Чем измеряется тепловое действие электрического тока 1

Чем измеряется тепловое действие электрического тока 1

В электрической цепи, подключённой к источнику, возникают электрические силы, действующие на носители зарядов и приводящие их в движение. Пусть под действием электрической силы `F` частица, несущая заряд `q`, переместилась вдоль проводника из точки `1` в точку `2`, а сила `F` совершила над заряженной частицей работу `A_(12)`. Отношение работы `A_(12)` электрической силы над зарядом `q` при перемещении его из точки `1` в точку `2` к самому заряду $$ q$$ называют электрическим напряжением между точками `1` и `2`:

Единицей измерения напряжения в СИ является вольт (В).

За один вольт принимается напряжение на концах проводника, при котором работа сил электрического поля по перемещению через этот проводник заряда в один кулон равна одному джоулю.

Эта единица названа в честь итальянского физика А. Вольта, который в 1800 г. изобрёл электрическую батарею и впервые получил с её помощью постоянный ток, устойчиво поддерживавшийся в электрической цепи. Это открытие ознаменовало начало новой эпохи, полностью преобразившей нашу цивилизацию: современная жизнь немыслима без использования электрического тока.

В соотношении (3) индексы `1` и `2` можно опустить, если помнить, что `1` – это точка «старта», `2` – точка «финиша».

Зная напряжение `U` на концах проводника и силу тока `I`, текущего в проводнике в течение времени `t` постоянного тока, вычислим заряд `q=I*t`, который протечёт за указанное время по проводнику. Тогда за это время силы электрического поля в проводнике совершат работу

Это позволяет судить о скорости совершения работы электрическими силами, т. е. о мощности, развиваемой силами электрического поля. Из (4) следует, что в проводнике, напряжение на концах которого равно `U`, а сила тока `I`, силы электрического поля в единицу времени совершают работу

Напомним, что единицей измерения мощности в СИ служит ватт (Вт).

Очень часто работу и мощность электрических сил называют соответственно работой и мощностью электрического тока, тем самым подчёркивают, что это работа по поддержанию электрического тока в цепи.

По проводнику в течение `T=1` мин течёт постоянный ток силой `I=0,2` А. Напряжение на проводнике `U=1,5` В. Какую работу `A` совершают электрические силы в проводнике за указанное время? Найдите мощность `P` электрического тока в проводнике.

За время `T` через проводник пройдёт заряд `Q=I*T`. Работа сил электрического поля над этим зарядом в соответствии с (4) равна

Для ответа на второй вопрос задачи воспользуемся соотношением (5):

Заметим, что в повседневной жизни, рассчитываясь «за электричество», мы оплачиваем расход электроэнергии – работу электрических сил, а не мощность. И здесь принято работу электрических сил выражать во внесистемных единицах – киловатт-часах:

Работа электрического тока может идти на изменение механической и внутренней энергий проводника. Например, в результате протекания электрического тока через электродвигатель его ротор (подвижная часть, способная вращаться, в отличие от статора) раскручивается. При этом большая часть работы электрических сил идёт на увеличение механической энергии ротора, а также других тел, с которыми ротор связан теми или иными механизмами. Другая часть работы электрического тока (в современных электродвигателях один – два процента) идёт на изменение внутренней энергии обмоток двигателя, что приводит к их нагреванию (обмотка электродвигателя представляет собой катушку, изготовленную обычно из меди, с большим числом витков).

Обсудим тепловое действие электрического тока более подробно. Из опыта известно, что электрический ток нагревает проводник. Объясняется это явление тем, что свободные электроны в металлах, перемещаясь под действием сил электрического поля, взаимодействуют с ионами вещества и передают им свою энергию. В результате увеличивается энергия колебаний ионов в проводнике, его температура растёт, при этом говорят, что в проводнике за некоторое время `t` выделяется количество теплоты `Q_(«тепл»)`. Если проводник с током неподвижен и величина тока постоянна, то работа электрических сил идёт на изменение внутренней энергии проводника. По закону сохранения энергии это количество равно работе сил электрического поля (4) в проводнике за то же самое время, т. е.

Отсюда мощность `P` тепловыделения, т. е. количество теплоты, выделяющейся в единицу времени на участке цепи, где напряжение равно `U`, а сила тока равна `I` составляет

По спирали электроплитки, подключённой к источнику с напряжением `U=120` В, протекает постоянный ток силой `I=5` А в течение `T=1` ч. Какое количество теплоты `Q_(«тепл»)` отдаёт при этом плитка в окружающую среду?

В окружающую среду будет передано то количество теплоты, которое выделится в спирали нагревательного элемента плитки за указанное время. По формуле (6) находим:

`Q_(«тепл») =I*T*U=5*3600*120=2,16*10^6` Дж.

Электродвигатель, включённый в электрическую сеть с напряжением `U=24` В, за время `T=1` ч работы совершил механическую работу `A=1680` кДж. Сила тока в обмотке `I=20` А. Найдите мощность `P` электрического тока и коэффициент полезного действия `eta` двигателя. Какое количество теплоты `Q_(«тепл»)` выделится в обмотке?

Мощность электрического тока найдём по формуле (5):

По определению коэффициент полезного действия (КПД) `eta` двигателя равен отношению полезной механической работы `A` к работе электрических сил `A_(«эл»)`, умноженному на `100%`. С учётом выражения (4) для работы электрических сил находим КПД электродвигателя:

Количество `Q_(«тепл»)` теплоты, выделившейся в обмотке, найдём по закону сохранения энергии `A_(«эл»)=A+Q_(«тепл»)`. Отсюда `Q_(«тепл»)=A_(«эл»)-A=UIT-A=24*20*3600-1680*10^3=48*10^3` Дж.

Презентация по физике «Электрический ток. Сила тока»

Электрический ток. Сила тока

Электрический ток.
Сила тока

Презентация по физике «Электрический ток. Сила тока»

Вставить пропущенные буквы:

Вставить пропущенные буквы:

При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос электрического заряда с одного места в другое

При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос электрического заряда с одного места в другое. Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит.

Электрический заряд перемещается через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны учувствуют в упорядоченном движении.

В это случае говорят, что в проводнике устанавливается электрический ток.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ НАЗЫВАЮТ УПОРЯДОЧЕННОЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ НАЗЫВАЮТ УПОРЯДОЧЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ ЭДЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ (ЭЛЕКТРОНОВ, ИОНОВ) ПО ПРОВОДНИКУ

8. Что представляет собой электрический ток в металлах?

За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц

За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

Условия для создания электрического тока : 1

Условия для создания электрического тока: 1.наличие свободных носителей заряда (электронов, ионов);
2.наличие электрического поля;

Действия электрического тока: 1

Действия электрического тока: 1. тепловое, 2. химическое, 3. магнитное.

Тепловое действие тока

Тепловое действие тока

Химическое действие электрического тока

Химическое действие электрического тока Впервые было открыто в 1800г.

Магнитное действие тока

Магнитное действие тока

Сила тока – физическая величина, характеризующая действие тока

Сила тока – физическая величина, характеризующая действие тока.

обозначается – I
измеряется в Амперах – А

Электрический ток. Источника тока

Электрический ток. Источника тока.

гальванический элемент (аккумулятор) внутреннюю энергию, выделяющуюся в результате химических реакций, превращает в электрическую

Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле. Для этой цели используют различные источники электрического тока:

электрофорная машина превращает механическую энергию в электрическую;

Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр

Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр.

Заряд, протекающий через данное поперечное сечение проводника в единицу времени, характеризует силу тока.
Силу тока в цепи измеряют специальным прибором — амперметром.

АМПЕР Андре Мари
(22.I 1775 — 10.VI 1836) французский физик, математик и химик

Амперметр — электрический прибор для измерения силы тока.

Условное обозначение на схемах

Схема включения: амперметр включается в электрическую цепь последовательно с элементом, в котором он измеряет силу тока.

Плотность тока показывает, какой заряд переносится через единицу площади

Плотность тока показывает, какой заряд переносится через единицу площади

действие тока, сила тока
презентация к уроку по физике (8 класс) на тему

материал предназначен для изучения темы «Действие тока. Сила тока » в 8 классе и в качестве повторения материала для учащихся 10 класса

Скачать:

Подписи к слайдам:

Урок по теме:Действие электрического тока. Сила тока, измерение силы тока.
Учитель физики Шабадинова С.В.
Действия электрического тока — это те явления, которые вызывает электрический ток. По этим явлениям можно судить «есть» или «нет» в электрической цепи ток.
1. Тепловое действие тока.- электрический ток вызывает разогревание металлических проводников (вплоть до свечения).
2. Химическое действие тока.- при прохождении электрического тока через электролит возможно выделение веществ, содержащихся в растворе, на электродах..- наблюдается в жидких проводниках.
3. Магнитное действие тока.проводник с током приобретает магнитные свойства.- наблюдается при наличии электрического тока в любых проводниках (твердых, жидких, газообразных).
Открытие физика Араго в 1820 г. заключалось в следующем: когда тонкая медная проволока, соединенная с источником тока, погружалась в железные опилки, то они приставали к ней.Объясните это явление.
В коробке перемешаны медные винты и железные шурупы.Каким образом можно быстро рассортировать их, имея аккумулятор, достаточно длинныймедный изолированный провод и железный стержень?
ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА. Физиологическое действие тока на ранней стадии развития науки об электричестве было единственным, о котором было известно ученым, и было основано на собственных ощущениях экспериментаторов. Одним из первых, кто ощутил на себе действие тока, был голландский физик П.Мушенбрук, живший в 18 веке. Получив удар током он заявил, что «не согласился бы подвергнуться ещё раз такому испытанию даже за королевский трон Франции.»
отрицательное: в нервной системе, выражающиеся в ее раздражении или параличе. При воздействии электрического тока возникают судорожные спазмы мышц. Принято говорить, что электрический ток человека «держит»: пострадавший не в состоянии выпустить из рук предмет — источник электричества. При поражении достаточно сильным электрическим током происходит судорожный спазм диафрагмы — главной дыхательной мышцы в организме — и сердца.Постоянный ток менее опасен, чем переменный в электросети, который даже под напряжением 220В может вызвать очень тяжелое поражение организма. Действие электрического тока на человека усиливается при наличии промокшей обуви, мокрых рук, которым свойственнаповышенная электропроводность.
При поражении молнией на теле пострадавшего возникает древовидный рисунок синюшного цвета. Принято говорить, что молния оставила свое изображение.В действительности при поражении молнией происходит паралич подкожных сосудов. Это вызывает моментальную остановку дыхания и сердечной деятельности. Действие электрического тока на мозг вызывает потерю сознания. Соприкасаясь с телом человека, электрический ток оказывает также тепловое действие, причем в месте контакта возникают ожоги III степени.
ПоложительноеЭлектрошок — электрическое раздражение мозга , с помощью которого лечат некоторые психические заболевания.Дефибрилляторы — электрические медицинские приборы, используемые при восстановлении нарушений ритма сердечной деятельности посредством воздействия на организм кратковременными высоковольтными электрическими разрядами.Гальванизация — пропускание через организм слабого постоянного тока, оказывающего болеутоляющий эффект и улучшающий кровообращение.
Сила тока ( I )- скалярная величина, равная отношению заряда q , прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t , в течение которого шел ток. Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.Единица измерения силы тока в системе СИ:[I] = 1 A (ампер)
В 1948 г. было предложено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током: при прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока по этим же проводникам в противоположных направлениях отталкиваются. За единицу силы тока 1 А принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной 1м, расположенные на расстоянии 1м друг от друга, взаимодействуют с силой 0,0000002 Н.
АНДРЕ-МАРИ АМПЕР(1775 – 1836)
французский физик и математик, –ввел такие термины, как электростатика, электродинамика, соленоид- предположил, что, вероятно, возникнет новая наука об общих закономерностях процессов управления и предложил назвать ее «кибернетикой»;- открыл явление механического взаимодействия проводников с током и правило определения направления тока; — имеет труды во многих областях наук: ботанике, зоологии, химии, математике, кибернетике;- его именем названа единица измерения силы тока — 1 Ампер.
Знаешь ли ты?

Электрический ток, протекающий через тело человека, оказывает следующие воздействия: менее 0,01 А — не ощущается или ощущается очень слабо;0,02 А — вызывает болезненные ощущения;0,03 А — нарушает дыхание;0,1 А — вызывает фибрилляцию сердца, что нередко приводит к смерти (самый опасный ток);более 0,2 А — вызывает сильный ожог и останавливает дыхание. Самый мощный электрический ток был сгенерирован в Научной лаборатории Лос-Аламоса, США. При одновременном разряде 4032 конденсатора, объединённые в суперконденсатор «Зевс»,в течение нескольких микросекунд дают вдвое больший электрический ток, чем ток, генерируемый всеми энергетическими установками Земли.
ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА В УЧАСТКЕ ЦЕПИДля измерения силы тока существует измерительный прибор — амперметр.
Условное обозначение амперметра на электрической схеме:
При включении амперметра в электрическую цепь необходимо знать :Амперметр включается в электрическую цепь последовательно с тем элементом цепи, силу тока в котором необходимо измерить.2. При подключении надо соблюдать полярность: «+» амперметра подключается к «+» источника тока, а «минус» амперметра — к «минусу» источника тока.
Домашнее задание§ 32-34,

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Данная самостоятельная работа поможет отработать навыки определения силы Ампера, силы Лоренца на уроках физики в 9 классе и в качестве повторения на уроках в 10 классах.

Тест по физике для учащихся 8 класса, обучающихся по учебнику А. В. Перышкина. Тема: Сила тока. Единицы силы тока. Работа выполнена в программе MyTest.

Тема урока: «Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока».Урок изучения нового материала с элементами обобщения ранее изученного. На уроке вводится понятие сил.

Тема урока: «Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока».Урок изучения нового материала с элементами обобщения ранее изученного. На уроке вводится понятие сил.

Урок-путешествие в империю электрического тока: «Сила тока. Измерение силы тока. Амперметр»В форме игры изучить новый материал.

Презентация по теме «Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Сила Лоренца» может быть использована при объяснении нового материала в 9 и 11 классе.

Решение задач на расчет работы и мощности электрического тока, тепловое действие тока. — презентация

Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемwww.eduspb.com

Похожие презентации

Презентация на тему: » Решение задач на расчет работы и мощности электрического тока, тепловое действие тока.» — Транскрипт:

1 Решение задач на расчет работы и мощности электрического тока, тепловое действие тока

2 Решая задачи на расчет работы и мощности электрического тока необходимо помнить: 1.Формулы работы и мощности электрического тока. 2.Закон Джоуля-Ленца. 3.Закон сохранения энергии. 4.Закономерности последовательного и параллельного соединения проводников. 5.Зависимость сопротивления от материала и размеров. 6.Формулы для расчета количества теплоты в различных процессах.

3 Задача 1. Условие В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, резисторы имеют сопротивления: R 1 =1 Ом, R 2 =2 Ом, R 3 =2 Ом, R 4 =4 Ом. На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность? R1R1 R2R2 R3R3 R4R4 Обратите внимание! Нам не дано напряжение или сила тока. Значит, нас не спрашивают о том, ЧЕМУ РАВНА мощность. Требуется только ответить на вопрос, на каком резисторе тепловая мощность будет максимальной. Как Вам кажется: на каком резисторе мощность будет больше? Давайте проверим!

4 Задача 1. Анализ условия В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, резисторы имеют сопротивления: R 1 =1 Ом, R 2 =2 Ом, R 3 =2 Ом, R 4 =4 Ом. На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность? R1R1 R2R2 R3R3 R4R4 В данной цепи имеется два параллельных участка, каждый из которых состоит из двух последовательно соединенных резисторов. Вспомним, как можно рассчитать мощность электрического тока?

5 Задача 1. Решение В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, резисторы имеют сопротивления: R 1 =1 Ом, R 2 =2 Ом, R 3 =2 Ом, R 4 =4 Ом. На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность? R1R1 R2R2 R3R3 R4R4 Если резисторы соединены последовательно, значит в них текут одинаковые по величине токи. Подумайте, какой формулой для расчета мощности удобнее пользоваться в случае последовательного соединения резисторов? Нажмите на выбранную Вами формулу Подсказка. Нажмите меня

6 Задача 1. Решение В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, резисторы имеют сопротивления: R 1 =1 Ом, R 2 =2 Ом, R 3 =2 Ом, R 4 =4 Ом. На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность? R1R1 R2R2 R3R3 R4R4 Т.к. при последовательном соединении токи одинаковы, то большая мощность выделится на резисторе, сопротивление которого больше (говорят: на большем по номиналу). Следовательно на резисторе R 2 выделится в 2 раза большая мощность, чем на резисторе R 1. Аналогично: на резисторе R 4 выделится в 2 раза большая мощность, чем на резисторе R 3. Отметим при этом, что сопротивление резистора R 4 в 2 раза больше, чем сопротивление резистора R 2.

7 Задача 1. Решение В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, резисторы имеют сопротивления: R 1 =1 Ом, R 2 =2 Ом, R 3 =2 Ом, R 4 =4 Ом. На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность? R1R1 R2R2 R3R3 R4R4 Теперь надо обсудить, на каком из двух резисторов – R 2 или R 4 – выделится большая мощность. Т.к. эти резисторы находятся в параллельных ветвях цепи, то в них текут разные токи. Согласно свойствам параллельного соединения, ток в параллельной ветви тем больше, чем меньше сопротивление этой ветви. Сопротивление верхней ветви меньше в 2 раза, значит, ток больше в 2 раза.

8 Задача 1. Решение В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, резисторы имеют сопротивления: R 1 =1 Ом, R 2 =2 Ом, R 3 =2 Ом, R 4 =4 Ом. На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность? R1R1 R2R2 R3R3 R4R4 Подведем итоги: 1.Выделяемая мощность: 2.Сила тока в верхней ветви в 2 раза больше, чем в нижней: 3.Сопротивление резистора R 4 в 2 раза больше, чем сопротивление резистора R 2 : Следовательно: Т.к. мощность пропорциональна квадрату силы тока, то Большая мощность (в 2 раза) выделится на резисторе R 2 Мы получили решения исходя из физического анализа ситуации. Попробуем сделать выводы с использованием традиционного математического решения.

9 Задача 1. Решение В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, резисторы имеют сопротивления: R 1 =1 Ом, R 2 =2 Ом, R 3 =2 Ом, R 4 =4 Ом. На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность? R1R1 R2R2 R3R3 R4R4 Параллельное соединение:Последовательное соединение: Расчет мощности: Ответ: большая тепловая мощность выделится на втором резисторе

10 Обратите внимание: Мы решили задачу разными способами и, естественно, получили одинаковые ответы. Вы, решая любую задачу, имеете право выбирать способ решения. Ваша оценка не зависит от выбранного способа, если только это специально не оговорено в условии задачи или учителем. Выбирайте тот способ, который Вам удобнее и понятнее, но обязательно подумайте: нет ли более простого, более «физического» способа решения. Важно только, чтобы выбранные Вами способы решения были правильными.

11 Задача 2. Условие Кипятильник с кпд 80% изготовлен из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм 2 и включен в сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник? Внимание! В нашей задаче необходимо знание двух табличных величин – удельного сопротивления нихрома и плотности воды. Обе эти величины обычно обозначаются одной и той же буквой: ρ. Для того, чтобы избежать путаницы, введем обозначения: ρ у.с. – у дельное сопротивление, ρ п – плотность.

12 Задача 2. Решение Кипятильник с кпд 80% изготовлен из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм 2 и включен в сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник? Формула расчета сопротивления: При протекании тока согласно закону Джоуля-Ленца выделяется количество теплоты, равное

13 Задача 2. Решение Кипятильник с кпд 80% изготовлен из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм 2 и включен в сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник? Так как по условию кпд кипятильника 80%, то только 80% энергии электрического тока идет на нагревание воды (остальная часть – на нагревание сосуда, воздуха и т.п.). Следовательно:

14 Задача 2. Решение Кипятильник с кпд 80% изготовлен из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм 2 и включен в сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник? Окончательно:

15 Задача 2. Решение Кипятильник с кпд 80% изготовлен из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм 2 и включен в сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник? Подставим значения и проведем действия с наименованиями Получим: 29,04 м Ответ: длина нихромовой проволоки, из которой изготовлен кипятильник примерно 29, 04 м.

16 Задача 2. Анализ решения Кипятильник с кпд 80% изготовлен из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм 2 и включен в сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник? 2.Т.к. в основе действия кипятильника лежит тепловое действие тока, записали закон Джоуля-Ленца и преобразовали (с учетом закона Ома) через известное напряжение. Получили значение сопротивления проволоки кипятильника. 3.Записали формулу для расчета количества теплоты при нагревании и преобразовали с учетом зависимости массы от плотности и объема. 4.Исходя из закона сохранения энергии (с учетом кпд кипятильника) записали соотношение между количеством теплоты, выделившимся при прохождении тока, и количеством теплоты, необходимым для нагревания воды. 5.Получили конечную формулу путем подстановки 1.Выразили длину проволоки из формулы зависимости сопротивления проводника от материала и размеров;

17 Спасибо! Переходите к следующей части курса