Undang-undang Joule-Lenz

Mengatasi rintangan wayar, arus elektrik berfungsi, di mana haba dijana dalam wayar. Elektron bebas dalam pergerakannya berlanggar dengan atom dan molekul, dan semasa perlanggaran ini tenaga mekanikal elektron yang bergerak ditukar kepada tenaga haba.

Kebergantungan tenaga haba pada kekuatan arus dalam konduktor ditentukan oleh undang-undang Joule-Lenz. Apabila arus elektrik mengalir melalui wayar, jumlah haba yang dihasilkan oleh arus dalam wayar adalah berkadar terus dengan kekuatan arus yang dibawa ke kuasa kedua, magnitud rintangan wayar, dan tempoh arus .

Jika jumlah haba dilambangkan dengan huruf Q, kekuatan semasa dalam a ialah A, rintangan dalam ohm — R dan masa dalam saat — t, maka secara matematik hukum Joule-Lenz boleh diwakili seperti berikut:

Q = aI2Rt

NSuntuk a = 1, jumlah haba Q ialah joule. NSpa a = 0.24 jumlah haba Q diperoleh dalam kalori kecil. Faktor 0.24 muncul dalam formula kerana arus 1 A dalam dawai rintangan 1 ohm selama 1 saat. mengeluarkan 0.24 kalori kecil haba. Kalori yang kecil berfungsi sebagai unit untuk mengukur jumlah haba. Kalori yang kecil adalah sama dengan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan 1 g air sebanyak 1 °C.

Undang-undang ini ditemui secara bebas pada tahun 1840 oleh ahli fizik Inggeris James Joule dan ahli fizik Rusia Emily Kristianovich Lenz. Undang-undang fizik ini menentukan jumlah haba Q yang dibebaskan dalam konduktor apabila arus elektrik melaluinya.

Jadi haba sentiasa dihasilkan dalam konduktor apabila arus mengalir melaluinya. Walau bagaimanapun, pemanasan wayar dan peranti elektrik yang berlebihan tidak boleh dibenarkan, kerana ini akan merosakkannya. Terlalu panas amat berbahaya apabila litar pintas wayar, iaitu dalam sambungan elektrik wayar yang membekalkan tenaga elektrik kepada pengguna.

Sekiranya berlaku litar pintas, rintangan wayar yang tinggal di bawah arus biasanya boleh diabaikan, oleh itu arus mencapai daya yang besar dan haba dilepaskan dalam jumlah sedemikian sehingga menyebabkan kemalangan. Untuk melindungi daripada litar pintas dan terlalu panas, litar termasuk fius… Ia adalah kepingan kecil wayar atau plat nipis yang terbakar sebaik sahaja arus mencapai nilai tertentu. Pilihan fius dibuat bergantung pada luas keratan rentas wayar.

Lihat juga: Bagaimanakah renjatan elektrik memanaskan wayar