Номер 1, страница 34 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 11. Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля - Ленца. Глава 1. Постоянный электрический ток - номер 1, страница 34.

В О П Р О С Ы

1. На что расходуется энергия направленного движения заряженных частиц в проводнике?

На что расходуется энергия направленного движения заряженных частиц в проводнике?

Энергия направленного движения заряженных частиц (электрического тока) в проводнике расходуется в основном на его нагрев. Этот процесс можно объяснить, рассмотрев микроскопическое строение проводника.

В металлических проводниках носителями заряда являются свободные электроны, которые движутся в кристаллической решетке, образованной положительно заряженными ионами. Под действием внешнего электрического поля электроны приобретают направленное движение, образуя электрический ток.

Во время своего направленного движения электроны постоянно сталкиваются с ионами кристаллической решетки. При этих столкновениях электроны передают часть своей кинетической энергии, полученной от электрического поля, ионам решетки.

Получив дополнительную энергию, ионы начинают колебаться с большей амплитудой и интенсивностью. Увеличение средней кинетической энергии колебательного движения ионов решетки означает увеличение внутренней энергии всего проводника. Макроскопически это проявляется в повышении температуры проводника, то есть в его нагревании.

Таким образом, работа электрического поля, затрачиваемая на перемещение зарядов, переходит во внутреннюю энергию проводника. Этот эффект количественно описывается законом Джоуля-Ленца, который гласит, что количество теплоты $Q$, выделяемое в проводнике с током, равно $Q = I^2 \cdot R \cdot t$, где $I$ — сила тока, $R$ — сопротивление проводника, $t$ — время протекания тока.

Ответ: Энергия направленного движения заряженных частиц в проводнике расходуется на столкновения с ионами кристаллической решетки, в результате чего эта энергия преобразуется во внутреннюю энергию проводника, что приводит к его нагреванию.