Почему лампочка греется, а провода холодные?

А вы когда-нибудь задумывались, почему утюг, электрическая плита, кипятильник, лампа накаливания горячие, а соединительные провода холодные? Как выяснилось еще в далеком 1841 году, все достаточно просто, во всем виноваты известные ученые Джоуль и Ленц.

Рассмотрим на конкретном примере. Включим лампу накаливания в сеть через кабель длиной 100м, как показано на рисунке. Через соединительные провода и нить накала проходит один и тот же ток, но нить накала разогревается до температуры 2500 ^оС, а провода остаются холодными. В чем же дело?

Схема цепи питания лампы

Как я уже говорил, объяснит данное явление закон Джоуля-Ленца, который был открыт в 1841 году.

Согласно данному закону, количество теплоты, выделяемой на участке цепи зависит от силы тока, сопротивления и времени.

Q=I²Rt

где Q — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени t,

I — сила тока,

R — сопротивление.

Как видим из формулы, единственная переменная, которая может повлиять на результат в нашем случае, это сопротивление участка цепи. Так оно и  есть. Сопротивление проводов очень маленькое, около 2,5Ом, а сопротивление нити наоборот очень большое — 1936Ом. Получается, что в нити выделяется в 1936/2,5=774 раз больше тепла. Разная температура участков связана еще и с охлаждением. Так нить накала очень маленькая, а провода длинные, которые значительно лучше охлаждаются.

Таким образом, в одной электрической цепи могут быть участки, имеющие различные температуры.

Чтобы кабели и провода меньше нагревались, а значит были меньшие потери электроэнергии, сопротивление их в идеальном случае должно стремиться к нулю.