic, ki dovajajo električno energijo do porabnika.
V primeru kratkega stika je upor žic, ki ostanejo pod tokom, običajno zanemarljiv, tok zato doseže veliko silo in sprosti se tolikšna količina toplote, da povzroči nesrečo. Za zaščito pred kratkimi stiki in pregrevanjem vezje vključuje varovalke… So majhni koščki tanke žice ali plošče, ki gorijo takoj, ko tok doseže določeno vrednost. Izbira varovalk je odvisna od prečnega prereza žic.
Poglej tudi: Kako električni udar segreje žico