Проводник нагревается, если по нему протекает электрический ток. Джоуль и Ленц установили, что количество выделившегося тепла Q = I
Rt, (28)
где I - ток, R – сопротивление проводника, t - время протекания тока. Легко доказать, что
Q = IRt = UIt = U 2
t/R = qU, (29)
где q = It - электрический заряд.
Если ток изменяется со временем (т. е. в случае непостоянного тока), то
Q = 
= 
, (30)
где i – мгновенное значение тока.
Нагревание проводника происходит за счет работы, совершаемой силами электрического поля над носителями заряда. Эта работа
A = qU = UIt =IRt = Ut / R . (31)
Работа А, энергия W , количество тепла Q в СИ измеряются в Дж.
Так как мощность характеризует работу, совершаемую в единицу времени, т.е. Р = 
, то
P = UI = IR = U/ R . (32)
Мощность в СИ измеряется в ваттах: 1 Вт = 1 Дж / 1 с; откуда 1 Дж = 1 Втс;
3600 Дж = 1Вт час, 3,6 •10
Дж = 1 кВт час.
Формулы (31) и (32) позволяют рассчитать полезную работу и полезную мощность. Затраченная работа и мощность определяется по формулам
A
= q
= It = I (R + r)t = 
t. (33)
P
= 
=
I = I (R + r) = . (34)
Отношение полезной работы (мощности) к затраченной характеризует КПД источника
= 
= 
= 
. (35)
Из (35) следует, что при R® 0,h® 0; при R® ¥, h®1.Но при R
ток I 0 и поэтому А 0 и Р 0.
Определим величину R , при котором выделится максимальная мощность. Легко показать, что это наступает при R = r, тогда PMAКС=IR =
=
, (36)
КПД в этом случае будет 50%.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему