|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Джоуля-Ленца закон |
 | |
Анимация
Описание
Рассмотрим произвольный участок цепи постоянного тока, к концам которого приложено напряжение U. За время t через каждое сечение проводника проходит заряд:
q = I·t.
Это равносильно тому, что заряд I·t переносится за время t из одного конца проводника в другой. При этом силы электростатического поля и сторонние силы, действующие на данном участке, совершают работу:
A = U·I·t.
В случае, когда проводник неподвижен и химических превращений в нём не совершается, работа тока затрачивается на увеличение внутренней энергии проводника, в результате чего проводник нагревается. При протекании тока в проводнике выделяется тепло:
.
Это соотношение было установлено Джоулем и, независимо от него, Ленцем и носит название закона Джоуля-Ленца (интегральная форма).
Если сила тока изменяется со временем, то количество тепла, выделяющееся за время t, вычисляется по формуле:
.
От формулы, определяющей тепло, выделившееся во всём проводнике, можно перейти к выражению, характеризующему выделение тепла в различных местах проводника. Удельной мощностью тока w называется количество тепла, выделившееся в единице объёма проводника за единицу времени:
.
Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме - удельная мощность тока равна скалярному произведению векторов плотности тока и напряженности электрического поля:
,
где s - удельная проводимость;
r - удельное сопротивление среды.
Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме носит совершенно общий характер, т. е. не зависит от природы сил, возбуждающих электрический ток. Закон Джоуля-Ленца, как показывает опыт, справедлив и для электролитов и для полупроводников.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Тепловое действие тока находит широкое применение в технике. В1873 г. русский инженер А. Н. Лодыгин (1847-1923) впервые использовал тепловое действие тока для устройства электрического освещения (лампа накаливания). На нагревании проводников электрическим током основано действие электрических муфельных печей, электрической дуги (открыта в 1802 русским инженером В. В. Петровым (1761-1834)), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов и т. д.
Реализации эффекта
В качестве примера технической реализации явления Джоуля-Ленца на рис. 1 изображена лампочка накаливания.
Лампочка накаливания
рис. 1
Литература
1. Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высшая школа, 1990.
2. Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1978.- Т.2.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
