 | Джоуля-Ленца закон |  |
Выделение тепла при прохождении электрического тока на участке электрической цепи с конечным сопротивленим при отсутствии в нём химических превращений
Анимация Описание Рассмотрим произвольный участок цепи постоянного тока, к концам которого приложено напряжение U. За время t через каждое сечение проводника проходит заряд: q = IЧt. Это равносильно тому, что заряд IЧt переносится за время t из одного конца проводника в другой. При этом силы электростатического поля и сторонние силы, действующие на данном участке, совершают работу: A = UЧIЧt. В случае, когда проводник неподвижен и химических превращений в нём не совершается, работа тока затрачивается на увеличение внутренней энергии проводника, в результате чего проводник нагревается. При протекании тока в проводнике выделяется тепло:  .
Это соотношение было установлено Джоулем и, независимо от него, Ленцем и носит название закона Джоуля-Ленца (интегральная форма). Если сила тока изменяется со временем, то количество тепла, выделяющееся за время t, вычисляется по формуле:  .
От формулы, определяющей тепло, выделившееся во всём проводнике, можно перейти к выражению, характеризующему выделение тепла в различных местах проводника. Удельной мощностью тока w называется количество тепла, выделившееся в единице объёма проводника за единицу времени:  .
Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме - удельная мощность тока равна скалярному произведению векторов плотности тока и напряженности электрического поля:  ,
где s - удельная проводимость; r - удельное сопротивление среды. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме носит совершенно общий характер, т. е. не зависит от природы сил, возбуждающих электрический ток. Закон Джоуля-Ленца, как показывает опыт, справедлив и для электролитов и для полупроводников. Временные характеристики Время инициации (log to от -3 до -1); Время существования (log tc от 13 до 15); Время деградации (log td от -3 до -1); Время оптимального проявления (log tk от -2 до 1). Диаграмма: 
Технические реализации эффекта Лампочка накаливания В качестве примера технической реализации явления Джоуля-Ленца на рис. 1 изображена лампочка накаливания. Лампочка накаливания 
рис. 1 Применение эффекта Тепловое действие тока находит широкое применение в технике. В1873 г. русский инженер А. Н. Лодыгин (1847-1923) впервые использовал тепловое действие тока для устройства электрического освещения (лампа накаливания). На нагревании проводников электрическим током основано действие электрических муфельных печей, электрической дуги (открыта в 1802 русским инженером В. В. Петровым (1761-1834)), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов и т. д. Литература  1. Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высшая школа, 1990.
2. Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1978.- Т.2. |