Постоянный электрический ток в металлах. Выражение закона Ома в различных формах. Закон Джоуля – Ленца
В случае однородного проводника , где φ1 – φ2 – разность потенциалов, приложенная к проводнику.
В случае неоднородного проводника .
Знак эдс в законе Ома берется со знаком +, если она способствует протеканию тока (движению положительных зарядов от 1 к 2).
В случае замкнутой цепи φ1–φ2 = 0, и .
Закон Ома в дифференциальной форме
, или .
Так как
, то .
На неоднородном участке проводника кроме электростатических сил действуют и сторонние силы, также приводящие к упорядоченному движению носителей заряда. В этом случае – закон Ома в дифференциальной форме для неоднородного участка цепи.
Работа, совершаемая на произвольном участке цепи постоянного тока силами электростатического поля и сторонними силами, равна:
A = Uq = UIt.
Если проводник неподвижен и химических превращений в нем не происходит, то работа электрического тока затрачивается на увеличение внутренней энергии проводника, в результате чего проводник нагревается. При этом говорится, что при протекании тока в проводнике выделяется теплота
Q = UIt, или Q = I2Rt.
Это соотношение описывает закон Джоуля-Ленца.
В случае переменного тока (если сила тока изменяется со временем) количество теплоты, выделяющееся за время t, равно
.
Закон Джоуля-Ленца был установлен для однородного участка цепи, однако он справедлив и для неоднородного участка при условии, что действующие в нем сторонние силы имеют нехимическое происхождение.