Действие электрических чайников, утюгов, плит и других электронагревательных приборов основано на том, что в проводниках выделяется тепло при прохождении через них электрического тока. Согласно закона Джоуля-Ленца в них выделяется тепловая мощность, равная произведению напряжения на силу тока: P = UI. И это понятно: напряжение по определению равно работе, которую совершает электрическое поле при перемещении единичного заряда по проводнику, а сила тока равна заряду, который протекает через сечение этого проводника в единицу времени. Ленц и Джоуль установили этот закон независимо друг от друга, нагревая воду в калориметре проводником с известным сопротивлением.

По закону Ома напряжение равно произведению силы тока на сопротивление проводника, но можно сказать и по-другому: сила тока равна напряжению, делённому на сопротивление. Получаем ещё две формулы тепловой мощности P = U²/R и P = I²R, сравнение которых нередко вызывает недоумение: согласно первой формуле чем больше сопротивление R, тем мощность меньше, а вторая формула говорит ровно противоположное! Противоречие здесь кажущееся: в цепях с последовательным соединением одинакова сила тока, и надо пользоваться формулой P = I²R. При этом в каждом проводнике выделяется тепловая мощность, пропорциональная его сопротивлению. А при параллельном подключении, как обычно бывает в бытовой электросети, одинаково напряжение, поэтому применяем формулу P = U²/R. Здесь в проводниках выделяется тепловая мощность, обратно пропорциональная их сопротивлению. Так что у прибора с большей номинальной мощностью сопротивление меньше.

Включим две лампы накаливания не параллельно, а последовательно. Лампы одинаковой номинальной мощности 100 ватт горят одинаково тускло, ведь теперь на них падает по 115 вольт — половина напряжения 230 вольт, на которое они рассчитаны. Заменим одну из стоваттных ламп на лампу 60 Вт. Она горит не так ярко, и это понятно. Но почему же стоваттная лампа почти совсем погасла? Дело в том, что теперь на ней падает гораздо меньше 115 вольт, ведь её сопротивление меньше, чем у лампы 60 Вт.

На самом деле всё ещё сложнее, потому что сопротивление лампы накаливания сильно зависит от температуры её нити. А к чему это приводит, вы узнаете из нашего нового ролика «Закон Джоуля-Ленца». Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!