Joulesches Gesetz
Das joulesche Gesetz (nach James Prescott Joule) besagt, dass in einem elektrischen Widerstand die erzeugte Wärme proportional der dort umgesetzten elektrischen Leistung und der Dauer ist.
Als joulesche Wärme oder Stromwärme bezeichnet man häufig auch einen Wärmestrom (Wärmeenergie pro Zeit), der durch fortwährende Verluste von elektrischer Energie in einer Leitung aufgrund des elektrischen Stromes und des Widerstandsbelags entsteht. Bei einem ohmschen Widerstand steigen diese Verluste mit dem Quadrat der Stromstärke. Keine Wärme entsteht in idealen Wechselstromwiderständen.
Beschreibung
Die Umsetzung an Energie pro Zeit ist definitionsgemäß eine Leistung. Die elektrische Leistung eines Verbrauchers ist im Zusammenhang mit Wärmeentwicklung immer eine Wirkleistung. Sie ergibt sich aus dem Produkt von elektrischer Spannung $ \scriptstyle U $ und Stromstärke $ \scriptstyle I $. Die folgenden Gleichungen gelten für Gleichstrom sowie für die Effektivwerte von Wechselstrom.
- $ P=U\cdot I $
Für ohmsche elektrische Leiter gilt wegen des ohmschen Gesetzes $ U=R\cdot I $ auch
- $ P=I^{2}\cdot R $
- $ P={\frac {U^{2}}{R}} $
Die vom Strom während der Dauer $ \scriptstyle \Delta t $ erzeugte Wärme ist
- $ \Delta W=U\cdot I\cdot \Delta t $
Die Ursache dafür, dass der Stromfluss eine Erwärmung hervorruft, wird beim elektrischen Widerstand beschrieben.
Die entstehenden Leistungsverluste (z. B. in einem Transformator, einer Überlandleitung oder einem MOSFET) nennt man auch ohmsche Verluste.
Siehe auch
- Elektrowärme