Joules lag säger att värmen som genereras i en ledare är direkt proportionell mot:
* Kvadratet för strömmen (i²) som flyter genom den. Detta innebär att om du fördubblar strömmen kommer värmen som genereras att öka med en faktor på fyra.
* Motståndet (R) för ledaren. Detta innebär att en tråd med högre motstånd kommer att generera mer värme för samma ström.
* den tid (t) för vilken strömmen flyter. Ju längre strömmen flyter, desto mer värme kommer att genereras.
Formeln för Joules lag är:
h =i²rt
där:
* h är värmen som genereras i Joules
* i är den nuvarande i Amperes
* r är motståndet i ohms
* t är tiden på några sekunder
i enklare termer:
* högre motstånd =mer värme: När elektroner möter mer motstånd i en tråd kolliderar de oftare med trådens atomer, vilket får dem att vibrera och generera värme.
* högre ström =mer värme: En högre ström betyder att fler elektroner flyter genom tråden, vilket resulterar i fler kollisioner och därför mer värme.
Praktiska tillämpningar av detta förhållande:
* Uppvärmningselement: Elektriska uppvärmningsanordningar som brödrostar, ugnar och elektriska vattenkokare förlitar sig på denna princip. De använder ledningar med hög motstånd för att generera värme.
* säkringar: Säkringar använder ledningar med låga smältpunkter för att skydda kretsar från överdriven ström. När strömmen överskrider en viss gräns smälter säkringstråden på grund av den genererade värmen och avbryter kretsen.
* Strömförluster i transmissionslinjer: Motstånd i kraftledningar orsakar värmeförlust, vilket minskar effektiviteten för elektrisk överföring. Det är därför högspänningsöverföringslinjer används för att minimera strömmen och därför värmeförlust.
Att förstå förhållandet mellan motstånd och värme är avgörande i olika elektriska tillämpningar, från att utforma säkra och effektiva kretsar till att förstå hur el påverkar material.
