Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какое количество теплоты выделяется электрическим чайником за 10 минут, если сопротивление спирали 200 Ом, а сила тока в цепи 3 А

Какое количество теплоты выделяется электрическим чайником за 10 минут, если сопротивление спирали 200 Ом, а сила тока в цепи 3 А?

Наша задача: исследовать зависимость количества выделяемой теплоты от параметров цепи.

От чего может зависеть выделяемая теплота в электрической цепи? Я готова выслушать ваши предположения, группа.

А видна ли эта зависимость теоретически? Да , Q=A, A=IUt, Q =RI 2 t

Группы экспериментаторов могут приступать к выполнению своих исследований.

Не забывайте о соблюдении техники безопасности!

Карточки с заданием: электрическая цепь, состоящая из нескольких последовательно соединенных проводников различным сопротивлением (медная, стальная, никелиновая).

По формуле Q=I 2 Rt, если R= pL/S, сделать вывод как нагреваются проводники, если длина проводника L и площадь поперечного сечения S одинаковы.

1 группа: О т силы тока в цепи .

Карточки с заданием: электрическая цепь, состоящая из источника тока, лампы, ключа, реостата, амперметра, (соединительные провода).

Замкнули цепь и изменяли сопротивление, что наблюдаем?

Что произошло с силой тока?

Как накал лампы зависит от силы тока?

(чем больше сила тока, тем ярче горит лампочка, а значит больше тепла она выделяет)

ВЫВОД: количество теплоты зависит от силы тока.

2 группа: От сопротивления цепи .

Карточки с заданием: электрическая цепь, состоящая из 3 последовательно соединенных проводников, одинаковой длины и площади поперечного сечения и различным сопротивлением (медная, стальная, никелиновая), источника тока, ключа, (соединительные провода).

(Были взяты 3 проводника одинаковой длины и площади поперечного сечения, но из разного вещества (медная, стальная, никелиновая). Все проводники соединены между собой последовательно. Следовательно, сила тока на всех участках цепи одинаковая. Но при включении в цепь все 3 проводника выделили разное количество теплоты. (При отключении цепи с помощью электронного термометра убедились, что температура проводников разная, больше нагрелся проводник (никелиновый) с большим удельным сопротивлением, меньше всего нагрелся медный проводник, с меньшим удельным сопротивлением). Медные провода поэтому используют для проводки, ещё алюминиевые, они дешевле.

Вывод: чем больше удельное сопротивление проводника, тем сильнее он нагревается.

Слайд 11

ВЫВОД: количество теплоты зависит от того, из какого вещества изготовлен проводник, т. е. от удельного сопротивления проводника. Точнее — от электрического сопротивления проводника (R).

ВеществоУдельное сопротивление Ом мм 2 /мНагрев проводника
Медь0,017слабый
Сталь0,1средний
Никелин0,42сильный

Чтобы проводник нагревался сильнее, он должен обладать большим удельным сопротивлением

Слайд 12 Сделаем вывод

От чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

ВЫВОД: Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

Закон определяющий тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца.

Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889 гг.) — английский физик.

Обосновал на опытах закон сохранения энергии.

Установил закон определяющий тепловое действие

электрического тока. Вычислил скорость движения молекул газа и установил её зависимость от температуры.

Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865) — русский физик.

Один из основоположников электротехники. С его именем связано открытие закона определяющего тепловые действия тока, и закона, определяющего направление индукционного тока.

Слайд 13 Решим задачу

Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 35 Ом, в течении 5 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

Дано: R =35 Ом t =5 мин I =5 А _________ Q= ?Си — 300с Решение: Q = I 2 Rt Q = (5 A ) 2 . 35 Ом . 300 с = 262500Дж = 262,5 кДж Ответ: Q =262,5 кДж

Слайд 14

Формулой Q = I 2 Rt удобно пользоваться при расчете количества теплоты, которое выделяется в проводниках при последовательном соединении, так как в этом случае ток во всех проводниках один и тот же (I = I1 = I2).

Поэтому при последовательном соединении нескольких проводников в каждом из них выделяется количество теплоты, пропорциональное сопротивлению.

Т.е. чем больше R, тем больше Q и наоборот.

При параллельном соединении проводников ток в них различен, но напряжение на концах цепи одно и то же. И поэтому расчет количества теплоты при таком соединении удобнее вести по формуле Q = U 2 t / R. Эта формула показывает, что при параллельном соединении в каждом проводнике выделяется количество теплоты, обратно пропорциональное сопротивлению, то есть чем больше R, тем меньше Q.

Спираль электрической плитки укоротили. Изменится ли от этого накал плитки и как, если ее включить в сеть электрического тока?

Читайте так же:
Тепловой удар провода это

Урок физики в 8-м классе по теме "Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–Ленца"

Нажмите, чтобы узнать подробности

формировать умение применять этот закон для решения качественных и количественных задач.

Тип урока: комбинированный.

Задачи урока.

Образовательные:

опираясь на знания, полученные ранее, аналитически установить связь выделяющейся тепловой энергии на проводнике с силой тока и сопротивлением проводника;

анализируя опыты, установить эту же зависимость;

опираясь на известные формулы, теоретически определить количество теплоты, выделяющейся на проводнике с током;

подтвердить полученные выводы результатами экспериментов;

сформулировать закон Джоуля – Ленца;

формировать умение применять этот закон для решения задач.

Воспитательные:

содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира;

формировать умение работать в группах, уважительно относиться друг к другу, прислушиваться к мнению товарищей;

побуждать использовать полученные на уроках знания в повседневной жизни.

Развивающие:

показать учащимся различные пути и методы получения знаний об окружающем нас мире;

формировать умение обобщать и анализировать опытный материал, самостоятельно делать выводы.

Оборудование: компьютер, презентация к уроку, источник тока ВУП, источник тока на 4 В (4 шт), провода соединительные (20 шт), электрические низковольтовые лампочки на 6,3 В (4 шт), ключ (4 шт), реостат (4 шт), амперметр (4 шт), вольтметр (4 шт), электроплитка, кипятильник, калориметр с водой, термометр, видеофрагмент из Библиотеки наглядных пособий «Физика 7-11 классы» фирмы «1С:Образование».

Демонстрации: 1) нагревание воды кипятильником; 2) накал спирали электроплитки.

Эксперименты: 1) исследовать зависимость накала лампочки от силы тока; 2) вычислить количество теплоты, выделяемое лампочкой за 5 с.

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Организационный этап

Слайды 1 — 4

Приглядывайтесь к облакам,

Прислушивайтесь к птицам,

Притрагивайтесь к ручейкам –

Ничто не повторится.

За часом час, за мигом миг

Впадайте в изумление.

Всё будет так, и всё не так

Через одно мгновение…

Здравствуйте, ребята. Начинаем урок физики.

Демонстрация: 1) нагревание воды кипятильником; 2) накал спирали электроплитки.

Слайд 5: на слайде электроприборы: утюг, электроплитка, электрическая лампа, электрическая дрель, электрический чайник, кипятильник.

Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний. Чем вы руководствовались, делая выбор? Какими приборами можно дополнить?

Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах?

Собирая на уроках электрические цепи и работая с ними, вы заметили, что отдельные элементы цепи нагревались: спирали-резисторы, спиральные нити в лампочках.
Давайте попытаемся сформулировать цели урока, т.е. на какие вопросы мы должны сегодня ответить.

Слайд 6. Цели урока.

Слайд 7. Тема урока: Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца.

Готовятся к уроку.

Принимают участие в обсуждении проблемных вопросов.

Отвечают на вопросы.

Они преобразуют электрическую энергию в энергию тепловую – это электронагревательные приборы.

Изучить причины нагревания проводника электрическим током.

Изучить закон, определяющий тепловое действие тока.

Нагревание проводников электрическим током.

Этап актуализации знаний

Вставьте пропущенные в формулах буквы. Выразите единицы измерения.

100 мОм = ___ Ом

Слайд 8. Проверяем таблицу.

Вставляют пропущенные в формулах буквы. Выражают единицы измерения.

Проверяют таблицу.

Слайд 9 — видео

Электрический ток оказывает тепловое действие. Рассмотрим, почему меняется температура металлического проводника при прохождении по нему электрического тока.

Согласно современным представлениям, носителями тока в металлах являются отрицательно заряженные электроны, которые движутся от отрицательного полюса источника к положительному. Однако, движение электронов в металле гораздо сложнее.

Из-за взаимодействия с положительно заряженными ионами в узлах кристаллической решетки, это движение происходит по ломаной траектории. Электрон, двигаясь хаотично, все же подвигается по проводнику, дрейфует по нему как льдина в реке во время ледохода.

Рассмотрим движение электронов в кристалле проводника. При движении под действием электрического поля, созданного источником тока, электрон притягивается к положительному иону и меняет направление своего движения. Но и ионы притягиваются к электронам. Это приводит к увеличению их колебания.

Так электрическое поле совершает работу по увеличению энергии движения ионов. Внутренняя энергия металлического кристалла повышается. Он разогревается.

После прекращения тока в лампе накаливания тепло отводится в окружающий воздух. Спираль накала остывает и лампочка гаснет.

Перемещая ползунок реостата, убедитесь, что меняется яркость накала лампочки и показания амперметра. Установите, как зависит выделяющаяся на лампочке энергия от силы тока в цепи.

В результате рассуждений приходим к тому, что количество теплоты, выделяющейся на проводнике (Q), зависит от наличия тока и его величины (I), (Слайд 10)

Читайте так же:
Выключатель теплого пола накладной

Но не только сила тока отвечает за то, что выделяется большое количество теплоты.

Были взяты 3 проводника одинаковой длины и площади поперечного сечения, но из разного вещества. Все проводники соединены между собой последовательно. Следовательно, сила тока на всех участках цепи одинаковая. Но при включении в цепь все 3 проводника выделили разное количество теплоты.

Следовательно, количество теплоты зависит не только от силы тока, но и от того, из какого вещества изготовлен проводник. Точнее — от электрического сопротивления проводника (R)

(Сравнить удельное сопротивление проводников в таблице)

Что нужно чтобы проводник нагревался сильнее?

Вывод: Чтобы проводник нагревался сильнее, он должен обладать большим удельным сопротивлением.

От чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

Вывод: Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

Закон, определяющий тепловое действие тока – ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА

Рассказать об английском физике Джеймсе Прескотте Джоулье (1818-1889 гг.) и русском физике Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865)

Как записывается закон Джоуля-Ленца: Q=I 2 Rt

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

Q – количество теплоты — [Дж]

I – сила тока – [A]

R – сопротивление – [Ом]

Формулу, которую мы получили, в точности соответствует формуле, которую мы изучили ранее. Это формула работы электрического тока

A=UIt из закона Ома I=U/R следует U=IR, следовательно A=IRIt что соответствует закону Джоуля-Ленца Q=I 2 Rt

Вывод: Количество теплоты электрического тока равно работе электрического тока.

Урок по теме: «Нагревание проводников. Закон Джоуля-Ленца»

Урок по теме: "Нагревание проводников. Закон Джоуля-Ленца"

Цель урока. С формировать у обучающихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах. Вывести закон Джоуля-Ленца.

Предметные : выработка предметных компетенций, демонстрация применимости в жизни знаний, получаемых на уроке, привитие интереса к предмету, вовлечение каждого ученика в активный познавательный процесс.

Личностные : воспитание внимательного, доброжелательного отношения к ответам одноклассников, способность адекватно оценивать свою работу и работу одноклассников.

Метапредметные : развитие умений и способностей учащихся работать самостоятельно; развивать умения творчески подходить к решению задач; развитие умений выступления перед аудиторией, расширение кругозора.

Методы и приемы : частично-поисковый, иллюстративный, аналитический, исторический.

Формы работы : индивидуальный, групповой, коллективный.

Технологии : сотрудничество, мини-исследование.

Структура урока : постановка учебной цели, мотивация учебной деятельности.

I. Организационный момент.

Готовясь к уроку, я подумала, как часто мы наблюдаем тепловое действие тока в бытовых приборах : значимые и не очень, ощутимые или такие, про которые быстро забывают. Интересно, сколько энергии тело отдает тепло окружающей среде, кто первым обнаружил данное действие.

II. Активизация знаний.

Прежде, чем мы ответим на эти вопросы, давайте вспомним некоторые темы, которые потребуются для изучения новой. У вас на столах лежат листы с заданиями, заполните пожалуйста пропущенные в формулах буквы и выразите единицы измерения.

III. Изучение нового материала.

Ребята, давайте потрем ладошки. Что мы чувствуем? Почему они нагреваются?

Ребята отвечают на данные вопросы.

Первыми кто обратил внимание на данную проблему, были два ученых, совершенно незнакомых друг с другом. Это русский физик Эмилий Христианович Ленц (1804–1865) и английский физик Джеймс Джоуль (1818–1889). Они, исследуя на опыте нагревание проводников током,установили, что количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении через него электрического тока, прямо пропорционально сопротивлению R проводника, квадрату силы тока I и времени t, в течение которого поддерживается ток в проводнике. Этот закон, носящий название закона Джоуля – Ленца, можно выразить следующей формулой: Q=RI 2 t
где Q – выделившееся количество теплоты в джоулях, R – сопротивление в омах, I – сила тока в амперах, t – время в секундах.

Измерения, приводящие к закону Джоуля-Ленца, можно выполнить, поместив в калориметр (рис. 1) проводник с известным сопротивлением R и пропуская через него ток определенной силы I в течение известного времени t. Количество выделяющейся при этом теплоты Q определим, составив уравнение теплового баланса, как это принято при калориметрических измерениях. Производя опыты при различных значениях R, I и t, получим зависимость, выраженную законом Джоуля-Ленца. Пользуясь законом Ома, мы можем выразить силу тока I через напряжение U на концах проводника и его сопротивление R. Подставляя выражение I=U/R в формулу (1), найдем Q = U 2 / R * t (2)

Рис. 1. Калориметр для проверки закона Джоуля-Ленца

Формулы (1) и (2) позволяют рассчитать количество теплоты, выделяющееся в отдельных проводниках, соединенных последовательно и параллельно. При последовательном соединении во всех проводниках течет ток одной и той же силы . Поэтому для сравнения количеств теплоты, выделяющихся в отдельных проводниках, удобнее формула (1). Она показывает, что при последовательном соединении нескольких проводников в каждом выделяется количество теплоты, пропорциональное сопротивлению проводника. При параллельном соединении ток в проводниках различен, но напряжение на их концах (в точках разветвления) имеет одно и то же значение. Поэтому в этом случае удобнее пользоваться формулой (2). Она показывает, что при параллельном соединении в каждом проводнике выделяется количество теплоты, обратно пропорциональное сопротивлению проводника.

Читайте так же:
Тепловое действие тока пример из жизни

I V. Закрепление новых знаний.

У доски обучающиеся решают задачи.

Известно, что безопасным для человека является постоянный ток 50 мкА. Какое количество теплоты выделится за 2 мин в теле человека при прохождении тока от конца одной руки до конца другой руки (при сухой коже), если сопротивление этого участка равно 10000 Ом? (Ответ 0,003 Дж).

Интересное. Протекание через тело человека тока большой силы вызывает нагрев и ожог участков тела, разложение крови, непроизвольное сокращение мышц, смерть.

Какое количество теплоты выделяется за 10 мин спиралью электронагревательного прибора, если известны его сопротивление равное 50 Ом и сила тока в ней 20А. (Ответ 12000000Дж=12МДж).

Продолжим работу самостоятельно .(На столах лежит второй лист проверки знаний в двух вариантах).

V. Итоги урока.

Итак, подведем итоги.

Мы знаем, что тепловое действие тока объясняется взаимодействием свободных частиц, с ионами или атомами вещества.

В неподвижном проводнике работа тока равна количеству теплоты, выделяемому в проводнике с током.

Мы вывели закон Ома, который позволяет рассчитать количество теплоты и научились применять закон Ома при решении задач.

Выставление оценок за урок.

VI. Домашнее задание.

§53 прочитать, ответить на вопросы, выучить формулы и закон Джоуля-Ленца. Упражнение 27 (№1, №2 – устно), № 3 – по желанию устно.

Закон джоуля-ленца (в интегральной и локальной формах). Мощность тока.

При прохождении тока через проводник, обладающий сопротивлением R, выделяется тепло (происходит нагрев проводника). Возможны два случая: однородного и неоднородного участка цепи. При определении количества этого тепла используется закон сохранения энергии и закон Ома. Рассмотрим однородный участок цепи, к концам которого приложено напряжение U. За время dt переносится заряд dq:

.

Если в цепи нет , то U = 1  2 и работа по переносу dq:

.

Согласно закону сохранения энергии должна выделяться внутренняя энергия (теплота), т.к. проводник неподвижен и не происходит химических превращений, эквивалентная этой работе: dQ = dA.

,

получаем выражение, отражающее экспериментальный закон Джоуля-Ленца.

Полная теплота, выделившаяся за время :

.

Количество теплоты, выделившееся за единицу времени – тепловая мощность тока:

Это выражение так же отражает Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме (т.к. мы идём от элементарного заряда dq и элементарной работы dA).

Чтобы получить выражение этого закона в дифференциальной форме, характеризующей выделение теплоты в различных местах проводящей среды, рассмотрим цилиндр элементарного объёма dV длины dl и площадью поперечного сечения dS. В этом объёме за время dt согласно закону Джоуля-Ленца выделится количество теплоты:

dQ = RI 2 dt=ρ (jdS) 2 dt= ρj 2 dVdt,

где dV = dSdl  объём цилиндра. Разделив это уравнение на dVdt, получим формулу, которая определяет количество теплоты, выделяющейся за единицу времени в единице объёма проводящей среды – удельную тепловую мощность тока:

т.е. закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

Удельная тепловая мощность тока пропорциональна квадрату плотности электрического тока и удельному сопротивлению среды в данной точке. Это наиболее общая форма закона Джоуля-Ленца, применяемая к любым проводникам вне зависимости от их формы, однородности и природы сил, возбуждающих электрический ток.

Если на носители тока действуют только электрические силы, то на основании выражения j = E, мы получим частный случай для однородного участка цепи:

Pуд = = = E 2 .

Рассмотрим неоднородный участок цепи, содержащий источник ЭДС. В этом случае действуют и сторонние силы, а не только электрические. Исходя из закона Ома для неоднородного участка цепи:

умножив обе части на I, видим, что:

выполняется закон сохранения энергии.

Слева в этом равенстве  тепловая мощность P, а справа алгебраическая сумма мощностей электрических и сторонних сил, которую называют мощностью тока на рассматриваемом участке цепи. Для цепи неразветвлённой (φ2 = φ1) и:

Читайте так же:
Как найти количество теплоты выделяемое проводником с током

Общее количество выделяемой за единицу времени во всей цепи Джоулевой теплоты равно мощности только сторонних сил. Значит, теплота производится только сторонними силами, а электрическое поле перераспределяет эту теплоту по различным участкам цепи.

Для того чтобы получить запись закона Джоуля-Ленца в дифференциальной форме умножим обе части уравнения j = (E + E * ) на j, а также учтём, что = 1/ρ и ρj 2 = Pуд.. Тогда:

j 2 = j(E + E * ) => j 2 = j(E + E * ) => j 2 = j(E + E * ).

закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме в неоднородной проводящей среде.

Урок физики по теме "Закон Джоуля–Ленца"

Физика как наука о наиболее общих законах природы, выступая в качестве учебного предмета в школе, вносит существенный вклад в систему знаний об окружающем мире. Она раскрывает роль науки в экономическом и культурном развитии общества, способствует формированию современного научного мировоззрения. Для решения задач формирования основ научного мировоззрения, развития интеллектуальных способностей и познавательных интересов школьников в процессе изучения физики основное внимание следует уделять не передаче суммы готовых знаний, а знакомству с методами научного познания окружающего мира, постановке проблем, требующих от учащихся самостоятельной деятельности по их разрешению.
Физика вооружает школьника научным методом познания, позволяющим получать объективные знания об окружающем мире.
Знание физических законов необходимо для изучения химии, биологии, физической географии, технологии, ОБЖ.

  • освоение знаний о механических, тепловых, электромагнитных и квантовых явлениях; величинах, характеризующих эти явления; законах, которым они подчиняются; методах научного познания природы и формирование на этой основе представлений о физической картине мира;
  • овладение умениями проводить наблюдения природных явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, использовать простые измерительные приборы для изучения физических явлений; представлять результаты наблюдений или измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости; применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, принципов действия важнейших технических устройств, для решения физических задач;
  • развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей, самостоятельности в приобретении новых знаний при решении физических задач и выполнении экспериментальных исследований с использованием информационных технологий;
  • воспитание убежденности в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, уважения к творцам науки и техники; отношения к физике как элементу общечеловеческой культуры;
  • применение полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни, для обеспечения безопасности своей жизни, рационального природопользования и охраны окружающей среды.
  • Познавательная деятельность:
    • использование для познания окружающего мира различных естественно-научных методов: наблюдение, измерение, эксперимент, моделирование;
    • формирование умений различать факты, гипотезы, причины, следствия, доказательства, законы, теории;
    • овладение адекватными способами решения теоретических и экспериментальных задач.
    • владение монологической и диалогической речью, развитие способности понимать точку зрения собеседника и признавать право на иное мнение.
    • владение навыками контроля и оценки своей деятельности, умением предвидеть возможные результаты своих действий.
    • Образовательные:
      • выяснить причины нагревания проводника с током;
      • усвоить закона Джоуля Ленца, показать универсальность закона сохранения и превращения энергии.
      • развитие коммуникативных навыков через разнообразные виды речевой деятельности;
      • развитие таких аналитических способностей учащихся, как умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, обобщать познавательные объекты, делать выводы; развития памяти, внимания, воображения.

      Оборудование: ноутбук, мультимедиа-проектор, компьютерная презентация, модели кристаллических решеток, электронагревательные приборы, проводники из разных веществ для демонстрации нагревания электрическим током, источник питания, соединительные провода.

      Тип урока: урок изучения нового материала.

      Структура урока:

      I. Организационный этап.
      II. Мотивация.
      III. Актуализация опорных знаний.
      IV. Изучение нового материала.
      V. Закрепление и обратная связь.
      VI.Домашнее задание.

      I. Организационный этап

      Сообщение темы урока, целей и плана урока.

      II. Мотивация

      Учитель: Тепловое действие тока находит очень широкое применение в быту и промышленности. Как вы думаете, как в быту используется тепловое действие тока?

      Ученики: Утюги, кипятильники, электрические чайники, нагреватели, плиты.

      Учитель: В промышленности используется в паяльниках, сварочных аппаратах. Российские специалисты г.Петрозаводска, фирма «Карбон-Шунгит» предложили подогрев дороги электрическим током, т.к. соль портит обувь и шины машин. Разработанная ими технология основана на использовании минерала «шунгит». Этот минерал – природный аналог стеклоуглерода имеет несколько разновидностей и обладает ценными свойствами для промышленности и строительства. Для борьбы с зимним оледенением дорог использована хорошая электропроводность шунгита. Он добавляется в асфальт или бетон, к ним подводятся токопроводящие шины и электрический ток пропускается через само дорожное покрытие.

      III. Актуализация опорных знаний

      Письменная проверочная работа по вариантам.

      1. Напряжение на концах электрической цепи 45 В. Какую работу совершит в ней электрический ток в течение 10с при силе тока 0,05 А?
      2. По проводнику, к концам которого приложено напряжение 5 В, прошло 100 Кл электричества. Определите работу тока.

      1. Какую работу совершит ток силой 3 А за 10 мин при напряжении в цепи 15 В?
      2. Электрическая лампочка включена в цепь с напряжением 10 В. Током была совершена работа 150 Дж. Какое количество электричества прошло через нить накала лампочки?

      Фронтальный опрос:

      Учитель: Чтобы понять, почему нагревается проводник, нужно вспомнить какая связь между температурой вещества и движением молекул или атомов, из которых оно состоит.

      Ученики: Чем быстрее движутся молекулы или атомы, тем выше температура вещества.

      Учитель: Каково внутреннее строение металла?

      Ученики: Металл состоит из атомов, расположенных в узлах кристаллической решетки, которые совершают колебательные движения. Электроны, оторванные от атомов, свободные. Они хаотично двигаются внутри проводника.

      Учитель: Что называется электрическим током?

      Ученики: Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц.

      Учитель: Условия возникновения тока?

      Ученики: Наличие электрического поля и свободных заряженных частиц.

      IV. Изучение нового материала

      Учитель: Электрический ток нагревает проводник. Это явление всем известно. Объясняется оно тем, что свободные электроны в металлах, перемещаясь под действием электрического поля, взаимодействуют с ионами и атомами вещества проводника и передают им свою энергию. В результате работы электрического тока увеличивается скорость колебаний ионов и атомов и внутренняя энергия проводника увеличивается. Работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи.

      Демонстрация:

      На опыте с лампой накаливания вы убеждались в том, что накал лампы возрастал при увеличении силы тока. Но нагревание проводников зависит не только от силы тока, но и от сопротивления проводников. Соберем цепь из трех последовательно соединенных проводников разного сопротивления: медного, стального и никелинового. Ток во всех последовательно соединенных проводниках одинаков. Количество выделяющейся теплоты в проводниках разное. Из опыта делаем вывод:
      Нагревание проводников зависит от их сопротивления. Чем больше сопротивление проводника, тем большее количество теплоты он выделяет.
      Из какого материала нужно изготовлять спирали для лампочек накаливания?
      Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали нагревательных элементов?

      Запишем в тетради:

      q – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника

      Из формулы I = , q = It, где I – сила тока, t – время прохождения тока.
      Из формулы U = , A = Uq, где А – работа электрического поля, U – напряжение поля.
      Работу тока можно вычислить так: A = UIt

      Из сказанного выше следует, что количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.

      Из закона Ома для участка цепи I = , U = IR, где R – сопротивление проводника.

      Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что U = IR, получим Q = IRIt, т.е.

      Закон Джоуля – Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени протекания тока.

      К этому же выводу, но на основании опытов впервые пришли независимо друг от друга английский ученый Джоуль и русский ученый Ленц. Поэтому данный вывод называется законом Джоуля – Ленца.

      V. Закрепление и обратная связь

      1. В проводнике сопротивлением 2 Ом сила тока 20 А. Какое количество теплоты выделится в проводнике за 1 мин?

      Дано: СИ: Формулы: Решение:

      I = 20 А Q = I 2 Rt Q = (20 А) 2 * 2 Ом * 60 с = 48000 Дж
      R = 2 Ом
      t = 1 мин 60 с
      Найти:
      Q
      Ответ: Q = 48 к Дж.

      2. Электрический паяльник рассчитан на напряжение 12 В силу тока 5 А. Какое количество теплоты выделится в паяльнике за 30 мин работы?

      Дано: СИ: Формулы: Решение:

      U = 12 В A = UIt Q = 12 В * 5А * 1800с = 108000 Дж
      I = 5А Q = A
      T = 30 мин 1800 c Q = UIt
      Найти:
      Q
      Ответ: Q = 108 кДж.

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

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

      голоса
      Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector