Закон Джоуля - Ленца как следствие закона сохранения энергии

Question

Нужна помощь с вопросом к зачету.
Доказать, что закон Джоуля - Ленца является следствием закона сохранения энергии

Answer 1

Да, тяжело нынче учиться. Закон Джоуля-Ленца не есть следствие закона сохранения энергии, это он и есть применительно к тепловому действию электрического тока.
Стационарный процесс. По проводнику протекает электрический ток. При этом проводник выделяет за время t количество тепла Q. Сколько пришло - столько ушло (стационарный процесс! ) . А пришло U*I*t.
Отсюда Q = U*I*t.
Или в мощностях dQ/dt = U*I.
Возможно, в ваших конспектах как-то закидон от вашего преподавателя, но тут наука бессильна.

Answer 2

закон Джоуля-Ленца никаким боком не следствие закона сохранения энергии, он - экспериментальная зависимость.

а вот закон сохранения энергия - закон эмпирический, то есть обнаруженный на каких-то уже известных явлениях и в дальнейшем расширявшийся по мере обнаружения новых законов и явлений.

В самом деле Ленц открыл, что выделяемое тепло описывается вот такой формулой - и все. Никакой связи тока и энергии до него не знали

Answer 3

Следуя постулату Тугеус Владимир "К закону сохранения энергии можно "притянуть" что угодно" (см выше) , попробуем.
Есть некий проводник, разность потенциалов, на котором составляет U, а сило тока через него - I.
Сила тока - это произведение электронного заряда на количество электронов, проходящих через любое сечение проводника в единицу времени. (I=еN/t) . По мере движения от отрицательного полюса к положительному плотность электроном снижается пропорционально снижению отрицательного значения потенциала в выбранном сечении (относительно электрически положительного конца проводника) . Значит при движении электронов в проводнике всегда есть процесс их ускорения (положительного, или отрицательного - в зависимости от выбранной системы отсчёта) Вот изменение кинетической энергии электронов и является совершённой работой!
Эта работа совершается одновременно над офигенным количеством электронов во всей толще и по всей длине проводника.
. Простите, мне лень дальше писать. нужно привлечь только ещё массу единичного электрона, напряжённость электрического поля по длине и все несущественные константы сократятся. Останется только Q = U*I*t. Я просто устал больше букв писать - думаю, что сами разберётесь.