21. Prąd elektryczny
• Spis treści  
• Obwody prądu stałego  
•   Prawo Ohma

21.3 Praca i moc prądu, straty cieplne

  Na rysunku 21.5 pokazany jest najprostszy obwód elektryczny składający się ze źródła prądu (np. baterii) oraz z dowolnego odbiornika energii elektrycznej takiego jak żarówka, grzejnik, silnik elektryczny, komputer itp.

 Rys. 21.5. Prąd I z baterii płynie przez odbiornik energii elektrycznej

Jeżeli przez odbiornik przepływa prąd o natężeniu I, a napięcie na odbiorniku wynosi U to zmiana energii potencjalnej ładunku dq przepływającego przez odbiornik (od punktu A do B) wynosi

Dzieląc obie strony równania przez dt otrzymujemy wzór, który przedstawia szybkość zmian energii elektrycznej

czyli moc prądu elektrycznego

Energia potencjalna ładunku przepływającego przez odbiornik maleje bo potencjał punktu A (połączonego z dodatnim biegunem baterii) jest wyższy niż punktu B (połączonego z ujemnym biegunem baterii). Ta tracona energia jest przekształcana w inny rodzaj energii w zależności od typu odbiornika.

Straty cieplne

Jeżeli mamy do czynienia z odbiornikiem energii zawierającym tylko opornik (np. grzejnik) to cała energia stracona przez ładunek dq poruszający się przy napięciu U wydziela się w oporniku w postaci energii cieplnej. Elektrony przewodnictwa poruszając się w przewodniku zderzają się z atomami (jonami) przewodnika i tracą energię (którą uzyskały w polu elektrycznym) co objawia się wzrostem temperatury opornika.

Korzystając z prawa Ohma możemy równanie (21.16) zapisać w postaci

Równania (21.17) opisują przemianę energii elektrycznej na energię cieplną, którą nazywamy ciepłem Joule'a .