Работа и мощность электрического тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи

Рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U. За время dt через его сечение переносится заряд dq = Jdt. При перемещении заряда полем совершается (согласно (2.8) и закону Ома) работа тока

. (4.18)

Соответственно мощность тока

. (4.19)

Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и по закону сохранения энергии

dQ = dA, (4.20)

то есть согласно (4.18) получим

. (4.21)

Это выражение представляет собой экспериментально установленный закон Джоуля – Ленца¹.

[1] Ленц Э. Х.. (1804 – 1865), русский физик, член Петербургской Академии наук

Тепловое действие тока находит широкое применение в технике: лампы накаливания, электрические муфельные печи, электрическая дуга, контактная электросварка, бытовые электронагревательные приборы и т.д.

Теперь рассмотрим неоднородный участок цепи, где на участке "1÷2" действует ЭДС источника с внутренним сопротивлением " r ". На концах участка приложена разность потенциалов () и он включает в себя внешнее сопротивлении R. Если участок неподвижен, то работа А ₁₂ всех сил (сторонних и электростатических), совершаемая над носителями тока, равна теплоте выделяющейся на участке в соответствии с (4.10, 4.18, 4.21), т.е.

,

oткудa пoлучим

. (4.22)

Это выражение представляет собой закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме (обобщенный закон Ома). Если на данном участке цепи источник тока отсутствует (), то (4.22) преобразуется в закон Ома для однородного участка цепи: . Если же электрическая цепь замкнута, то есть выбранные точки "1" и "2" совпадают () = 0 и тогда из (4.22) получится закон Ома для замкнутой цепи

. (4.23)

Если цепь разомкнута, и ток в ней отсутствует (J = 0), то (4.22) дает , то есть ЭДС, действующая в разомкнутой цепи, равна разности потенциалов на ее концах. Таким образом, что бы определить ЭДС источника тока, надо измерить разность потенциалов на его клеммах при разомкнутой цепи.

К началу

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: