Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока

Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока

 

В результате работы электрического тока внутренняя энергия проводника увеличивается. Следовательно, его температура должна возрастать. Если же этот проводник находится в тепловом равновесии с окружающей средой, то его температура остаётся неизменной. Поэтому в соответствии с известным первым законом термодинамики проводник будет отдавать окружающей среде некоторое количество теплоты Q. Если проводник неподвижен и его температура не изменяется, то это количество теплоты будет равно работе A электрического тока:

    Пусть сопротивление данного проводника (участка цепи) равно R. Тогда, используя закон Ома для проводника (участка цепи) , получаем:

Количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током за время t, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени:

    Полученное соотношение называют законом Джоуля-Ленца в честь английского физика Джеймса Джоуля и русского ученого Эмилия Ленца (1804-1865). Они независимо друг от друга получили его на основе проверенных экспериментов.

    Явление нагревания проводника в результате работы электрического тока (тепловое действие тока) используется во многих электрических устройствах.

Работа и мощность электрического тока.

 

Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу. В результате электрическая энергия превращается в другие виды энергии: внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля…

Напряжение (U) на участке цепи равно отношению работы (F), совершаемой при перемещении электрического заряда (q) на этом участке, к заряду: U = A/q. Отсюда А = qU.

Поскольку заряд равен произведению силы тока (I) и времени (t) q = It, то А = IUt. То есть работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.

Единицей работы является джоуль (1 Дж): [А] = 1 Дж = 1В • 1А • 1с.

Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы. Однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии.

Если нужно найти работу тока, но при этом сила тока или напряжение неизвестны, то можно воспользоваться законом Ома, выразить неизвестные величины и рассчитать работу по формулам: А = U²t/R или А = I²Rt.

Задача

    Какое количество теплоты выделяется за 1 минуту в спирали автомобильной лампы накаливания сопротивлением 6 Ом, если на нее подано напряжение 12 В?

Н:	Q	СИ	Решение:
Д:	t = 1 мин R = 6 Ом U = 12 В	= 60 сек

 

	Вопросы
1.

Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока

 

В результате работы электрического тока внутренняя энергия проводника увеличивается. Следовательно, его температура должна возрастать. Если же этот проводник находится в тепловом равновесии с окружающей средой, то его температура остаётся неизменной. Поэтому в соответствии с известным первым законом термодинамики проводник будет отдавать окружающей среде некоторое количество теплоты Q. Если проводник неподвижен и его температура не изменяется, то это количество теплоты будет равно работе A электрического тока:

    Пусть сопротивление данного проводника (участка цепи) равно R. Тогда, используя закон Ома для проводника (участка цепи) , получаем:

Количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током за время t, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени:

    Полученное соотношение называют законом Джоуля-Ленца в честь английского физика Джеймса Джоуля и русского ученого Эмилия Ленца (1804-1865). Они независимо друг от друга получили его на основе проверенных экспериментов.

    Явление нагревания проводника в результате работы электрического тока (тепловое действие тока) используется во многих электрических устройствах.

Работа и мощность электрического тока.

 

Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу. В результате электрическая энергия превращается в другие виды энергии: внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля…

Напряжение (U) на участке цепи равно отношению работы (F), совершаемой при перемещении электрического заряда (q) на этом участке, к заряду: U = A/q. Отсюда А = qU.

Поскольку заряд равен произведению силы тока (I) и времени (t) q = It, то А = IUt. То есть работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.

Единицей работы является джоуль (1 Дж): [А] = 1 Дж = 1В • 1А • 1с.

Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы. Однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии.

Если нужно найти работу тока, но при этом сила тока или напряжение неизвестны, то можно воспользоваться законом Ома, выразить неизвестные величины и рассчитать работу по формулам: А = U²t/R или А = I²Rt.