1.Закон Джоуля — Ленца. Электрический ток — это упорядоченное движение электрически заряженных частиц, которые при движении сталкиваются с атомами и молекулами вещества, отдавая им часть своей кинетической энергии. В результате проводник нагревается и электрическая энергия в проводниках преобразуется в тепловую. Скорость преобразования электрической энергии в тепловую характеризуется мощностью 
. Таким образом, количество электрической энергии W, преобразуемое в тепловую энергию за время t,
. (5.1.)
По этой формуле определяется и количество выделенной в проводнике теплоты, выраженное в джоулях: 
. Формула является математическим выражением закона Джоуля — Ленца: количество электрической энергии, преобразуемой в проводнике в тепловую энергию, пропорционально квадрату тока, электрическому сопротивлению проводника и времени прохождения тока.
2. Расчет электронагревательных приборов. Тепловое действие электрического тока используется в электронагревательных приборах: электрических печах, сушильных шкафах, электроплитах т. д.
В лампах накаливания электрический ток разогревает нить до такой температуры, что она начинает излучать свет. Количество выделенной теплоты прямо пропорционально сопротивлению проводника. Поэтому обмотки электронагревательных приборов изготовляются из сплавов высокого сопротивления (нихрома, фехраля и др.). Чем больше плотность тока 
, тем выше при прочих равных условиях температура проводника. Плотность тока в нихромовой проволоке для электропечей принимают в пределах 
Плотность тока в нихромовой проволоке реостатов берется в пределах 
.
Упрощенный расчет электронагревательного прибора производится следующим образом: а) по заданной мощности Р и напряжению U определяют ток 
, а затем сопротивление обмотки нагревательного прибора 
б) по току I и допустимой плотности находят поперечное сечение провода обмотки 
и округляют его до стандартного; в) по формуле 
определяют длину обмотки нагревательного прибора. Температура включенных электронагревательных элементов зависит от условий охлаждения (например, электрокипятильники нельзя включать в сеть без предварительного погружения в воду).
3.Расчет сечения проводов по допустимому нагреву. Выделение теплоты в соединительных проводах, обмотках электрических машин, аппаратов и различных приборов — явление нежелательное. Оно приводит к бесполезной потере электрической энергии, порче изоляции и может вызвать пожар. Поэтому для проводов установлена предельная температура нагрева. Например, для проводов с резиновой изоляцией она составляет 55 °С. Новые конструкции проводов и кабелей, разработанные на основе пластмасс, синтетических лаков, волокнистых и других новых изоляционных материалов, рассчитаны на длительную работу при повышенных температурах. Максимальный ток, при длительном прохождении которого проводник не перегревается выше установленной температуры, называется предельно допустимым или номинальным током провода. Значения номинальных токов проводов с резиновой изоляцией в зависимости от их материала, способа прокладки и поперечного сечения приведены в табл. 5.1. Допустимые токовые нагрузки для проводов и кабелей других марок указываются в специальных справочниках.
Для того чтобы определить сечение проводов, питающих группу приемников энергии, нужно знать их общую мощность и напряжение U, по которым определяют ток проводов . Затем по таблицам выбирают сечение проводов.
Допустимая нагрузка при способе прокладки, А
4.Защита проводов от больших токов. Провода, проложенные от источника с ЭДС Е (рис. 5.1) к потребителю электрической энергии сопротивлением г, могут соединиться друг с другом непосредственно (на рисунке показано пунктирной линией). Такое соединение двух проводов называют коротким замыканием. Причиной замыкания могут быть повреждение изоляции проводов, 
неправильные действия обслуживающего персонала и др. При коротком замыкании ток в цепи 
Если внутреннее сопротивление источника энергии 
и сопротивление проводов гпр незначительны, то ток короткого замыкания во много раз больше номинального тока провода. При этом в проводах выделится огромное количество теплоты. В результате может возникнуть пожар. Кроме того, при коротком замыкании резко увеличивается потеря напряжения в сети, что приводит к снижению напряжения на всех приемниках, включенных в эту сеть параллельно. Для защиты проводов и источника электрической энергии от последствий короткого замыкания служат плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле.
Предохранитель представляет собой легкоплавкую проволоку или пластину из меди, свинца или серебра, включенную в цепь последовательно с потреблением (рис. 5.2). Сечение плавкой вставки обычно меньше сечения защищаемых ею проводов. Поэтому при перегрузке она расплавится раньше, чем нагреются провода, и разорвет электрическую цепь. Сопротивление плавкой вставки настолько мало, что ее включение не влияет на токи, напряжения и мощности приемников энергии.
На рис. 5.3 показан пробочный предохранитель, состоящий из пробки 1 и патрона 2. Электрический ток по проводу 3 проходит винтовую поверхность патрона 4, пробки 5, плав кую вставку 6, контакты пробки 7, патрона 8 и выходит к проводу 9. В устройствах связи широко применяется трубчатый плавкий предохранитель (рис. 5.4). Его плавкая вставка 1 присоединена к металлическим колпачкам 2 и помещена в стеклянный баллон 3. На предохранителе указывается номинальный ток, т. е. предельно допустимый ток, кото рый длительное время может протекать
через предохранитель. При перегорании плавкой вставки в ней не должна появляться электрическая дуга. Для этого длина вставки должна соответствовать Рис. 5.4 выключаемому напряжению, которое
также указывается на предохранителе. Выбор типа предохранителей для защищаемого участка сети производится по расчетному току этого участка и номинальному напряжению.
