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Joulesches Gesetz



Das Joulesche Gesetz (nach James Prescott Joule) besagt, dass in einem Stromkreis die erzeugte Wärme proportional der Leistung des Stromkreises ist.

Die elektrische Leistung eines Stromkreises ergibt sich aus dem Produkt von Spannung und Strom. Der Strom ist dabei die Anzahl der Ladungsträger, die in einer gewissen Zeit durch den Leiter fließen. Für unendlich kleine Zeiten lässt sich dies als Differential schreiben:

P=U\cdot I=U\cdot\frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}

Die Maßeinheit ist Watt.

Für Ohmsche Leiter gilt wegen U=R\cdot I auch:

P=U \cdot I
P=I^2 \cdot R
P=\frac{U^2}{R}

Die vom Strom während der Zeit Δt = t2t1 verrichtete Arbeit ist

W=\int_{t_1}^{t_2} U \cdot I \mathrm{d}t

Für zeitlich konstante U- und I-Werte gilt:

W= U \cdot I \cdot \Delta t

Diese elektrische Energie wird durch die der elektrischen Kraft entgegengesetzte gleich große innere Reibungskraft in Wärme umgewandelt. Diese Wärme nennt man die Joulesche Wärme oder Stromwärme. Sie ist es, die Leiter bei hohem Strom erwärmt.

Die entstehenden Leistungsverluste (z.B. in einem Transformator, einer Überlandleitung oder einem MOSFET) nennt man Ohmsche Verluste.


Siehe auch

  • Elektrische Energie
 
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