Тұрақты токтың жұмысы және қуаты

Тұрақты ток кезінде зарядталған бөлшектердің бағытталған қозғалысының орташа жылдамдығы тұрақты, ал оларға электр өрісі күшпен әсер етеді де бұл жағдайда бөлшектердің қозғалуы негізінде күші жылдамдыққа пропорционал «сұйық үйкеліс» болады да, оны өріс күші арқылы жеңуге тура келеді. Бұл кезде бағытталған қозғалыстағы зарядты бөлшектер мен тәртіпсіз қозғалыстағы бейтарап бөлшектер ( мысалы, сұйық немесе газ молекулалары) немесе металдағы, шала өткізгіштегі өзінің тепе – теңдік қалпының айналасында ретсіз тербелісте болатын кристалл торының иондары арасында энергия алмасу жүреді.

Міне осының нәтижесінде ток жүрген кезде өткізгіштер қызады. Осындай көлем бірлігінде бөлінетін энергия қуаты P₀ зарядты бөлшекке әсер етуші күшпен, оның жылдамдығымен және концентрациясымен сипатталады. Біртекті зарядтар ғана бар деп қарастырсақ, былай жазуға болады:

(3.11)

Бүкіл өткізгіш бойында бөлінетін энергия қуаты мынаған тең:

Сонымен, және Джоуль – Ленц (Джоуль – Джеймс Прескотт 1818 – 1889 жж., ағылшын физигі; Ленц Эмилий Христианович 1804 – 1865 жж., орыс физигі) бұл заңды бұлар бір – біріне байланыссыз қатар ашқан, заңның дифференциалды және интегралды формасы болып табылады.

Жоғарыда айтылған Ом заңын пайдаланып, қуат пен энергия үшін мынадай өрнектер алуға болады:

(3.13)

(3.14)

мұндағы - токтың ағу уақыты. - шамасы өткізгіштегі зарядтардың орын ауыстыруға кеткен жұмысы,ол ақырында толығымен өткізгішті қыздыруға шығындалады екен. Бірақ, егер токтың жүруі басқа бір қосымша жұмыс атқарумен (мысалы, тізбекте механикалық қуаты электрқозғалтқыш болса, онда

Қатты денелердегі, сұйықтардағы ток тасымалдаушы бөлшектердің бағытталған қозғалысының орташа жылдамдықтары аз болады. Бұл өткізгіштің қызуына байланысты олардағы ток тығыздығының шектелуі, яғни аз шамада болуына байланысты. Мысалы, металл үшін ток тығыздығының шамасы айтарлықтай көп болып табылады. Металдың өткізгіштігі ондағы өткізгіштік еркін электрондармен қамтамасыз етіледі, олардың концентрациясы шамамен атомдар концентрациясына тең: .