Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Единица измерения количества теплоты выделяемого проводником с током

Единица измерения количества теплоты выделяемого проводником с током

В настоящее время мы принимаем заявки на конкурс
«Мультитест 2021». Теперь конкурсы ИРШО и в онлайн формате.

  • Мультитест
  • Альбус
  • Начальная школа

Menu Multitest — lewe

  • Правила
  • Русский язык
  • Литература
  • Литературное чтение
  • Математика
  • История
  • Обществознание
  • Окружающий мир
  • Биология
  • География
  • Физика
    • Архив тестов
    • Инструкция
    • Тематический охват
  • Химия
  • Английский язык
  • Немецкий язык
  • Заполнение бланка

Тематический охват Мультитест — Физика

7 класс

  1. Первоначальные сведения о строении вещества:
    • Строение вещества.
    • Молекулы и атомы. Взаимное притяжение и отталкивание молекул.
    • Диффузия.
    • Три состояния вещества и различия в их молекулярном строении.
  2. Взаимодействие тел:
    • Равномерное прямолинейное движение. Траектория. Расчёт пути и времени.
    • Единицы скорости.
    • Масса тела. Единицы массы.
    • Инерция.
    • Измерение массы тела на весах.
    • Плотность тела.
    • Расчёт массы и объёма тела по плотности
    • Сила. Силы в природе.
    • Сила тяжести. Явление тяготения.
    • Сила упругости. Вес тела.
    • Динамометр.
    • Равнодействующая сила
    • Сила трения. Трение покоя.
    • Трение в природе и технике.

8 класс

  1. Задания 7 класса.
  2. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов:
    • Давление. Единицы давления. Давление газа.
    • Закон Паскаля.
    • Сообщающиеся сосуды
    • Вес воздуха. Атмосферное давление на различных высотах.
    • Барометр-анероид. Манометр.
    • Гидравлический пресс.
    • Архимедова сила.
    • Условие плавания тел в жидкостях и газах (воздухе). Плавание судов. Воздухоплавание.
  3. Работа. Мощность. Энергия.
    • Механическая работа.
    • Мощность.
    • Простые механизмы. Рычаг.
    • Равновесие сил на рычаге. Момент силы.
    • Подвижный и неподвижный блок.
    • «Золотое правило» механики.
    • КПД механизма.
    • Энергия. Потенциальная и кинетическая. Превращение одного вида энергии в другой.
  4. Тепловые явления
    • Внутренняя энергия.
    • Тепловое движение. Температура.
    • Теплопередача. Необратимость процесса теплопередачи.
    • Способы изменения внутренней энергии.
    • Теплопроводность.
    • Количество теплоты. Удельная теплоёмкость.
    • Конвекция. Излучение.
    • Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления. График плавления и отвердевания.
    • Преобразование энергии при изменениях агрегатного состояния вещества.
    • Испарение и конденсация. Удельная теплота парообразования и конденсации.
    • Работа пара и газа при расширении.
    • Кипение жидкости. Влажность воздуха.
    • Тепловые двигатели.
    • Энергия топлива. Удельная теплота сгорания.
    • Агрегатные состояния. Преобразование энергии в тепловых двигателях.
    • КПД теплового двигателя.

9 класс

  1. Задачи 7 и 8 класса.
  2. Электрические явления:
    • Электролизация тел.
    • Электрический заряд.
    • Взаимодействие зарядов.
    • Дискретность электрического заряда. Электрон.
    • Закон сохранения электрического заряда.
    • Электроскоп.
    • Действие электрического поля на электрические заряды.
    • Постоянный электрический ток. Источники тока.
    • Носители свободных электрических зарядов в металлах, жидкостях и газах.
    • Электрическая цепь и её составные части.
    • Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока.
    • Напряжение. Единицы напряжения. Вольтметр. Измерение напряжения. Зависимость силы тока от напряжения.
    • Сопротивление. Единицы сопротивления.
    • Закон Ома для участка электрической цепи.
    • Расчет сопротивления проводников. Удельное сопротивление.
    • Примеры на расчет сопротивления проводников, силы тока и напряжения.
    • Реостаты.
    • Последовательное и параллельное соединение проводников. Действия электрического тока
    • Закон Джоуля-Ленца. Работа электрического тока.
    • Мощность электрического тока.
    • Единицы работы электрического тока, применяемые на практике.
    • Счетчик электрической энергии. Электронагревательные приборы.
    • Расчет электроэнергии, потребляемой бытовыми приборами.
    • Нагревание проводников электрическим током.
    • Количество теплоты, выделяемое проводником с током.
    • Лампа накаливания. Короткое замыкание.
    • Предохранители.
  3. Световые явления:
    • Источники света.
    • Прямолинейное распространение, отражение и преломление света. Луч. Закон отражения света.
    • Плоское зеркало. Линза. Оптическая сила линзы. Изображение, даваемое линзой.
    • Измерение фокусного расстояния собирающей линзы.
    • Оптические приборы.
  4. Законы взаимодействия и движения тел:
    • Материальная точка. Траектория. Скорость. Перемещение. Система отсчета.
    • Определение координаты движущего тела.
    • Графики зависимости кинематических величин от времени.
    • Прямолинейное равноускоренное движение.
    • Скорость равноускоренного движения.
    • Перемещение при равноускоренном движении.
    • Определение координаты движущего тела.
    • Графики зависимости кинематических величин от времени.
    • Ускорение. Относительность механического движения. Инерциальная система отсчета.
    • Первый закон Ньютона.
    • Второй закон Ньютона.
    • Третий закон Ньютона. Свободное падение.
    • Закон Всемирного тяготения.
    • Ускорение свободного падения на Земле и других небесных телах.
    • Криволинейное движение. Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью.
    • Искусственные спутники Земли.
    • Импульс тела.
    • Закон сохранения импульса.
    • Реактивное движение. Ракеты.
Читайте так же:
Плотность тока через тепло

Количество теплоты при прохождении тока

В 1841 году английский физик Джеймс Джоуль экспериментально доказал наличие зависимости количества выделяемой теплоты от силы тока. А в 1842 году, независимо от него к тому же выводу пришел русский ученый Эмилий Ленц, измерявший в течение нескольких лет количество времени, необходимое для нагрева спирта в сосуде на 10°С. Окончательное же определение закона Джоуля-Ленца было опубликовано в 1843 году.

Формулировка закона Джоуля-Ленца, основанная на работах обоих ученых, звучит так: при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику.

Формула для закона Джоуля-Ленца

Приведенная формула выражает закон Джоуля-Ленца для участка цепи. Единица измерения количества теплоты (Q) – джоуль (Дж), является производной единицей и может быть получена из формулы:
1Дж = 1Ом · (1А) 2 · 1с.

В неподвижном проводнике, по которому течет постоянный ток работа сторонних сил расходуется на его нагревание. Опытно доказано, что в любом проводнике выделяется количество теплоты, равное работе, совершаемой электрическими силами по переносу заряда вдоль проводника.

φ12=U – разность потенциалов на концах проводника, тогда для переноса заряда на этом участке совершается работа
A=q(φ12 )=qU,

  • А – работа [Дж];
  • q – заряд [Кл].

Из определения силы тока следует:

  • q = It
  • A = IUt

Учитывая формулу и сказанное выше, получим: Q = A = IUt – закон Джоуля-Ленца в интегральной форме.

Запишем закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

  • ∆W – тепловая мощность тока в элементе проводника, [Вт];
  • ∆l – длина проводника, [мм];
  • ∆S – сечение проводника, [мм2];
  • ∆V – объем проводника, [мм3];
  • j – плотность тока, j = ϭE, ϭ = 1/ρ (удельная электропроводность);
  • Е – напряженность поля, [В/м].
  • ω=∆W/∆V=j ⃗E ⃗ – удельная мощность тока.

Отсюда: ω=ϭE ⃗ – дифференциальная запись закона Джоуля-Ленца, характеризующая плотность выделенной энергии

Закон Джоуля-Ленца имеет широкое практическое применение. Так, в электротехнике необходимо учитывать нагревание проводов при расчете теплопотери в линиях электропередач, температуры срабатывания автоматических выключателей, тепловыделения элементов радиотехники и электротехнических приборов, характеристик проводов сетей температуры плавления плавких предохранителей, тепловой мощности электронагревателей. Применение закона Джоуля-Ленца позволяет уменьшить потери при передаче электроэнергии на большие расстояния и поднять напряжения в линиях электропередач. Кроме этого на законе Джоуля-Ленца основана контактная и электродуговая сварка.

Закон Джо́уля — Ле́нца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Установлен в 1841 году Джеймсом Джоулем и независимо от него в 1842 году Эмилием Ленцем [1] .

Содержание

Определения [ править | править код ]

В словесной формулировке звучит следующим образом [2] :

Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании постоянного электрического тока, равна произведению плотности электрического тока на величину напряженности электрического поля.

Математически может быть выражен в следующей форме:

w = j → ⋅ E → = σ E 2 , >cdot >=sigma E^ ,>

где w — мощность выделения тепла в единице объёма, j → >> — плотность электрического тока, E → >> — напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды, а точкой обозначено скалярное произведение.

Закон также может быть сформулирован в интегральной форме для случая протекания токов в тонких проводах [3] :

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

В интегральной форме этот закон имеет вид

d Q = I 2 R d t , Rdt,> Q = ∫ t 1 t 2 I 2 R d t , >^ >I^ Rdt,>

где d Q — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени d t , I — сила тока, R — сопротивление, Q — полное количество теплоты, выделенное за промежуток времени от t 1 > до t 2 > . В случае постоянных силы тока и сопротивления:

Q = I 2 R t . Rt.>

Применяя закон Ома, можно получить следующие эквивалентные формулы:

Q = U 2 t / R = I U t . t/R =IUt.>

Практическое значение [ править | править код ]

Снижение потерь энергии [ править | править код ]

При передаче электроэнергии тепловое действие тока в проводах является нежелательным, поскольку ведёт к потерям энергии. Подводящие провода и нагрузка соединены последовательно, значит ток в сети I на проводах и нагрузке одинаков. Мощность нагрузки и сопротивление проводов не должны зависеть от выбора напряжения источника. Выделяемая на проводах и на нагрузке мощность определяется следующими формулами

Читайте так же:
Электронные выключатели для теплого пола

Q w = R w ⋅ I 2 , =R_ cdot I^ ,> Q c = U c ⋅ I . =U_ cdot I.>

Откуда следует, что Q w = R w ⋅ Q c 2 / U c 2 =R_ cdot Q_ ^ /U_ ^ > . Так как в каждом конкретном случае мощность нагрузки и сопротивление проводов остаются неизменными и выражение R w ⋅ Q c 2 cdot Q_ ^ > является константой, то тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе. Повышая напряжение мы снижаем тепловые потери в проводах. Это, однако, снижает электробезопасность линий электропередачи.

Выбор проводов для цепей [ править | править код ]

Тепло, выделяемое проводником с током, в той или иной степени выделяется в окружающую среду. В случае, если сила тока в выбранном проводнике превысит некоторое предельно допустимое значение, возможен столь сильный нагрев, что проводник может спровоцировать возгорание находящихся рядом с ним объектов или расплавиться сам. Как правило, при выборе проводов, предназначенных для сборки электрических цепей, достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют выбор сечения проводников.

Электронагревательные приборы [ править | править код ]

Если сила тока одна и та же на всём протяжении электрической цепи, то в любом выбранном участке будет выделять тепла тем больше, чем выше сопротивление данного участка.

За счёт сознательного увеличения сопротивления участка цепи можно добиться локализованного выделения тепла в этом участке. По этому принципу работают электронагревательные приборы. В них используется нагревательный элемент — проводник с высоким сопротивлением. Повышение сопротивления достигается (совместно или по отдельности) выбором сплава с высоким удельным сопротивлением (например, нихром, константан), увеличением длины проводника и уменьшением его поперечного сечения. Подводящие провода имеют обычное низкое сопротивление и поэтому их нагрев, как правило, незаметен.

Плавкие предохранители [ править | править код ]

Для защиты электрических цепей от протекания чрезмерно больших токов используется отрезок проводника со специальными характеристиками. Это проводник относительно малого сечения и из такого сплава, что при допустимых токах нагрев проводника не перегревает его, а при чрезмерно больших перегрев проводника столь значителен, что проводник расплавляется и размыкает цепь.

Знаменитый русский физик Ленц и английский физик Джоуль, проводя опыты по изучению тепловых действий электрического тока, независимо друг от друга вывели закон Джоуля-Ленца. Данный закон отражает взаимосвязь количества теплоты, выделяемого в проводнике, и электрического тока, проходящего по этому проводнику в течение определенного периода времени.

Свойства электрического тока

Когда электрический ток проходит через металлический проводник, его электроны постоянно сталкиваются с различными посторонними частицами. Это могут быть обычные нейтральные молекулы или молекулы, потерявшие электроны. Электрон в процессе движения может отщепить от нейтральной молекулы еще один электрон. В результате, его кинетическая энергия теряется, а вместо молекулы происходит образование положительного иона. В других случаях электрон, наоборот, соединиться с положительным ионом и образовать нейтральную молекулу.

В процессе столкновений электронов и молекул происходит расход энергии, в дальнейшем превращающейся в тепло. Затраты определенного количества энергии связаны со всеми движениями, во время которых приходится преодолевать сопротивление. В это время происходит превращение работы, затраченной на преодоление сопротивления трения, в тепловую энергию.

Сопротивление в электрических проводниках обладает теми же качествами, как и у обычного сопротивления. Для того чтобы провести ток через проводник, источником тока затрачивается определенное количество энергии, превращающейся в тепло. Данное превращение как раз и отражает закон Джоуля — Ленца, известного также, как закон теплового действия тока.

Закон джоуля Ленца формула и определение

Согласно закону джоуля Ленца, электрический ток, проходящий по проводнику, сопровождается количеством теплоты, прямо пропорциональным квадрату тока и сопротивлению, а также времени течения этого тока по проводнику.

В виде формулы закон Джоуля-Ленца выражается следующим образом: Q = I 2 Rt, в которой Q отображает количество выделенной теплоты, I – силу тока, R – сопротивление проводника, t – период времени. Величина «к» представляет собой тепловой эквивалент работы и применяется в тех случаях, когда количество теплоты измеряется в калориях, сила тока – в амперах, сопротивление – в Омах, а время – в секундах. Численное значение величины к составляет 0,24, что соответствует току в 1 ампер, который при сопротивлении проводника в 1 Ом, выделяет в течение 1 секунды количество теплоты, равное 0,24 ккал. Поэтому для расчетов количества выделенной теплоты в калориях применяется формула Q = 0,24I 2 Rt.

Читайте так же:
Тепловой ток коллектора формула

При использовании системы единиц СИ измерение количества теплоты производится в джоулях, поэтому величина «к», применительно к закону Джоуля-Ленца, будет равна 1, а формула будет выглядеть: Q = I 2 Rt. В соответствии с законом Ома I = U/R. Если это значение силы тока подставить в основную формулу, она приобретет следующий вид: Q = (U 2 /R)t.

Основная формула Q = I 2 Rt очень удобна для использования при расчетах количества теплоты, которое выделяется в случае последовательного соединения. Сила тока во всех проводниках будет одинаковая. При последовательном соединении сразу нескольких проводников, каждый из них выделит столько теплоты, которое будет пропорционально сопротивлению проводника. Если последовательно соединить три одинаковые проволочки из меди, железа и никелина, то максимальное количество теплоты будет выделено последней. Это связано с наибольшим удельным сопротивлением никелина и более сильным нагревом этой проволочки.

При параллельном соединении этих же проводников, значение электрического тока в каждом из них будет различным, а напряжение на концах – одинаковым. В этом случае для расчетов больше подойдет формула Q = (U 2 /R)t. Количество теплоты, выделяемое проводником, будет обратно пропорционально его проводимости. Таким образом, закон Джоуля — Ленца широко используется для расчетов установок электрического освещения, различных отопительных и нагревательных приборов, а также других устройств, связанных с преобразованием электрической энергии в тепловую.

Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока

Эмф в медицине

Постоянный ток, действие на биолог. Тк.. При сравнительно большой продолжительности действия подпорогового тока изменяется не только мембранный потенциал, но и значение критического потенциала. При этом под катодом происходит смещение уровня критического потенциала вверх, что свидетельствует об инактивации натриевых каналов. Таким образом, возбудимость под катодом уменьшается при длительном воздействии подпорогового тока. Это явление уменьшения возбудимости при длительном действии подпорогового раздражителя называется аккомодацией. При этом в исследуемых клетках возникают аномально низкоамплитудные потенциалы действия.Скорость нарастания интенсивности раздражителя имеет существенное значение при определении возбудимой ткани, поэтому чаще всего используют импульсы прямоугольной формы (импульс тока прямоугольной формы имеет максимальную крутизну нарастания). Замедление скорости изменения амплитуды раздражителя приводит к тому, что происходит инактивация натриевых каналов вследствие постепенной деполяризации клеточной мембраны, а следовательно, к падению возбудимости.Увеличение силы стимула до порогового значения приводит к генерации потенциала действия

Под анодом при действии сильного тока происходит изменение уровня критического потенциала, в противоположном направлении — вниз . При этом уменьшается разность между критическим потенциалом и мембранным потенциалом, т. е. возбудимость под анодом при длительном действии тока повышается.

Закон Джоуля — Ленца— закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока.Закон Джоуля — Ленца: при протекании тока по проводнику происходит превращение электрической энергии в тепловую, причём количество выделенного тепла будет равно работе электрических сил:

Выражение закона в интегральной форме: количество теплоты , выделенное в проводнике с силой тока , сопротивлением за время равно:

В случае постоянного тока и

Выражение закона в дифференциальной форме: удельная мощность тока (, отнесённое к единице времени и единице объёма проводника) в точке проводника с плотностью тока и напряжённостью электрического поля равна:

Плотность то́ка — векторная величина, имеющая смысл силы тока, протекающего через единицу площади. Например, при равномерном распределении плотности тока по сечению проводника .

Читайте так же:
Тепловая мощность тока физика задачи с решениями

В общем случае, , где — нормальная (ортогональная) составляющая вектора плотности тока по отношению к элементу площади .

Направление вектора соответствует направлению вектора скорости , с которой движутся заряды, создающие ток, в предположении, что заряды положительны. В сложных системах (с различными типами носителей заряда, например, в плазме)

Для всех типов подвижных носителей заряда, сумма концентраций частиц данного типа (), домноженных на заряд одной частицы данного типа () и на среднюю скорость частиц этого типа.Так же плотность тока определяется по формуле

G — проводимость [1/Oм *м]

E — напряженность [В/м]

С ила тока (часто просто «ток») в проводнике — скалярная величина, численно равная заряду , протекающему в единицу времени через сечение проводника. Обозначается буквой I. Основной формулой, используемой для решения задач, является Закон Ома для участка электрической цепи:

— сила тока равняется отношению напряжения к сопротивлению.

д ля полной электрической цепи:

— где E — ЭДС, R — внешнее сопротивление, r — внутреннее сопротивление.

Единица измерения в системе СИ — 1 Ампер (А) = 1 Кулон / секунду.

Для измерения силы тока используют специальный прибор – амперметр. Его включают в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить силу тока. Основные методы измерения силы тока: магнитоэлектрический, электромагнитный и косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении). В случае переменного тока различают мгновенную силу тока, амплитудную (пиковую) силу тока и эффективную силу тока (равную силе постоянного тока, который выделяет такую же мощность).

Тепл. Действие тока.Электрический ток нагревает проводник. Это явление нам хорошо известно. Объясняется оно тем, что свободные электроны в металлах, перемещаясь под действием электрического поля, взаимодействуют с ионами или атомами вещества проводника и передают им свою энергию. В результате работы электрического тока увеличивается скорость колебаний ионов и атомов и внутренняя энергия проводника увеличивается. Опыты показывают, что в неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи. Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока. Мы знаем, что работу тока рассчитывают по формуле:

Обозначим количество теплоты буквой Q. Согласно сказанному выше Q = A, или Q = U·I·t. 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 = I·R·I·t, т. е. Q=I ·R·t Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени. К этому же выводу, но на основании опытов впервые пришли независимо друг от друга английский ученый Джоуль и русский ученый Ленц.

Гальванизация – воздействие на организм с лечебно-профилактическими целями постоянным непрерывным электрическим током малой силы (до 50 м А) и низкого напряжения (30-80 В) через контактно наложенные на тело больного электроды. Введение в организм человека лекарственного препарата с применением гальванизации называется электрофорезом.

Неповрежденная кожа человека обладает высоким омическим сопротивлением и низкой удельной электропроводностью, поэтому в организм ток проникает в основном через выводные протоки потовых и сальных желез, межклеточные щели. Гальванизация применяется при лечении травм и заболеваний периферической нервной системы (плекситы, радикулиты, полимероватии, невралгии), травм и заболеваний, расстройства мозгового и спинного кровообращения, энцефалиты), вегетативной дистонии, неврастении и других невротических состояний, заболеваниях органов пищеварения (хронические гастриты, колиты, холециститы, дискинезии желчевыводящих путей, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки), при гипертонии и гипотонии, стенокардии, атеросклерозе начальной стадии, хронических воспалительных процессов в различных органах и тканях, заболеваний глаз, хронических артритов и периартритов, хронического остеомиелита.

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца объясняет нагревание проводников.

Просмотр содержимого документа
«Закон Джоуля-Ленца»

Q=I 2 Rt

  • Смайлики

Активити «Ледокол»

  • Я возьму с собой в поход…

Деление на группы по формулам.

Этап подготовки к активной деятельности на основном этапе:

Читайте так же:
Какого сечения должен быть провод для подключения теплого пола

Омметром измеряют сопротивление.

Амперметр – прибор для измерения напряжения.

Соединение проводников бывает последовательным и параллельным.

Вольтметр включают в цепь последовательно.

Единица измерения напряжения – Ампер.

Сопротивление проводника зависит только от его длины и площади поперечного сечения.

В быту соединение потребителей в цепь последовательное.

Электрический ток в металлах представляет собой направленное движение электронов.

Эл ток в жидкостях представляет собой направленное движение электронов и ионов.

В металлах сопротивление увеличивается с увеличением температуры.

Давайте попытаемся сформулировать цели урока, т. е. на какие вопросы мы должны сегодня ответить.

— Почему электрический ток нагревает проводник, как рассчитать количество теплоты, выделяемое проводником с током?

Потребители электрического тока

Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.

Чем ты руководствовался, делая выбор?

Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах?

Почему же проводники нагреваются?

Рассмотрим на примере движении одного электрона по проводнику

Электрический ток в металлическом проводнике – это упорядоченное движение

электронов. Провод — это кристалл из ионов, поэтому электронам приходится «течь»

между ионами, постоянно наталкиваясь на них. При этом часть кинетической энергии электроны передают ионам , заставляя их колебаться сильнее. Кинетическая энергия

ионов увеличивается, следовательно увеличивается внутренняя энергия проводника ,

и следовательно его температура. А это и значит что, проводник нагревается

От каких величин зависит нагревание проводника?

Многочисленные опыты показывают, что чем больше сила тока в проводнике тем и количество теплоты выделившееся в проводнике будет больше. Значит нагревание проводника зависит от силы тока (I).

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

Был проведен эксперимент.

I 1 =I 2 =I 3

Q 1 ≠Q 2 ≠Q 3

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

Удельное сопротивление

Нагрев проводника

Ом мм 2

Чтобы проводник нагревался сильнее,

он должен обладать большим удельным сопротивлением

Сделаем вывод

От чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

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.)

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)

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

Как записывается закон Джоуля-Ленца

Количество теплоты, выделяемое проводником с током,

равно произведению квадрата силы тока, сопротивления

проводника и времени

Q=I 2 Rt

Q – количество теплоты — [Дж]

I – сила тока – [A]

R – сопротивление – [Ом]

t – время – [c]

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.

Систематизация знаний

1. В чем проявляется тепловое действие тока?

(В нагревании проводника)

2. Как можно объяснить нагревание проводника с током?

(Движущиеся электроны взаимодействуют с ионами кристаллической

решетки и передают им свою энергию)

3. Какие превращения энергии происходят при протекании тока через проводник?

(Электрическая энергия превращается во внутреннюю)

4. Как по закону Джоуля – Ленца рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике?

Решим задачу

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

Q=I 2 Rt

Q= (5A) 2 . 35 Ом . 300 с = 262500Дж =

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию