2014-02-13
654
Рассмотрим однородный проводник, к которому приложено напряжение 
. За время 
через сечение проводника переносится заряд 
. Так как ток представляет собой перемещения заряда 
под действием электрического поля, то работа тока равна
. (1)
Если сопротивление проводника 
, то используя закон Ома получим
. (2)
Из (1) и (2) следует, что мощность тока
(3)
Выражения (3) справедливы как для переменного, так и для постоянного тока, причем для переменного тока этими формулами определяется мгновенное значение мощности.
Если сила тока выражается в амперах, напряжение - в вольтах, сопротивление – в омах, то работа тока выражается в джоулях, а мощность – в ваттах
Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и по закону сохранения энергии
. (4)
Таким образом, используя выражения (1) и (2), получим
. (5)
Выражение (5) представляет собой закон Джоуля-Ленца, экспериментально установленный независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Х.Ленцем.
Выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем 
, сопротивление которого
По закону Джоуля – Ленца, за время в этом объеме выделится теплота
.
Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называется удельной тепловой мощностью тока. Она равна
. (6)
Используя дифференциальную форму закона Ома 
и соотношение 
, получим
. (7)
Формулы (6) и (7) являются обобщенным выражением закона Джоуля- Ленца в дифференциальной форме, пригодным для любого проводника для постоянного и переменного тока.
Тепловое действие тока находит широкое применение в технике, которое началось с изобретения в 1873 г. Русским инженером А.Н. Лодыгиным (1847-1923) лампы накаливания. На нагревании проводников электрическим током основано действие электрических муфельных печей, электрической дуги (открыта русским инженером В.В. Петровым (1761-1834), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов.
