16. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.

Работу сил электрического поля, по перемещению заряда вдоль цепи, называют работой тока. Работа А электри­ческого поля или работа электрического тока на участке цепи с электрическим сопротивлением R за время t равна

A = IU t =I²Rt= (U²/R)t

Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена: N=A/t

Работа электрического тока выражается в Джоулях, мощность - в Ваттах.

Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводников с током:

Q = A = I² R t

Закон был экспериментально установлен английским ученым Джеймсом Джоулем 1818 - 1889 и русским ученым Эмилием Христиановичем Ленцем 1804 - 1865, поэтому носит название закона Джоуля-Ленца.

Количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, прямо пропорцио­нально сопротивлению проводника, квадрату силы тока в нем и времени прохождения тока.

18. Электрический ток в металлах.

Металлы- хорошие проводники., поэтому для создания в них электрического тока достаточно создать электриче­ское поле. Ток в металлах создают свободные электроны, которые образуются при образовании кристаллической ре­шетки.

Описывают ток в металле законы Ома

Закон ОМА для участка цепи. I= U/R

Сила тока в цепи пропорциональна напряжению на концах участка цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Закон Ома для полной цепи. I = ε / ( R + r)

Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно про­порциональна сумме электрических сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи.

Сопротивление зависит от материала Электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади S поперечного сечения:

ρ L

R = S

Сопротивление проводника связано с температурой - при повышении температуры сопротивление проводника тоже увеличивается. R = Ro (1 + α t )

Где Ro - сопротивление данного проводника при 0^оС; α - температурный коэффициент сопротивления вещества. (характеризует зависимость изменения сопротивления при изменении температуры)

При прохождении тока по металлу вокруг него возникает магнитное поле, и проводник нагревается. То используют для создания больших электромагнитов, и нагревательных приборов.

19. Электрический ток в электролитах. Электролиз. Законы Фарадея для электролиза.

Электролитами называются вещества растворы или расплавы которых проводят электрический ток.

К электролитам относятся соли, кислоты и щелочи.

Для того чтобы в электролите возникли свободные заряды , необходимо его растворить или расплавить.

Электролитическая диссоциация – это распад молекул электролита на ионы под действием растворителя. При этом образуются положительные и отрицательные ионы, которые и являются носителями тока в электролитах.

Процесс прохождения электрического тока через электролит, сопровождающийся химическими превращениями и выделением чистого вещества на электродах, называется электролизом.

П ри электролизе положительные ионы вещества движутся к отрицательному электроду (катоду) , а отрицательные к положительному (аноду). Попадая на электрод они либо отдают избыточные электроны, либо приобретают недо­стающие, и образуют нейтральные соединения.

Закон Фарадея для электролиза: m = k q = k IΔ t

Масса чистого вещества, выделившегося на электроде в результате электро­лиза, прямо пропорциональна количеству электричества протекающего через раствор.

где k - коэффициент пропорциональности - электрохимический эквивалент вещества.

Использование электролиза в технике : с помощью электролиза получают из расплавленной руды легкие металлы, которые реагируют с водой и из растворов не выделяются. С помощью электролиза производят покрытие металли­ческих предметов тонким слоем другого металла. С помощью электролиза можно получать металлические рельеф­ные копии. Электролиз активно используется в гальванических элементах.