Справочная информация Справочник по электротехникеПоиск по тегам : электрический ток, носители заряда, постоянный ток, переменный ток, ампер, сила тока
|
Каталог статей Справочная информация Справочник по электротехнике Поиск по тегам : электрический ток, носители заряда, постоянный ток, переменный ток, ампер, сила тока |
| Закон Джоуля-Ленца |
|
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 поле 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. Джоуль и 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 единице 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 |
||