Тепловое действие тока. Закон джоуля – ленца. Мощность электрического тока.

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 38 из 43Следующая ⇒

При про­хож­де­нии тока через про­вод­ник, про­вод­ник на­гре­ва­ет­ся. По­че­му это про­ис­хо­дит? Мы уже за­тра­ги­ва­ли мо­ле­ку­ляр­ное стро­е­ние про­вод­ни­ков в теме о со­про­тив­ле­нии и от­ме­ча­ли, что при про­те­ка­нии тока сво­бод­ные элек­тро­ны стал­ки­ва­ют­ся с уз­ла­ми кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки. При этих столк­но­ве­ни­ях элек­тро­ны по­сто­ян­но при­да­ют неко­то­рую ско­рость узлам ре­шет­ки (рис. 1).

Рис. 1. Вза­и­мо­дей­ствие элек­тро­нов с уз­ла­ми кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки

Так как тем­пе­ра­ту­ра – мера теп­ло­во­го дви­же­ния, в про­цес­се «рас­тал­ки­ва­ния» тем­пе­ра­ту­ра про­вод­ни­ка по­вы­ша­ет­ся. В ка­кой-то мо­мент на­сту­па­ет рав­но­ве­сие, когда ко­ли­че­ство энер­гии, по­лу­ча­е­мое про­вод­ни­ком вслед­ствие про­хож­де­ния тока, равно ко­ли­че­ству энер­гии, ко­то­рое он от­да­ет в окру­жа­ю­щую среду.

В том слу­чае, когда ра­бо­та тока не пре­об­ра­зу­ет­ся в ме­ха­ни­че­скую или же ток не имеет хи­ми­че­ско­го дей­ствия, ра­бо­та тока эк­ви­ва­лент­на ко­ли­че­ству теп­ло­ты, вы­сво­бож­да­ю­ще­го­ся в окру­жа­ю­щую среду.

Фор­му­лу про­сче­та этого ко­ли­че­ства теп­ло­ты впер­вые неза­ви­си­мо друг от друга от­кры­ли двое уче­ных: рус­ский Эмиль Ленц и ан­гли­ча­нин Джеймс Джо­уль.

Закон Джо­у­ля-Лен­ца:

Как видно, пра­вая часть фор­му­лы в точ­но­сти по­вто­ря­ет одну из форм фор­му­лы для ра­бо­ты элек­три­че­ско­го тока.

Все­гда сле­ду­ет пом­нить, что в слу­чае, когда есть ка­кое-ли­бо дру­гое пре­об­ра­зо­ва­ние энер­гии тока, фор­му­ла Джо­у­ля-Лен­ца не вы­пол­ня­ет­ся.

На­ря­ду с ра­бо­той тока очень важно от­ме­тить мощ­ность тока, так как эта ха­рак­те­ри­сти­ка яв­ля­ет­ся клю­че­вой в бы­то­вом ис­поль­зо­ва­нии элек­тро­энер­гии (на всех бы­то­вых при­бо­рах ука­за­но при­ем­ле­мое на­пря­же­ние его мощ­ность).

Опре­де­ле­ние. Мощ­ность – это ра­бо­та, вы­пол­нен­ная за еди­ни­цу вре­ме­ни (ско­рость вы­пол­не­ния током ра­бо­ты):

Еди­ни­ца из­ме­ре­ния мощ­но­сти – ватт:

И те­перь, ис­поль­зуя наши зна­ния о ра­бо­те тока, мы без труда най­дем фор­му­лу для мощ­но­сти тока:

Или же, если ис­поль­зо­вать дру­гие виды фор­му­лы для ра­бо­ты: ,

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?