Работа электрического тока. Закон Джоуля – Ленца

• Работа электрического тока — это работа, совершаемая электрическим полем при протекании тока по однородному участку цепи:

$\mathrm{\Delta }𝐴=\left({\mathrm{\phi }}_1{- \mathrm{\phi }}_2\right)\mathrm{\Delta }𝑞=𝑈𝐼\mathrm{\Delta }𝑡.$

• Закон Джоуля – Ленца. Работа $\mathrm{\Delta }𝐴$ электрического тока $𝐼$, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением $𝑅,$ преобразуется в тепло $\mathrm{\Delta }𝑄$, выделяющееся на проводнике:

$\mathrm{\Delta }𝑄=\mathrm{\Delta }𝐴=𝑅{𝐼}^2\mathrm{\Delta }𝑡.$

• Мощность $𝑷$ электрического тока равна отношению работы тока $\mathrm{\Delta }𝐴$ к интервалу времени $\mathrm{\Delta }𝑡,$ за которое эта работа была совершена:

$𝑃=\frac{\mathrm{\Delta }𝐴}{\mathrm{\Delta }𝑡}=𝑈𝐼.$

• Работа электрического тока в СИ измеряется в джоулях (Дж), мощность — в ваттах (Вт).

• При протекании электрического тока по замкнутой цепи работа сторонних сил ${\mathrm{\Delta }𝐴}_{ст}$ преобразуется в тепло, выделяющееся во внешней цепи $\mathrm{\Delta }𝑄$ и внутри источника ${\mathrm{\Delta }𝑄}_{ист}:$

$\mathrm{\Delta }𝑄+{\mathrm{\Delta }𝑄}_{ист}={\mathrm{\Delta }𝐴}_{ст}=ℰ𝐼𝛥𝑡.$

• Полная мощность источника равна

${𝑃}_{ист}=ℰ𝐼=\frac{{ℰ}^2}{𝑅+𝑟}.$

• Во внешней цепи выделяется мощность

$𝑃=ℰ𝐼-𝑟{𝐼}^2=\frac{{ℰ}^2𝑅}{{\left(𝑅+𝑟\right)}^2}.$

• Коэффициент полезного действия источника равен

$\mathrm{\eta }=\frac{𝑃}{{𝑃}_{ист}}=\frac{𝑅}{𝑅+𝑟}.$