Physel.ru

Физика, механика и т.п.

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

§ 57. Работа, совершаемая электрическим током.

E-mail Печать PDF
При прохождении электрического тока через цепь могут, как мы видели в § 40, производиться различные действия. Кроме нагревания проводников, могут иметь место химические изменения в них (в проводниках второго рода), а также перемещения магнитной стрелки; при таком перемещении магнита электрический ток совершает механическую работу.

В опытах Джоуля и Ленца ток проходил через неподвижные металлические проводники. Поэтому единственным результатом работы тока было нагревание этих проводников, и, следовательно, по закону сохранения энергии вся работа, совершенная током, превращалась в теплоту.

Нетрудно вычислить работу, совершаемую электрическими силами при прохождении тока через участок цепи. Если напряжение (разность потенциалов) на концах участка равно U [В], то при переносе заряда 1 Кл совершается работа, численно равная U [Дж] (§ 21), а при переносе заряда q — работа, в q раз бо'льшая, т. е. равная qU [Дж]. Если заряд q будет перенесен при прохождении тока I в течение времени t, т. е. q=It, то совершится работа A=UIt. Итак, работа, совершенная током,
(57.1)
В рассматриваемом случае вся эта работа переходит в теплоту, т. е. A=Q. Следовательно, Q=UIt, и в силу закона Ома (U=RI) имеем
Таким образом, мы получили закон Джоуля — Ленца теоретическим путем, вычислив работу электрического тока. Еще раз обращаем внимание на то, что работа тока полностью переходит в теплоту только в случае неподвижных проводников первого рода. Если проходящий ток, кроме нагревания, совершает механическую работу (мотор), то работа, совершенная током (A=UIt), лишь частично переходит в теплоту Q, частично же расходуется на совершение внешней работы (мотор). В этих случаях А больше Q, и связь между U, R и I выражается более сложно, чем в случае неподвижных металлических проводов (надо, например, учитывать влияние электромагнитной индукции в движущихся проводах, гл. XV), причем величина RI составляет лишь часть всей величины U. Таким образом, формула Q=RI2t, выражающая закон Джоуля — Ленца, пригодна для вычисления количества теплоты, выделенного током, во всех случаях. Применение же выражения A=UIt, дающего работу тока, для оценки выделяющейся в проводах теплоты возможно только в тех случаях, когда вся эта работа переходит в теплоту, т. е. когда на рассматриваемом участке цепи происходит нагревание, но не работают моторы и не идут иные процессы, сопровождающиеся совершением работы.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

You are here: