Замечание. Экспериментальный факт – выделение тепла проводником, по которому протекает ток.

7.4. Закон Джоуля (1841 г) и Ленца (1842 г).

Экспериментальный факт – выделение тепла проводником, по которому протекает ток.

Представим себе кусок проволоки и рассмотрим два его сечения (см. рисунок). По проводнику течет ток I. За время dt через сечения проводника протекает заряд dq = Idt. Такой заряд за dt входит в сечение 1 и такой же (в силу условия стационарности) выходит из сечения 2.

Ток постоянный, и распределение заряда по проводнику не изменяется, поэтому процесс эквивалентен переносу заряда dq из сечения 1 в сечение 2.

Тогда элементарная работа сил электрического поля по переносу заряда из 1 в 2 может быть найдена так:

.

Если проводник неподвижен и в нем нет химических реакций, то за счет этой работы электроны получают дополнительную кинетическую энергию, которую теряют при столкновении с атомами в узлах кристаллических решеток проводника, и проводник нагревается. Тогда этот баланс энергий можно записать следующим образом:

,

где - тепловая мощность, т.е. тепловая энергия, которая выделяется в единицу времени, точка над Q означает производную по времени. Подставив в последнюю формулу выражение, полученное нами для dA, получим:

, или

.-закон Джоуля и Ленца

Демонстрация опыта

Закон Джоуля-Ленца