1 1
1

Тепловое действие тока

Электроны, ускоренные электрическим полем, проходя через металлическую кристаллическую решетку проводника, сталкиваются с положительными ионами решетки и при этом передают им всю свою кинетическую энергию. В результате этого скорость движения ионов увеличивается, а, значит, увеличивается внутренняя энергия проводника, то есть он нагревется.

Механизм теплового действия тока на молекулярном уровне показан на следующей записи.

Для участка цепи, содержащего проводник сопротивлением R, закон Ома  гласит, что

где I - сила тока, текущего по проводнику. По сути дела в этом уравнении заложено энергетическое соотношение для участка цепи, так как разность потенциалов  ?  - это работа, совершенная электрическим полем над единичным зарядом. Если же за время  через сопротивление Rпротечет заряд  , то электрическое поле совершит над зарядом работу

Эта работа согласно закону сохранения должна перейти в энергию. Вид энергии можно установить лишь, привлекая для этого атомно-молекулярное представление о строении проводников. С точки зрения атомно-молекулярного строения твердых тел свободные электроны в проводнике под действием электрического поля приобретают дополнительную кинетическую энергию, которую отдают при столкновении атомам или ионам кристаллической решетки. Энергия хаотических колебаний ионов или атомов около положения равновесия возрастает. В результате чего возрастает и внутренняя энергия проводника. Температура проводника при этом также возрастает.
Исторически сложилось, что о таком действии протекающего тока
принято говорить как о выделении тепла в проводнике под воздействием тока. Величина Q,выделившегося тепла, равна работе электрического поля

Часто рост температуры проводников прекращается вследствие теплообмена с окружающей средой. В этом случае все тепло, выделившееся в проводнике, уходит во внешнюю среду. Это свойство тока используют и для других целей, например, плавления.
Закон, определяющий количество выделившегося в проводнике тепла при протекании по нему тока, называют законом Джоуля- Ленца, по имени двух ученых, независимо его открывших.