Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого шел ток

План.

Тема 1.3.4 Тепловое действие электрического тока и закон Джоуля - Ленца.

1. Работа тока.

2. Мощность тока.

3. Закон Джоуля - Ленца.

Работа тока. Электрический ток получил такое широкое применение потому, что он несет с собой энергию. Эта энергия может быть превращена в любую форму.

При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу. Ее принято называть работой тока. Сейчас мы напомним сведения о работе и мощности тока.

Рассмотрим произвольный участок цепи. Это может быть однородный проводник, например нить лампы накаливания, обмотка электродвигателя и др. Пусть за время t через поперечное сечение проводника проходит заряд q. Электрическое поле совершит при этом работу A=qU (U -напряжение между концами участка проводника). Так как сила тока I = q/t, то эта работа равна:

А = IUt.

Согласно закону сохранения энергии эта работа должна быть равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи. Поэтому энергия, выделяемая на данном участке цепи за время t, равна работе тока.

Если на участке цепи не совершается, механическая работа и ток не производит химических действий, то происходит только нагревание проводника. Нагретый проводник отдает тепло окружающим телам.

Мощность тока. Любой электрический прибор (лампа, электродвигатель и т.д.) рассчитан на потребление определенной энергии в единицу времени. Поэтому, наряду с работой тока, очень важное значение имеет

понятие мощность тока. Мощность тока равна отношению работы

тока ко времени прохождения тока.

Согласно этому определению мощность тока Р = A/t.

Из этой формулы очевидно, что мощность тока выражается в ваттах (Вт).

Это выражение для мощности тока можно переписать в нескольких эквивалентных формах, используя закон Ома для участка цепи:

P = IU = I²R= U²/R.

На большинстве приборов указана потребляемая ими мощность.

Закон Джоуля - Ленца. Закон, определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник стоком в окружающую среду, был впервые установлен экспериментально английским ученым Д. Джоулем и русским ученым Э. X. Ленцем. Закон Джоуля - Ленца формулируется следующим образом: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику:

Q = I²R t.

Нагревание током проводника обусловлено взаимодействием носителей тока со встречными атомами или ионами вещества. В результате этого взаимодействия внутренняя энергия проводника возрастает и он нагревается. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающей среде. Эта энергия представляет собой то количество теплоты которое определяется по законам Джоуля- Ленца.

Мы получили этот закон с помощью рассуждений, основанных на законе сохранения энергии. Формула позволяет вычислить количество теплоты, выделяемое на любом участке цепи, содержащем какие угодно проводники.

Контрольные вопросы:

1. Что называют работой тока?

2. Что такое мощность тока?

3. В каких единицах выражается мощность тока?

Дата добавления: 2014-12-24