Работа электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца
«Работа электрического тока» — исторически закрепившееся и очень неудачное название для описания ситуации, в которой заряженные частицы движутся сквозь неподвижную проводящую среду под действием сил электрического поля и сил сопротивления среды. Положительную работу, которую и называют (неудачно) «работой электрического тока», при этом совершают силы, действующие на заряды со стороны электрического поля, а отрицательную работу совершают силы сопротивления, действующие на те же заряженные частицы со стороны среды.

Суммарная работа всех сил равна нулю, так как каждая заряженная частица движется с постоянной и весьма малой скоростью и, следовательно, ее кинетическая энергия не меняется.

Работа сил электрического поля в этой ситуации переходит в тепловую энергию среды. Если в выражении для работы А выделить произведение Sl — объем проводника, то в единице объема проводника за единицу времени при протекании тока выделяется тепловая мощность, равная nVEq.

Закон Джоуля-Ленца устанавливает связь между выделившимся количеством теплоты Q, током I и напряжением U.

Отношение A/t =IU — это мощность, которую (тоже неудачно) называют мощностью тока.

Если скорость упорядоченного движения свободных зарядов V пропорциональна величине напряженности электрического поля Е, , то величина тока пропорциональна напряжению , где . Это так называемое электрическое сопротивление проводника.

Правило Ленца

Правило Ленца относится к ситуации, когда магнитный поток через контур, вдоль которого проложен проводник, изменяется со временем. Правило устанавливает знак индукционного тока. Свободные заряды в проводнике приходят в движение в таком направлении, что создаваемое этим движением зарядов магнитное поле уменьшает изменение магнитного потока, которое и послужило причиной возникновения этого движения зарядов.

Закон Ленца:

Индукционный ток, вызванный ЭДС электромагнитной индукции, во всех случаях имеет такой знак, что его действие противоположно действию причины, вызвавшей этот ток.