Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.

Прохождение электрического тока по проводнику представляет собой процесс упорядоченного движения зарядов в электрическом поле, существующем в проводнике. При этом силы электрического поля, действующие на заряды, совершают работу. Назовем эту работу "работой тока" (Aэл.) и рассчитаем ее на участке цепи 1-2, содержащем сопротивление R (см. рисунок).



Из электростатики известно, что Aэл. = q*(f1 - f2).
В темах 1 и 2 раздела “постоянный ток” показано, что
q = I*t;     U = I*R;      U = f1 - f2

где
t - время прохождения тока,
q - заряд, прошедший от точки с потенциалом f1 до точки с потенциалом f2.

Следовательно, работу тока можно вычислить с помощью следующего соотношения:
Aэл. = I*U*t = I2*R*t = U2*t/R .

Мощностью (Nэл.) называется работа, совершаемая током за единицу времени:
Nэл. = Aэл./t .

Следовательно,
Nэл. = I*U = I2*R = U2/R

Мощность электрического тока на опыте определяется с помощью амперметра и вольтметра или специального прибора – ваттметра.
Закон Джоуля-Ленца

Если по активному сопротивлению (проводнику) течет постоянный ток, то работа тока на этом участке идет на преобразование электрической энергии во внутреннюю. Увеличение внутренней энергии проводника приводит к повышению его температуры (проводник нагревается).
По закону сохранения энергии количество теплоты (Q), выделяющееся в проводнике при прохождении электрического тока, равно работе тока: Q = Aэл.
Следовательно,
Q = I*U*t = I2*R*t = U2*t/R .

Эта формула - закон Джоуля-Ленца для однородного участка цепи.