Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца

Экспериментально установлено, что количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток:

Это утверждение носит название закона Джоуля-Ленца.

Силы, перемещающие заряды по проводнику, совершают работу. Эту работу называют работой тока. Работа электрического тока на участке цепи, как следует из определения напряжения:

Где Δq - электрический заряд, проходящий по участку цепи, а U - напряжение на этом участке.

Учитывая, что Δq=I*Δt, где I - сила тока в проводнике, а Δt - время прохождения электрического тока, для работы тока получим A=U*I*Δt. Эта формула для работы справедлива в любом случае при любом действии электрического тока (тепловом, механическом, химическом и т. д.).

Если R - сопротивление однородного участка цепи, то, используя закон Ома для участка цепи, можно получить формулу для расчета работы тока:

Если единственной причиной электрического сопротивления являются неупругие столкновения заряженных частиц с частицами окружающей среды, то работа электрического поля по поддержанию электрического тока равна количеству теплоты, выделяющемуся в проводнике при прохождении электрического тока:

Скорость совершения работы тока на данном участке цепи характеризует мощность тока. Мощность тока определяют по формуле N=A/Δt или N=U*I. Данная формула также носит универсальный характер и может применяться не только для теплового действия тока.

Используя закон Ома для участка цепи, можно записать иначе формулу для мощности тока:

Прямое применение закона Джоуля-Ленца невозможно, если сила тока изменяется со временем. В этом случае для поиска выделившегося тепла остается воспользоваться интегрированием (нахождением площади под графиком зависимости мощности от времени).

Если цепь содержит конденсаторы и требуется найти тепло, выделившееся на резисторах при коммутации (замыкании/размыкании ключей), то удобно применить закон сохранения энергии с учетом работы источников тока.

⇐ Предыдущая 1 23