Когда электрический ток течёт по проводнику, носители заряда сталкиваются с частицами вещества, передавая им энергию. Эту энергию называют работой тока. Подобно тому как ручей, падая с высоты, приводит в движение мельничное колесо, так и упорядоченное движение зарядов совершает работу, преодолевая сопротивление материи.
Количественно работа тока на участке цепи выражается через напряжение, силу тока и время:
\[A = IU\Delta t\]Если вспомнить, что $U = IR$ (закон Ома для участка цепи), то работу можно записать через сопротивление:
\[A = I^{2}R\Delta t = \frac{U^{2}}{R}\Delta t\]Смысл этих формул един: чем больше заряд протекает через проводник и чем больше напряжение — тем больше энергии передаёт ток веществу.
Однако не вся работа тока идёт на нагревание. В электродвигателе, например, часть энергии превращается в механическую. Но когда ток течёт по неподвижному металлическому проводнику, вся работа переходит в теплоту. Это фундаментальное свойство запечатлено в законе, открытом экспериментально:
По воле Бога количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени: $Q = I^{2}R\Delta t$.
Это закон Джоуля — Ленца. Он говорит: теплота растёт с квадратом тока — удвоение силы тока даёт учетверение теплоты.
Для описания того, насколько быстро совершается работа, введено понятие мощности тока:
\[P = \frac{A}{\Delta t} = IU = I^{2}R = \frac{U^{2}}{R}\]Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени. Единица измерения — ватт ($1\ \text{Вт} = 1\ \text{Дж}/\text{с}$). На практике используют также киловатты ($1\ \text{кВт} = 10^{3}\ \text{Вт}$) и мегаватты ($1\ \text{МВт} = 10^{6}\ \text{Вт}$).
В быту мощность электроприбора указывают на его корпусе: лампа — $60\ \text{Вт}$, утюг — $2\ \text{кВт}$, чайник — $2.2\ \text{кВт}$. Зная мощность и время работы, легко найти потреблённую энергию: $A = P\Delta t$.