Физические величины, описывающие явление теплового действия электрического тока

Найдём работу электрического тока. Из определения напряжения известно, что напряжение – это физическая величина, численно равная отношению работы, которую совершают сторонние силы источника тока по перенесению зарядов против сил электрического поля, к величине этих зарядов. Из определяющей формулы напряжения находим выражение работы:

.

Из определения силы электрического тока известно, что сила электрического тока – это физическая величина, численно равная отношению количества зарядов, проходящих через поперечное сечение проводника, ко времени протекания тока. Из определяющей формулы силы электрического тока находим выражение заряда:

.

Тогда работа электрического тока равна:

.

Единицей работы электрического тока является джоуль (Дж):

.

Для характеристики скорости выполнения работы введена физическая величина, называемая мощностью, под которой понимается количество работы, выполненной за единицу времени.

Определяющая формула мощности:

.

Единицей мощности является ватт (Вт):

.

Подставляем выражение работы, в котором работа определяется через напряжение, силу тока и время, в формулу мощности и получаем:

,

.

Измеряется работа электрического тока с помощью электрического счётчика, а мощность – с помощью ваттметра.

Пример 5.1 Медный проводник длиной 1000 м и площадью поперечного сечения 1,71 мм² подключен к источнику постоянного тока напряжением 100 В. Определить сопротивление проводника, силу электрического тока в проводнике, работу, которую выполняет электрический ток за 1000 с, и мощность электрического тока.

Решение.

1. Составляем условие в технической системе:

l = 1000 м

S = 1,71 мм ²

r = 0,0171 Ом × мм ²/ м

U = 100 В

t = 1000 с

R, I, А, Р –?

2. Сопротивление проводника находим по расчётной формуле:

,

.

3. Подставляем значения физических величин и находим сопротивление проводника:

,.

4. Силу электрического тока в проводнике определяем по закону Ома:

,

.

5. Подставляем значения физических величин и находим силу электрического тока в проводнике:

,.

6. Работу электрического тока в проводнике определяем по выражению:

,

.

7. Подставляем значения физических величин и находим работу электрического тока в проводнике:

,.

8. Мощность электрического тока определяем по формуле:

,

.

9. Подставляем значения физических величин и находим мощность электрического тока:

,.

Таким образом, для характеристики явления теплового действия электрического тока введены следующие физические величины: работа электрического тока, мощность электрического тока, количество теплоты, сопротивление проводника, время.

Дата добавления: 2014-10-15