17.4. Применение закона Джоуля – Ленца

При постоянном токе в цепи тепло, выделяющееся на сопротивлении, пропорционально его величине.

В этом случае применяется закон Джоуля - Ленца в виде

Q = IRt.

При последовательном соединении сопротивлений R₁ и R₂ через оба сопротивления течет одинаковый ток.

Если сопротивление (рис. 17.1), то количество тепла , выделяющееся в проводнике сопротивлением R₁

больше, чем количество тепла , выделяющееся в проводнике сопротивлением

На обоих сопротивлениях выделится количество теплоты:

(17.26)

Рис. 17.1.

И

190

з уравнения (17.26) следует, что при последовательном соединении сопротивлений, полное сопротивление участка цепи равно сумме отдельных сопротивлений:

При постоянном напряжении тепло, выделяющееся в проводнике, обратно пропорционально его сопротивлению.

В этом случае закон Джоуля - Ленца применяется в виде

Рис. 17.2.

При параллельном соединении сопротивлений напряжение одинаково на обоих сопротивлениях. При условии, что (рис. 17.2), количество тепла выделяющееся в проводнике сопротивлением R меньше, чем количество тепла , выделяющееся в проводнике сопротивлением

Количество тепла, выделяющееся на обоих сопротивлениях:

(17.27)

При параллельном соединении сопротивлений величина, обратная полному сопротивлению данного участка цепи, равна сумме обратных величин отдельных сопротивлений:

Контрольные вопросы:

1. Работа электрического тока. Мощность электрического тока.

2. Различные формы закона Джоуля - Ленца. Закон Джоуля - Ленца для участка цепи.

3. Удельная мощность электрического тока. Дифференциальная форма закона Джоуля - Ленца.

4. Применение закона Джоуля - Ленца в случае последовательного и параллельного соединения потребителей электрического тока.

Глава 18. Релятивистская кинематика

18.1. Теория относительности Эйнштейна

Механический принцип относительности Галилея рассматривался нами ранее. Согласно этому принципу все законы механики имеют один и тот же вид в различных инерциальных системах отсчета. Масса тела считалась величиной, не зависящей от скорости.

В 1905 году А.Эйнштейн внес изменения в законы механики. Он предположил, что масса тела возрастает со скоростью V

(18.1)

где - масса покоя, т.е. масса неподвижного тела; с - скорость света, .

Эйнштейн Альберт (1879 – 1955), немецкий физик-теоретик, родился в Ульме (ФРГ), окончил Цюрихский политехникум. Создатель специальной и общей теорий относительности. Открыл закон взаимосвязи массы и энергии (Е = mc ). Объяснил явление фотоэффекта (закон Эйнштейна для фотоэффекта), разработал первую квантовую теорию теплоемкости тел. Создал квантовую статистику частиц (статистика Бозе - Эйнштейна).

При малых скоростях, , изменение массы со скоростью мало и поэтому справедливы законы классической механики. В результате изучения явлений электричества, магнетизма и оптики Максвелл создал в конце XIX века свои гениальные уравнения электромагнитного поля, справедливость которых доказана опытом и подтверждается в современных физических экспериментах.

Максвелл Джеймс Клерк (1831 - 1879), английский физик, родился в Эдинбурге, учился в Эдинбургском и Кембриджском ун-те. Работы посвящены электродинамике, молекулярной физике, общей статистике, механике, теории упругости. Установил статистический закон распределения молекул по скоростям (распределение Максвелла), создал теорию электромагнитного поля (уравнения Максвелла).

В 1890 г. Герц записал уравнение электродинамики движущихся тел. Он обнаружил, что если выбрать систему отсчета, связанную с движущимся телом, то для электромагнитного поля в этой системе справедливы уравнения Максвелла. При переходе к подвижной системе отсчета справедливыми оказывались уравнения, отличные от уравнений Максвелла. Следовательно, уравнения Максвелла не подчиняются принципу относительности Галилея, их вид изменяется при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую. Поскольку данные опытов показывали, что уравнения Максвелла справедливы во всех инерциальных системах, то Лоренц нашел такие преобразования координат и времени, которые оставляли бы инвариантными уравнения Максвелла.

Герц Генрих Рудольф (1857 – 1894), немецкий физик, родился в Гамбурге, окончил Берлинский ун-т. Работы относятся к электродинамике и механике. Предложил конструкцию генератора электромагнитных колебаний (вибратор Герца) и метод их обнаружения (резонатор Герца). Экспериментально доказал существование электромагнитных волн.