Юный техник 1961-06, страница 76
V -0 F хим ных соударений с ионами решетки кинетическая энергия электронов превратится в тепло. Количество выделившегося тепла будет равно Q=I2Rt. Так как, кроме работы электрических сил и растраты энергии при соударениях, никаких других процессов в проводнике не происходит, то на основании закона сохранения энергии мы можем написать равенство Q=A. В отличие от обычного проводника перемещение электрических зарядов внутри аккумулятора происходит при одновременном действии двух видов сил (рис. 1): сил электрического поля ?эа, создаваемых зарядной станцией, и химических сил hf хим , имеющих противоположное направление. Так как направление-зарядного тока совпадает с направлением электрических сил, то эти силы будут совершать положительную работу, равную по-прежнему A=IVt. Это и будет полная работа, затрачиваемая зарядной станцией на зарядку данного аккумулятора Но теперь эта работа уже не будет превращаться нацело в тепло. Часть ее будет расходоваться на преодоление химических сил и будет превращаться в запас энергии аккумулятора. Значит, равенство Q=A написать уже нельзя, и закон Джоуля-Ленца для данного случая можно применить только лишь в форме Q=I2Rt. Из всех этих рассуждений теперь непосредственно вытекает и полное решение задачи. На зарядку аккумулятора станция затратит работу: A=IVt= 130 дж (t=l сек.) За время t в аккумуляторе выделится количество тепла: Q=I2Rt= 10 дж (t=l сек.) Превратится в запас химической энергии аккумулятора количество энергии, равное N=A—Q=120 дж. То есть доля полезно затраченной энергии составит: N 12 4 = А = 1~3 * 92 Таким образом, ошибка Юры состоит в том, что он механически попытался применять знакомые ему формулы в той области, где их применять нельзя. Он не провел внимательного анализа условий прохождения тока в предложенной ему схеме. И, наконец, он забыл, что все три записи закона Джоуля-Ленца имеют разный физический смысл и что они сохраняют свою равноценность только в некоторых частных случаях. Всегда и без всяких оговорок количество тепла правильно определяет лишь формула Q=I2Rt; полная работа электрических сил всегда определяется соотношением A=IVt, а формула ^ V2 не имеет самостоятельного физического значения, является вспомогательной и справедлива лишь для тех случаев, когда A=Q. Это различие в смысле формул легко и быстро можно понять, если сопоставить ре- Q- 64 |
