Joulesches Gesetz

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Das joulesche Gesetz (nach James Prescott Joule) besagt, dass in einem elektrischen Widerstand die vom Strom erzeugte Wärme Q proportional der dort umgesetzten elektrischen Leistung P und der Dauer \Delta t ist:

Q = P \cdot \Delta t

(Die Ursache für die Erwärmung bei Stromfluss wird beschrieben in Elektrischer Widerstand #Der elektrische Widerstand im Teilchenmodell.)

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; keine Wärme entsteht in idealen Wechselstromwiderständen):

P = U \cdot I
\Rightarrow Q = U \cdot I \cdot \Delta t

Bei einem ohmschen Widerstand R als elektrischer Leiter gilt das ohmsches Gesetz

U = R \cdot I

Damit steigen die Leistungsverluste (z. B. in einem Transformator, einer Überlandleitung oder einem MOSFET) mit dem Quadrat der Stromstärke, man nennt sie auch ohmsche Verluste:

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

Diese fortwährenden Verluste von elektrischer Energie E_\mathrm{el} in einer Leitung bewirken einen Wärmestrom \dot{Q} (Wärmeenergie pro Zeit, entspricht einer Leistung), der häufig auch als joulesche Wärme oder Stromwärme bezeichnet wird:

\dot{Q} = \frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}E_\mathrm{el}}{\mathrm{d}t} = P

Siehe auch[Bearbeiten]