Prawo Joule'a-Lenza: historia
Trudno wyobrazić sobie życie współczesnej osoby bez elektryczności. Stała się jedną z głównych i najcenniejszych atrybutów współczesnej egzystencji. W rzeczywistości każda osoba, która kiedykolwiek pracowała z elektrycznością, wie, że mają tendencję do nagrzewania się, gdy są przepuszczane przez obecne przewody. Dlaczego to zależy?
Co jest aktualne
Prąd to uporządkowany ruch naładowanych cząstek zwanych elektronami. A jeśli prąd przepływa przez przewodnik, wtedy zaczynają w nim pojawiać się różne procesy fizyczne, mianowicie elektrony zderzają się z cząsteczkami.
Cząsteczki są obojętne lub te, które utraciły ujemnie naładowaną cząstkę. W wyniku zderzeń, albo elektrony mogą stać się cząsteczkami neutralnymi, albo elektron, który tworzy naładowany dodatnio jon, zostaje wytrącony z innej takiej cząsteczki. Podczas tych kolizji zużyte energia kinetyczna naładowane cząstki. To ta energia staje się ciepła.
Opór może wpływać na ogrzewanie przewodnika ciepła. Na przykład możesz wziąć określone ciało i przeciągnąć je po ziemi. Ziemia w tym przypadku jest oporem. Co się z nim stanie? Prawidłowo, pomiędzy ciałem a powierzchnią nastąpi siła tarcia który z kolei ogrzewa ciało. Obecny w tym przypadku zachowuje się w ten sam sposób. 
Uzależnienie
I, słuchając tego wszystkiego, naukowcy byli w stanie określić związek między aktualną mocą, oporem i ilością ciepła. Zależność ta nazywana jest prawem Joule'a-Lenza, którego formuła jest znana wszystkim fizykom. W latach 1832-33 rosyjska fizyk Emilie Lentz odkryła, że przy oddziaływaniu termicznym na przewodniki metaliczne ich przewodność została zasadniczo zmieniona. To faktycznie skomplikowało pracę naukowca i utrudniło obliczanie obwody elektryczne.
Wtedy młody naukowiec wpadł na pomysł, że być może istnieje pewien związek między aktualną mocą a temperaturą przewodnika. Ale jak być? W tym czasie nie było dokładnych urządzeń elektrycznych do pomiaru natężenia prądu, oporu, nie było nawet źródła stabilnego pola elektromagnetycznego. Lenz nie zatrzymał się, postanowił przeprowadzić eksperyment.
Rosyjskie eksperymenty fizyki
Istota tego doświadczenia była tak prosta, jak wszystkie genialne, że nawet uczeń może to powtórzyć. Naukowiec zaprojektował specjalne urządzenie, które służyło do mierzenia ilości ciepła uwalnianego przez przewodnik. Urządzenie to okazało się zwykłym naczyniem, w którym Lenz wylał roztwór rozcieńczonego alkoholu i ustawił przewodnik - drut platynowy, do którego doprowadzano prąd elektryczny.
Po stworzeniu urządzenia naukowiec zaczął przeprowadzać eksperymenty. Zmierzył on dokładną ilość czasu potrzebnego do ogrzania alkoholu w naczyniu do 10 ° C. Dużo czasu spędził nie tylko miesiąc, ale i lata. W 1843 r., 10 lat później, opublikowano prawo, którego istotą było to, że nagrzewanie przewodnika prądem jest proporcjonalne do kwadratu pracownika do ogrzewania prądu. 
Joule i Lenz
Ale go tam nie było! Okazuje się, że kilka lat temu angielski fizyk James Prescott Joule przeprowadził podobne eksperymenty i opublikował już swoje obserwacje. Jak być? Lenz nie poddał się i uważnie przestudiował dzieło Joule'a i doszedł do wniosku, że nawet jeśli przeprowadzili te same eksperymenty, eksperymenty Lenza były znacznie dokładniejsze. W związku z tym społeczność naukowa dodała do prac poprawki Joule'a Lenza, a prawo to stało się znane jako prawo Joule'a-Lenza. Matematyczne sformułowanie prawa jest następujące:
Q = I * U * t, gdzie:
- I - obecna siła, A;
- U - napięcie, V;
- t jest to czas, w którym przepływ prądu jest przekazywany przez prąd, str.
Prawo samo w sobie jest następujące: ilość energii cieplnej uwolnionej w przewodniku, przez który przepływa prąd elektryczny równy iloczynowi prądu, napięcia i czasu upływu prądu przez przewodnik. 
Prawo Ohma
Czy jednak to stwierdzenie zawsze będzie prawdziwe? Możesz spróbować wyprowadzić go za pomocą prawa Ohma. Sądząc po tym, U = I * R, gdzie R jest oporem, Ohm.
Biorąc pod uwagę prawo Ohma, możesz zastąpić wartość w formule Q = I * U * t = I 2 * R * t. Z tego możemy wywnioskować, że ilość ciepła zależy bezpośrednio od rezystancji przewodnika. Również w przypadku prawa Joule-Lenz to stwierdzenie będzie również prawdziwe: I = Q = I * U * t.
Wszystkie trzy formuły będą poprawne, jednak Q = I 2 * R * t będzie prawdziwe w każdej sytuacji. Dwa pozostałe są również poprawne w pewnych okolicznościach. 
Przewodniki
Teraz o przewodnikach. Początkowo Joule i Lenz używali drutów platynowych w swoich eksperymentach, jak wspomniano powyżej. We wszystkich podobnych eksperymentach naukowcy w tym czasie używali głównie metalowych przewodów, ponieważ były one dość tanie i stabilne. Nie jest to zaskakujące, ponieważ do tej pory przewodników metalicznych są głównym typem przewodników, w związku z którym początkowo uważano, że prawo Joule-Lenz ma zastosowanie tylko do nich. Jednak nieco później okazało się, że to prawo ma zastosowanie nie tylko do przewodników metalicznych. Jest wierny każdemu z nich. Same przewodniki dotyczące klasyfikacji można podzielić na:
- Metaliczne (miedź, żelazo, srebro itd.). Główną rolę odgrywają w nich naładowane ujemnie cząsteczki (elektrony) przepływające przez przewodnik.
- Ciecz. W nich jony odpowiadają za ruch ładunków - są to atomy, w których jest za dużo lub za mało elektronów.
- Gazowy. W przeciwieństwie do swoich kolegów, w takich przewodach prąd determinowany jest ruchem zarówno jonów, jak i elektronów.
I pomimo różnic, w każdym razie, ze wzrostem prądu lub oporu, ilość ciepła wzrośnie. 
Zastosowanie prawa przez innych fizyków
Odkrycie prawa Joule-Lenz zapowiadało wielkie perspektywy. Wszakże to prawo pozwalało na tworzenie różnego rodzaju elektrycznych grzejników i elementów. Na przykład, nieco później po odkryciu prawa, naukowcy zauważyli, że kiedy niektóre elementy są podgrzewane, zaczynają świecić. Chcieli eksperymentować z nimi przy użyciu różnych przewodów, aw 1874 r. Rosyjski inżynier Alexander Nikolaevich Lodygin wynalazł nowoczesną żarówkę, której nitkę wykonano z wolframu.
Prawo Joule-Lenz i inżynierii elektrycznej - na przykład podczas tworzenia bezpieczników. Bezpiecznik jest pewnym elementem obwodu elektrycznego, którego konstrukcja jest wykonana tak, że gdy prąd przepływa przez niego powyżej dopuszczalnej wartości (na przykład, gdy zwarcie) przegrzewa się, topi się i otwiera obwód mocy. Nawet zwykły czajnik elektryczny lub kuchenka mikrofalowa, które praktycznie każdy ma, działa zgodnie z tym prawem. 
Wniosek
Trudno jest określić wkład tych naukowców w nowoczesną elektronikę i elektrotechnikę, ale jedno jest pewne - pojawienie się prawa Joule'a-Lenza zmieniło postrzeganie energii elektrycznej przez ludzi i dało bardziej szczegółową wiedzę o tym, czym jest pole elektryczne w przewodniku z prądem.
Bez wątpienia prawo odkryte przez tych wielkich fizyków stało się decydującym krokiem w całej nauce, to dzięki temu odkryciu dokonano kolejnych mniej lub bardziej wielkich osiągnięć innych naukowców. Cała nauka jest bliskim splotem odkryć, niektórych rozwiązanych i nierozwiązanych problemów. Prawo badane w tym artykule wpłynęło w pewien sposób na wiele studiów i pozostawiło niezatarte i dość wyraźne piętno na nauce.