В электротехнике существует важная закономерность: при параллельном соединении проводников выделяемое количество теплоты обратно пропорционально их сопротивлению. Давайте разберёмся, почему это происходит и какие физические законы лежат в основе данного явления.
Ключевой момент: закон Джоуля-Ленца утверждает, что количество теплоты Q, выделяемое в проводнике при прохождении электрического тока, прямо пропорционально квадрату силы тока I, сопротивлению проводника R и времени t: Q = I²Rt.
При параллельном соединении проводников:
Рассмотрим два параллельно соединённых проводника с сопротивлениями R₁ и R₂. По закону Ома для каждого проводника:
Количество теплоты, выделяемое в каждом проводнике:
Как видно из формул, количество теплоты обратно пропорционально сопротивлению проводника: Q ∼ 1/R.
Рассмотрим конкретный пример с двумя параллельно соединёнными резисторами:
Вычисления:
Результат подтверждает теорию: в резисторе с меньшим сопротивлением выделяется больше теплоты.
Это явление объясняется тем, что:
Важное следствие: в параллельных цепях наибольшая тепловая нагрузка приходится на участки с наименьшим сопротивлением, что необходимо учитывать при проектировании электрических систем.
Интересно сравнить это с последовательным соединением, где:
Это фундаментальное различие объясняет, почему в бытовых электросетях используется именно параллельное соединение приборов.
Закономерность обратной пропорциональности теплоты и сопротивления находит применение:
Понимание этого принципа позволяет инженерам правильно рассчитывать тепловые режимы работы электрооборудования и предотвращать перегрев.