27. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.

Прохождение электрического тока по проводнику представляет собой процесс упорядоченного движения зарядов в электрическом поле, существующем в проводнике. При этом силы электрического поля, действующие на заряды, совершают работу. Назовем эту работу “работой тока” (Aэл.) и рассчитаем ее на участке цепи 1-2, содержащем сопротивление R (см. рисунок).

Из электростатики известно, что Aэл. = q*(f1 - f2).

В темах 1 и 2 раздела “постоянный ток” показано, что

q = I*t; U = I*R; U = f1 - f2

где

	t - время прохождения тока,
	q - заряд, прошедший от точки с потенциалом f1 до точки с потенциаломf2.

Следовательно, работу тока можно вычислить с помощью следующего соотношения:

Aэл. = I*U*t = I2*R*t = U2*t/R . (12)

Мощностью (Nэл.) называется работа, совершаемая током за единицу времени:

Nэл. = Aэл./t .

Следовательно,

Nэл. = I*U = I2*R = U2/R   .   (13)

Мощность электрического тока на опыте определяется с помощью амперметра и вольтметра или специального прибора – ваттметра.

Закон Джоуля-Ленца

Если по активному сопротивлению (проводнику) течет постоянный ток, то работа тока на этом участке идет на преобразование электрической энергии во внутреннюю. Увеличение внутренней энергии проводника приводит к повышению его температуры (проводник нагревается).

По закону сохранения энергии количество теплоты (Q), выделяющееся в проводнике при прохождении электрического тока, равно работе тока: Q = Aэл.

Следовательно,

Q = I*U*t = I2*R*t = U2*t/R .  (14)

Формула (14) есть закон Джоуля-Ленца для однородного участка цепи.