Работа электрического тока. Закон Джоуля — Ленца в физике

Работа электрического тока. Закон Джоуля — Ленца

Для определения работы, совершаемой током, проходящим по некоторому участку цепи, следует воспользоваться определением напряжения: Отсюда следует, что
,
где — работа тока; — электрический заряд, прошедший за данное время через рассматриваемый участок цепи. Подставляя в последнее равенство формулу , получаем:

(3.14)

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.

Закон Джоуля — Ленца гласит: Количество теплоты, выделяемое в проводнике на участке электрической цепи с сопротивлением при протекании по нему постоянного тока в течение времени равно произведению квадрата тока на сопротивление и время:

(3.15)

Закон был установлен в 1841 г. английским физиком Дж.П. Джоулем, а в 1842 г. подтвержден точными опытами русского учёного Э. X. Ленца. Само же явление нагрева проводника при прохождении по нему тока было открыто ещё в 1800 г. французским учёным А. Фуркруа, которому удалось раскалить железную спираль, пропустив через неё электрический ток.

Из закона Джоуля — Ленца следует, что при последовательном соединении проводников, поскольку ток в цепи всюду одинаков, максимальное количество тепла будет выделяться на проводнике с наибольшим сопротивлением. Это используется в технике, например для распыления металлов.
При параллельном соединении все проводники находятся под одинаковым напряжением, но токи в них разные. Согласно закону Ома из формулы (3.15) следует

(3.16)

Следовательно, на проводнике с меньшим сопротивлением будет выделяться больше тепла. Если в формуле (3.14) выразить через , воспользовавшись законом Ома, получим Закон Джоуля — Ленца. Это лишний раз подтверждает тот факт, что работа тока расходуется на выделение тепла на активном сопротивлении в цепи.



Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:

Предмет физика

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Электродвижущая сила в физике
Закон Ома для полной электрической цепи в физике
Мощность электрического тока в физике
Свободные носители электрического заряда в металлах, жидкостях и газах в физике