§ 53 Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля — Ленца
Ниже изображены электроприборы (потребители электрического тока): утюг, электроплитка, электрическая лампа, электрическая дрель, электрический чайник, паяльник
Какой прибор не вписывается в общий ряд ? Чем вы руководствуетесь совершая выбор ? Какое действие электрического тока проявляется в данных приборах ?
Тепловое. Они преобразуют электрическую энергию в энергию тепловую — это нагревательные приборы). Все эти проводники нагреваются электрическим током. Поэтому тема урока и называется «Нагревание проводников электрическим током» и «закон Джоуля-Ленца»
Почему проводники вообще нагреваются от электрического тока ? 
Рассмотрим на примере движения одного электрона по проводнику. Электрический ток в металлическом проводнике — это упорядоченное движение электронов. Провод — это кристалл из ионов, поэтому электронам приходится «течь» между ионами, постоянно наталкиваясь на них. При этом часть кинетической энергии электроны передают ионам, заставляя их колебаться сильнее. Кинетическая энергия ионов увеличивается, следовательно увеличивается внутренняя энергия проводника, и следовательно его температура. А это значит, что проводник нагревается.
*Кинетическая энергия – это энергия, которую имеет движущееся тело. Чем быстрее оно движется, тем больше у него кинетической энергии. Неподвижное тело кинетической энергии не имеет.
Затем проводник отдает тепловую энергию окружающим телам путем теплопередачи.
От каких величин зависит нагревание проводника ?
Многочисленные опыты показывают, что чем больше сила тока в проводнике, тем и количество теплоты выделившееся в проводнике будет больше. Значит нагревание проводника зависит от силы тока (I). Но не только сила тока отвечает за то, что выделяется большое количество теплоты. Был проведен эксперимент: были взяты 3 проводника одинаковой длины и площади поперечного сечения, но из разного вещества. Все проводники соединены между собой последовательно. Следовательно, сила тока на всех участках цепи одинаково. Но при включении в цепь все 3 проводника выделили разное количество теплоты.
Следовательно, количество теплоты зависит не только от силы тока, но и от того, из какого вещества изготовлен проводник. Точнее от электрического сопротивления проводника (R). Чтобы проводник нагревался сильнее, он должен обладать большим удельным сопротивлением.
Вывод: Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике и от его электрического сопротивления.
Мы с вами выяснили, что любой проводник, по которому идёт электрический ток, нагревается. К этому выводу впервые пришли независимо друг от друга англичанин Джеймс Прескотт Джоуль и русский ученый Эмилий Христианович Ленц.
В неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи. Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока
На предыдущих уроках мы выяснили, что работа тока вычисляется по формуле:
A=UIt
Соответственно Q=A → Q=UIt
А как мы знаем, что напряжение это сила тока умноженная на сопротивление U=IR, подставив это в формулу выше, то получим.
Q=I2Rt
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени