Лекция 4 закон Джоуля Ленца

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

I - сила тока в цепи U – напряжени

на концах участка цепи R - полное сопротивление участка цепи

I - сила тока в неразветвленном участке цепи

U - напряжение на концах участка цепи R - полное сопротивление участка цепи

ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА – закон, характеризующий тепловое

действие электрического тока.

Согласно закону, количество теплоты Q (в джоулях),

выделяющейся в проводнике при прохождении по

нему постоянного электрического тока, зависит от силы тока

I (в амперах), сопротивления проводника R (в омах) и времени

его прохождения t (в секундах ): Q = I2Rt.

Закон Джоуля-Ленца определяет меру теплового действия

электрического тока. Дело в том, что электрический

ток представляет собой перемещение заряда под действием

электрического поля. Отсюда следует, что электрическое поле

совершает работу. dA = U dq = IU dt

Заметим, что IU = P, т.е. мощность, значит P = dA/dt

Теперь давайте подумаем. Если электрическое пол

совершает работу и ток может обладать мощностью

, то должна выделяться энергия. Каким образом и куда эта энергия уходит.

Оказывается, если ток проходит по неподвижному металлическому

проводнику, то вся работа тока идет на нагревание этого проводника.

dQ = dA

Другими словами, энергия переходит в другое качество, в тепловую

энергию.Долго экспериментируя, независимо друг от друга Дж.

Э. Х. Ленц пришли к единому выводу: количество теплоты,

выделяющейся током в проводнике равно работе электрического

поля по перемещению заряда за время t. Q = Ut = I2rt

Это и есть закон Джоуля - Ленца. Теперь посмотрим

еще на один очень важный момент. Если выделить

в проводнике элементарный цилиндрический объем dV = dS dl

(ось цилиндра совпадает с направлением тока), то его сопротивление

будет равно R = ρ dl/dS. Тогда, по закону Джоуля – Ленца

dQ = I2r dt = ρ dl/dS (jdS)2 dt = ρj2 dV dt

Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единиц

объема, называется удельной тепловой мощностью тока w = ρj2

То же можно записать используя дифференциальную форму закона Ома

W = jE = γE2 Последние два выражения являются обобщенным

выражением закона Джоуля - Ленца. Единица измерения количества

теплоты - Джоуль (Дж).1 кал = 4,1868 Дж 1Дж = 0,24 кал

Дата добавления: 2014-01-04