Меню

Количество теплоты выделяемое проводником с током за некоторый промежуток времени формула

Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–Ленца

Разделы: Физика

Задачи урока: осмыслить применение изученных физических величин и связывающих их величин.

Цели урока:

  • Учащиеся должны усвоить, что количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени Q=I?Rt;
  • Учащиеся должны научиться решать задачи на нахождение количества теплоты в конкретных ситуациях;
  • Закрепление у учащихся навыков решения задач расчётных, качественных
  • и экспериментальных;
  • Формирование у учащихся добросовестного отношения к труду, положительного
  • отношения к знаниям, воспитание дисциплинированности, эстетических взглядов.
  • Актуализация знаний. Опрос фронтальный.

    1. Какие три величины связывает закон Ома?

    I, U, R; сила тока, напряжение, сопротивление.

    2. Как формулируется закон Ома?

    Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

    3. Как записывается формула закона Ома?

    4. Единицы измерения физических величин, входящих в закон Ома.

    5. Как выразить работу тока за некоторое время?

    6. Что называют мощностью?

    Чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время P=A/t.

    7. Как рассчитать мощность?

    8. Что принимают за единицу мощности?

    За единицу измерения мощности принят 1 Вт, равный 1 Дж/с, 1 Вт=1Дж/с.

    9. Какое соединение проводников называют последовательным?

    10. Какая величина одинакова для всех проводников, соединённых последовательно?

    11. Как найти общее сопротивление цепи, зная сопротивление отдельных проводников, при последовательном соединении?

    12. Как найти напряжение участка цепи, состоящего из последовательно соединённых проводников, зная напряжение на каждом из них?

    13. Какое соединение проводников называют параллельным?

    14. Какая величина одинакова для всех проводников, соединённых параллельно?

    15. Как найти общее сопротивление цепи, зная сопротивление отдельных проводников, при параллельном соединении?

    16. Как найти силу тока на участке цепи при параллельном соединении?

    17. Электрическим током называется:

    упорядоченное движение свободных электронов.

    18. Формула для расчёта сопротивления проводника?

    19. Амперметр включается в цепь :

    20. Все потребители находятся под одним и тем же напряжением при :

    21. Отгадайте загадку.

    Очень строгий контролёр со стены глядит в упор,
    Смотрит, не моргает. Стоит только свет зажечь,
    Или включить в розетку печь —
    Всё на ус мотает. (Электросчётчик).

    А что мотает на «ус» электросчётчик?

    Расход электрической энергии.

    Демонстрация эксперимента.

    Определение мощности электрической лампочки.

    Упражнение 27(2) из [1].

    Вопрос: С какой целью провода в местах соединения не просто скручивают, но ещё и спаивают? Ответ обоснуйте.

    Сила тока в обоих проводах одинакова, так как проводники соединены последовательно.

    Если место контакта двух проводников не будет спаяно, то его сопротивление будет достаточно большое по сравнению с сопротивлением самих проводников. Тогда в месте будет выделяться наибольшее количество теплоты. Это приведёт к расплавлению места контакта двух проводников и размыканию электрической цепи.

    Формулировка закона Джоуля — Ленца.

    Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

    Организация самостоятельной деятельности учащихся.

    1. Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике увеличить в 2 раза?

    А. Увеличится в 2 раза. Б. Уменьшится в 2 раза. В. Увеличится в 4 раза.

    Ответ. По закону Джоуля — Ленца Q=I 2 *R*t, следовательно увеличится в 4 раза.

    В. Увеличится в 4 раз.

    2. Какое количество теплоты выделит за 30 минут проволочная спираль сопротивлением 20 Ом, если сила тока в цепи 2А?

    А. 144000 Дж. Б. 28800 Дж. В. 1440 Дж.

    По закону Джоуля — Ленца

    Ответ. А. 144000Дж.

    3. Медная и нихромовая проволоки, имеющие одинаковые размеры, соединены параллельно и подключены к источнику тока. Какая из них выделит при этом большее количество теплоты?

    А. Нихромовая. Б. Медная. В. Одинаково.

    1. Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока уменьшить в 4 раза?

    А. Уменьшится в 2 раза. Б. Уменьшится в 16 раз. В. Увеличится в 4 раза.

    Ответ. По закону Джоуля — Ленца Q=I 2 *R*t, следовательно уменьшится в 16 раз.

    Б. Уменьшится в 16 раз.

    2. В электрической печи при напряжении 220 В сила тока 30 А. какое количество теплоты выделит печь за 10 минут?

    А. 40000 Дж. Б. 39600 Дж. В. 3960000 Дж.

    Ответ. 3960000 Дж.

    3. Никелиновая и стальная проволоки, имеющие одинаковые размеры, соединены последовательно и подключены к источнику тока. Какая из них выделит при этом большее количество теплоты.

    Источник

    Закон Джоуля — Ленца

    Закон Джоуля — Ленца

    Закон Джоуля — Ленца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Открыт в 1840 году независимо Джеймса Джоуля и Эмилия Ленца.

    В словесной формулировке звучит следующим образом [1]

    Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля

    Математически может быть выражен в следующей форме:

    w = \vec j \cdot \vec E = \sigma E^2\!

    где w — мощность выделения тепла в единице объёма, \vec j— плотность электрического тока, \vec E— напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды.

    Читайте также:  Расчет сечения кабеля по длительно допустимому току

    Закон также может быть сформулирован в интегральной форме для случая протекания токов в тонких проводах [2] :

    Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

    В математической форме этот закон имеет вид

    dQ = i^2 R dt\,