Joulesches Gesetz

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

Die Joulesche Wärme oder Stromwärme bezeichnet die Leitungsverluste des elektrischen Stromes aufgrund des elektrischen Widerstandes in einem Leiter. Sie steigt mit dem Quadrat des Stromes.

Beschreibung

Die elektrische Leistung eines Stromkreises ergibt sich aus dem Produkt von Spannung und Strom. Der Strom ist dabei die Größe der transportierten Ladung, die in einer gewissen Zeit durch den Leiter fließt. 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 = t₂ − t₁ verrichtete Arbeit ist

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

Im Falle zeitlich konstanter Spannungen und Ströme gilt:

$W= U \cdot I \cdot \Delta t$

Diese elektrische Energie wird durch die der elektrischen Kraft entgegengesetzte gleichgroße 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

• Elektrowärme