Главная >> Физика 8 класс. Генденштейн

§ 15. Работа и мощность электрического тока

Закон Джоуля — Ленца и работа тока

Вы уже знаете, что когда по проводнику идёт электрический ток, проводник нагревается. Английский учёный Дж. Джоуль и российский учёный Э. X. Ленц независимо друг от друга установили на опыте, что

количество теплоты Q, которое выделяется в проводнике за время t, выражается формулой Q = I2Rt, где I — сила тока в проводнике, R — сопротивление проводника.

Это соотношение назвали законом Джоуля — Ленца.

Покажем, что закон Джоуля — Ленца следует из закона сохранения энергии. Но сначала заметим, что когда Джоуль и Ленц исследовали тепловое действие тока, закон сохранения энергии ещё не был открыт. Их опыты и стали одним из шагов на пути к открытию этого закона.

Если единственным действием тока является тепловое, то согласно закону сохранения энергии выделившееся в проводнике количество теплоты Q равно работе электрического поля А, действующего на движущиеся в проводнике свободные заряды. Эту работу называют работой тока.

Напомним (см. §12. Сила тока и напряжение), что работа А по перемещению заряда q на участке цепи связана с напряжением U на этом участке соотношением А = qU. Поскольку q = It, то A = UIt. Подставим в эту формулу U = IR и получим А = I²Rt. Согласно закону сохранения энергии Q = А, откуда получаем

Q = I²Rt,

то есть закон Джоуля — Ленца.

Поскольку работу измеряют в джоулях (Дж), из формулы А = UIt получаем, что

1 Дж = 1 В • А • с.