§ 6.4. Работа и мощность тока

Рассматривая механизм электропроводности металлов, мы получили формулу (6.2.2). Применим ее к однородному проводнику длиной l и площадью сечения S. Вычислим количество тепла, выделяемое в этом проводнике током I за время t: Q=Q_удVt=jЕlSt=UIt. Мы получили хорошо известную из школьного курса физики формулу закона Джоуля-Ленца. Источником тепла является работа тока. В рассматриваемом нами случае проводник неподвижен, в нем не происходит химических превращений, так что работа тока целиком идет на увеличение внутренней энергии проводника.

Используя закон Ома для однородного участка цепи, приведем разные формулы работы постоянного тока:

A=IUt=I ²Rt = (6.4.1)

Учитывал, что мощность равна работе в единицу времени, получили формулы мощности постоянного тока:

P=IU=I ²R = (6.4.2)

Глава 7. Магнитное поле тока

§ 7.1 Магнитное взаимодействие. Магнитное поле

1. Опыт показывает¹⁶, что два параллельных проводника притягиваются, если токи в них текут в одном направлении, и отталкиваются, если токи направлены в противоположные стороны (рис.26). Эти же проводники без токов никак не реагируют друг на друга.

Рис. 26

Проводники являются электрически нейтральными телами, отрицательный заряд электронных оболочек атомов компенсирует положительный заряд их ядер. Ток в нем создается упорядоченным движением носителей внутри проводника, при этом суммарный электрический заряд проводника по-прежнему равен нулю. Отмеченное взаимодействие проводников с током нельзя объяснить кулоновскими силами.

Еще один опыт – проводник с током оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку. Вблизи прямолинейного тока магнитная стрелка устанавливается поперек проводника, при изменении направления тока на противоположное, стрелка поворачивается на 180⁰. Впервые на это явление обратил внимание Эрстед (1820 г.), именно этот его опыт продемонстрировал связь электричества и магнетизма и явился началом построения теории электромагнитных явлений.

2. Между движущимися электрическими зарядами (токами) возникает дополнительное взаимодействие. Оно называется магнитным и осуществляется магнитным полем. Движущийся электрический заряд изменяет свойства окружающего его пространства, создавая вокруг себя не только электрическое, но и магнитное поле. В отличие от электростатического поля магнитное поле действует только на движущиеся в нем «чужие» электрические заряды. Магнитное поле обнаруживает себя также действием на проводники с током и постоянные магниты¹⁷. Силовая характеристика магнитного поля называется магнитной индукцией . В СИ магнитную индукцию измеряют в тесла (Тл). Магнитное поле известно, если известен вектор в каждой его точке. Как и электрическое поле, магнитное поле можно изображать силовыми линиями. В магнитном поле это линии магнитной индукции: С помощью железных опилок (миниатюрных магнитных стрелок) силовые линии магнитного поля можно визуализировать. Направление вектора магнитной индукции в данной точке указывает касательная к силовой линии, густота силовых линий вблизи этой точки равна (пропорциональна) модулю магнитной индукции.

Помимо есть еще одна взаимосвязанная с ним дополнительная характеристика: напряженность магнитного поля . В СИ напряженность магнитного поля измеряют в амперах на метр (А/м). В вакууме , ₀ – магнитная постоянная, в СИ ₀=4^.10⁷Гн/м. В веществе , где  - магнитная проницаемость вещества, безразмерная величина.