1. Закон сохранения электрического заряда
Работа и мощность тока. Закон Джоуля — Ленца
жүктеу/скачать 0.51 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- закон Джоуля —Ленца
- закона Джоуля—Ленца в дифференциальной форме
4. Работа и мощность тока. Закон Джоуля — ЛенцаРассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U. За "время dt через сечение проводника переносится заряд dq=Idt. Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, то, по формуле , работа тока (1) Если сопротивление проводника R, то, используя закон Ома (1), получим (2) Из (1) и (2) следует, что мощность тока (3) Если сила тока выражается в амперах, напряжение — в вольтах, сопротивление — в омах, то работа тока выражается в джоулях, а мощность — в ваттах. На практике применяются также внесистемные единицы работы тока: ватт-час (Втч) и киловатт-час (кВтч). 1 Втч — работа тока мощностью 1 Вт в течение 1 ч; 1 Втч=3600 Bтc=3,6103 Дж; 1 кВтч=103 Втч= 3,6106 Дж. Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и, по закону сохранения энергии, (4) Таким образом, используя выражения (99.4), (99.1) и (99.2), получим (5) Выражение (5) представляет собой закон Джоуля—Ленца, экспериментально установленный независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. X. Ленцем.* * Э. X. Ленц (1804—1865) — русский физик. Выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем dV=dSdl (ось цилиндра совпадает с направлением тока), сопротивление которого По закону Джоуля — Ленца, за время dt в этом объеме выделится теплота Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называется удельной тепловой мощностью тока. Она равна (.6) Используя дифференциальную форму закона Ома (j=Е) и соотношение =1/, получим (7) Формулы (6) и (7) являются обобщенным выражением закона Джоуля—Ленца в дифференциальной форме, пригодным для любого проводника. Тепловое действие тока находит широкое применение в технике, которое началось с открытия в 1873 г. русским инженером А. Н. Лодыгиным (1847—1923) лампы накаливания. На нагревании проводников электрическим током основано действие электрических муфельных печей, электрической дуги (открыта русским инженером В. В. Петровым (1761—1834)), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов и т. д. жүктеу/скачать 0.51 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|