Legea transformarii energiei in conductoare parcurse de curent electric de conductie (legea Joule- Lenz)

Legea transformarii energiei in conductoare parcurse de curent electric de conductie (legea Joule- Lenz)

Este o lege generala.Forma locala a legii este urmatoarea:

Puterea instantanee a campului electromagnetic transformata in caldura pe unitatea de volum a unui conductor parcurs de curent electric de conductie este data de produsul scalar dintre intensitatea campului electric () si densitatea de curent () , din conductor, in punctul( volumul infinitezimal ) in care se calculeaza aceasta:

In cazul conductoarelor liniare, izotrope si omogene, fara surse, vectorii si sunt omoparaleli si cum, conform legii conductiei electrice , pentru aceste conductoare se obtine expresia:

Marimea se mai numeste densitatea de volum a puterii transformate ireversibil in caldura prin efect Joule - Lenz, in conductor.

Daca conductorul este neomogen (contine surse de energie electrica, de tipul acumulatorului electric), din legea conductiei electrice se determina

Inlocuind pe in relatia lui se obtine:

In aceasta relatie:

este partea din puterea electromagnetica primita de conductor de la retea, in unitatea de timp, si transformata ireversibil in caldura pe unitatea de volum a conductorului ( independent de sensul curentului), iar marimea:

este partea din puterea electromagnetica schimbata intre sursa din latura (cand aceasta sursa exista) si campul electromagnetic.

In cazul in care >0, vectorii si sunt omoparaleli (au acelasi sens) si este cedata de sursa si primita de latura.

In cazul in care <0, vectorii si sunt antiparaleli si este primita de sursa si cedata de latura (cazul incarcarii unui acumulator de la retea). In acest caz, in rel. (2.1.26) termenul intra cu semnul plus.

Sub forma integrala, legea se obtine integrand relatia (2.1.24) pe intregul volum (V) al unui conductor. Se obtine expresia puterii totale, , cedate de campul electromagnetic unei laturi sau unui segment omogen de circuit   (fig.2.1.4):

unde: 

- reprezinta puterea totala cedata de retea circuitului.

In cazul in care in latura de circuit receptoare exista si o sursa de t.e.m., tinand cont de ecuatia laturii, , relatia (2.1.19) devine:

unde: corespunde transformarii ireversibile a energiei electromagnetice in caldura prin efect Joule-Lenz, la nivelul intregii laturi de circuit;

corespunde transformarii energiei chimice a sursei in energie electrica (sursa cedeaza energie), la nivelul intregii laturi de circuit;

  corespunde transformarii energiei electrice din conductor in energie chimica (sursa preia energie de la circuit, adica se incarca).

Sensul puterii in circuit (latura de circuit) este dat de relatia de sensuri dintre e_i si i:

daca si au acelasi sens, atunci >0 si sursa cedeaza energie laturii de circuit, deci latura este generatoare (fig. 2.1.5):

- daca si au sensuri opuse, atunci <0 si sursa primeste energie de la latura/circuit, deci latura este receptoare (consumatoare); este cazul incarcarii unui acumulator (fig.2.1.6):