Schetchiksg.ru

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

Объясните тепловое действие электрического тока

Урок по теме «Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. Лампа накаливания.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Тепловое действие тока Закон Джоуля-Ленца Электронагревательные приборы Учитель физики МБОУ СОШ № 5 Коломасова Марина Александровна

Верите ли вы, что 2 ученых, работающих в разных странах и не знакомые друг с другом, почти одновременно сделали одно и то же открытие? Физический закон носит имена владельца пивоваренного завода и ректора Санкт-Петербургского университета? В конце 19 века Россию называли родиной света? Электрическая лампа чаще перегорает в момент замыкания тока и очень редко в момент размыкания? Наибольший расход электроэнергии в наших квартирах приходится на освещение?

Интерактивный тренинг на знание формулы мощности электрического тока http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba075-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_19.swf стр. 6

Работа с учебником Как можно объяснить нагревание проводника электрическим током? Попробуйте сформулировать это в виде ключевых словосочетаний 1. Эл. поле совершает работу по перемещению свободных зарядов 2. Взаимодействие направленно движущихся свободных зарядов с ионами вещества 3. Передача энергии ионам 4. Работа тока приводит к увеличению внутренней энергии проводника 5. Если проводник неподвижен, то А тока = Q. Значит Q = UIt

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba076-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_20.swf 3 стр. и 4 стр.

Степень нагрева проводника зависит от его СОПРОТИВЛЕНИЯ При последовательном соединении I = const , Q = I2 Rt, (чем больше R, тем больше Q) значит сильнее нагреется проводник с большим сопротивлением При параллельном соединении U= const, Q = U2t/R, (чем меньше R, тем больше Q) значит сильнее нагреется проводник с меньшим сопротивлением

Решение задачи 2 группы Проводники соединены последовательно, значит l1 = l2 = const. Q = Ult, Q = lt ( lR ), т.е Q = l2 Rt (Q прямо пропорционально R) Значит проводник с БОЛЬШИМ сопротивлением выделит БОЛЬШЕЕ количество теплоты и наоборот) 2. R = ρι/S, (R обратно пропорционально S при прочих равных условиях) Поскольку S1 > S2, значит R1 8 слайд

Ответьте на вопросы Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике увеличить в 2 раза? (увеличится в 4 раза, поскольку Q = l2 Rt , т.е. Q = (2l)2 Rt , Q = 4l2 Rt ) 2 лампы, соединённые последовательно, подключены к источнику тока. Сопротивление первой лампы меньше, чем у второй. Какая лампа будет гореть ярче при замыкании цепи? (вторая лампа, т.к. при последовательном соединении Q = l2 Rt, ( т.е. Q

R),токи в лампах одинаковы, больше тепла выделяет и поэтому ярче горит лампа с большим сопротивлением ) 2 лампы, соединённые параллельно, подключены к источнику тока. Сопротивление первой лампы меньше, чем у второй. Какая лампа будет гореть ярче при замыкании цепи? (первая лампа, т.к. при параллельном соединении Q = U2t/R ( т.е. Q

1/ R), напряжение на лампах одинаковы. Больше тепла выделяет и поэтому ярче горит лампа с меньшим сопротивлением)

Объясните тепловое действие электрического тока

В 1820 г. Х.Эрстедом было открыто магнитное действие электрического тока — вокруг проволоки с электрическим током было обнаружено магнитное поле. Таким образом, была доказана связь электричества и магнетизма. А.Ампер, основываясь на единстве электрических и магнитных явлений, разработал первую теорию магнетизма, заложив тем самым основы электродинамики. Он различал понятия электрического тока и электрического напряжения. Основными понятиями его концепции были «электрический ток», «электрическая цепь». Под электрическим током Ампер понимал непрестанно чередующиеся внутри проводника процессы соединения и разделения противоположно заряженных частиц электричества. (Наименование единицы силы тока носит имя Ампера.) Им обосновано направление движения тока — направление положительного заряда электричества, а также установлен закон механического взаимодействия двух токов, текущих в малых отрезках проводников, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Из данного закона следовало. что параллельные проводники с токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных направлениях — отталкиваются. Из представления о магните как совокупности электрических токов, расположенных в плоскостях, перпендикулярных линии, соединяющей полюсы магнита, вытекал естественный вывод о том, что соленоид эквивалентен магниту. Революционный смысл этого вывода был очевиден: для объяснения явления магнетизма больше не требовалось наличия «магнитной жидкости» — все явление магнетизма оказалось возможным свести к электродинамическим взаимодействиям.

Читайте так же:
Тепловой эффект при переменном токе

Следующим шагом в развитии электродинамики было открытие М.Фарадеем явления электромагнитной индукции — возбуждения переменным магнитным полем электродвижущей силы в проводниках, — ставшей основой электротехники. Важным результатом его исследований явилось также обоснование того, что отдельные виды электричества тождественны по своей природе, независимо от их источника. Открытие закона электролиза(химическое действие электрического тока прямо пропорционально количеству проходящего электричества), открытие вращения плоскости поляризации света в магнитном поле. Пытаясь объяснить явление электромагнитной индукции на основе концепции дальнодействия, но встретившись с затруднениями, он высказал предположение об осуществлении электромагнитных взаимодействий по средством электромагнитного поля, т.е. на основе концепции близкодействия. Это положило начало формированию концепции электромагнитного поля, оформленную Д.Максвеллом.

4. Электромагнитное поле Максвелла и эфир

Теория Ньютона успешно объяснила движение планет вокруг Солнца под влиянием силы притяжения, но не смогла верно объяснить движение электрически заряженных частиц, которые взаимодействуют друг с другом через пустое пространство под влиянием электрических и магнитных сил — модель атома напоминает модель Солнечной системы (в центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны). Вместе с тем между гравитационными и электромагнитными силами есть различия: электрический заряд имеет лишь некоторые частицы, а гравитацией обладают все формы вещества и энергии; электрические силы бывают положительными и отрицательными (причем частицы с разным зарядом притягиваются, а с одинаковым — отталкиваются), а тяготеющие объекты только притягиваются; при малых масштабах (например, в атоме) резко преобладают электромагнитные силы, а при больших масштабах (например, при масштабах Земли) — гравитационные. Д.К.Максвелл вывел систему уравнений, описывающих взаимосвязь движения заряженных частиц и поведение электромагнитных сил. Центральным понятием теории Максвелла было понятие поля, которое избавило от затруднений. связанных с ньютоновским действием на расстоянии. В XIX в. поле описывалось по аналогии с движущейся жидкостью, поэтому оно характеризовалось с помощью таких терминов, как «магнитный поток», «силовые линии» и т.п. Описание же поля как жидкости предполагает среду, передающую действие от одного заряда к другому. Такую гипотетическую жидкость назвали эфиром. Полагали, что эфир заполняет все пустое пространство, оставаясь невидимым. Электромагнитные поля представлялись в виде натяжений в эфире. Заряженные частицы порождали в эфире волны натяжений. скорость распространения которых, как и показали расчеты, оказалась около 300000 км/с. Свет стал рассматриваться в виде электромагнитных волн, которые вызывались движениями заряженных частиц и которые распространялись в пространстве как колебания эфира. С открытием электромагнитных волн (радиоволны, сверхвысокочастотные. тепловые (инфракрасные), ультрафиолетовые, рентгеновские волны. гамма-излучения) появилась возможность проверки ньютоновской теории пространства и времени.

Читайте так же:
Выражение для теплового тока

Если Фарадей осуществил новый подход к изучению электрических и магнитных явлений, создав концепцию поля. которое описвывалось с помощью силовых линий, то Максвелл. введя точное понятие электромагнитного поля. сформулировал его законы.

Из концепции Френеля о поперечных световых волн неизбежно вытекали вопросы о том, в какой же среде распространяются волны, почему нет продольных световых волн, как действует эфир на движущиеся в нем тела и т.д. Было высказано множество самых разнообразных гипотез относительно поперечности световых волн (например, гипотеза абсолютно несжимаемого эфира, гипотеза неподвижного эфира, гипотеза эфира, частично увлекаемого за собой движущимися в нем телами и т.д.). Т.е. существование самого эфира сомнению не подвергалось, ибо распространение волн требовало соответствующей среды.

Максвелл создает электромагнитную теорию света, установив уравнения, объяснявшие все известные к тому времени факты с единой точки зрения. В них устанавливалась связь между изменениями магнитного поля и возникновением электродвижущей силы. Свою главную задачу Максвелл усматривал в том, чтобы привести электрические явления к области динамики. Он исходил из того, что электрический ток нельзя рассматривать иначе как действия не расположения. а распространения протекающие во времени. Причина электрических токов была им названа электродвижущей силой.

Охрана Труда

Действие электрического тока на организм человека

Несчастные случаи, связанные с опасным воздействием элек­трического тока на организм человека, происходят при соприкос­новении человека с токоведущими частями или же от действия разрядного тока при приближении к токоведущим частям на достаточное для образования разряда расстояние.

Механизм поражения электрическим током весьма сложен и еще недостаточно изучен.

Действие электрического тока на организм человека может быть тепловым (ожоги), механическим (разрыв тканей, растрес­кивание костей), химическим (электролиз), и биологическим (нарушение функций нервной системы и управляемых ею процес­сов в живом организме).

При электротравмах могут быть внутренние (электрический удар) или внешние (ожог, металлизация, электрический знак) поражения организма человека.

Наиболее тяжелым видом электротравм являются электри­ческие удары.

Наблюдения и исследования данных об электротравматизме показывают, что решающее влияние на исход электрических травм оказывают следующие факторы:

а) величина поражающего тока, протекающего через тело’ человека;

б) напряжение в электроустановках;

в) продолжительность воздействия тока на организм чело­века;

г) путь прохождения тока;

д) род и частота тока;

е) состояние окружающей среды;

ж) состояние организма человека в момент получения элек­тротравмы.

Величина поражающего тока. До настоящего времени вопрос о том, какая величина тока является опасной и какая смертельно опасной для человека, окончательно не разрешен.

Читайте так же:
Как проверить выключатель теплого пола

Под безопасным током обычно понимают ток такой величины, который дает возможность человеку самостоятельно оторваться от токоведущих частей. Величина тока зависит от сопротивления тела человека и приложенного к нему напряжения.

Наибольшей величиной отпускающего переменного тока с час­тотой 50 периодов в секунду можно принять 15—20 ма и наи­большую величину отпускающего постоянного тока можно при­нять в среднем 60—70 ма.

Примерная зависимость характера воздействия тока на орга­низм человека от его величины, составленная по данным изуче­ния электротравматизма и экспериментов над животными, дана в табл. 24 К

Продолжительность воздействия тока. Длительность воздей­ствия тока на организм человека также имеет большое значение. Установлено, что с увеличением времени действия тока электрическое

Т а б л и ц а 24

переменный ток 50—60 пер/сек

Начало ощущения, легкое дрожание пальцев

Сильное дрожание пальцев рук

Судороги в руках

Зуд, ощущение нагрева

Руки трудно, но еще можно ото­рвать от электродов. Сильные боли в пальцах, кистях рук и руках

Руки парализуются немедленно, ото­рвать от электродов невозможно. Очень сильные боли. Затрудняется дыхание

Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук.

Паралич дыхания. Начало трепетания желудочков сердца

Сильное ощущение наг­рева. Сокращение мышц рук. Судороги, затрудне­ние дыхания

Паралич дыхания. При длительности 3 сек. и более паралич сердца — остановившееся трепетание желу­дочков

сопротивление тела человека уменьшается. Следовательно, с увеличением длительности воздействия тока, величина тока, про­ходящего через тело человека, возрастает; поэтому чем дольше человек находится под током, тем более тяжелыми получаются последствия.

Путь прохождения тока. Путь прохождения тока в организме, повидимому, также оказывает влияние на исход электротравм. В настоящее время считается установленным, что с увеличением пути прохождения электрического тока через организм тяжесть исхода несчастного случая возрастает.

В связи с тем, что прохождение электрического тока через тело человека вызывает различные сложные патологические про­цессы ii организме человека, вопрос о влиянии пути прохождения тока на исход электротравм не является окончательно решенным.

Род и частота тока. Изучение воздействия переменного и по­стоянного тока на организм человека показывает, что опасность переменного тока для возникновения электротравмы выше опас­ности постоянного тока при низких напряжениях.

Изучение влияния тока различной частоты на организм чело­века показывает, что опасность поражения током с увеличением частоты уменьшается.

Установлено, что наиболее опасными для человека частотами являются частоты 50—60 гц, и что значительное увеличение частоты тока снижает опасность поражения.

Опыт эксплуатации высокочастотных генераторов показывает, что с точки зрения поражения организма электрическим ударом токи высокой частоты не представляют опасности поражения организма, по они при прикосновении к токоведущим частям вызывают ожоги.

Состояние человека в момент электротравмы. Различный со­став тканей человеческого тела является причиной различного сопротивления электрическому току. Удельное сопротивление тела человека, когда кожный покров находится в сухом состоя­нии, составляет от 40 000 до 100 000 ом, причем свыше 90% этого сопротивления приходится па кожный покров. Однако сопротивление наружного слоя кожного покрова не остается величиной постоянной, а меняется в весьма широких пределах и зависит: а) от влажности и чистоты кожи, б) от величины по­верхности и плотности контакта, в) от величины тока и продол­жительности прохождения его через тело человека; г) от вели­чины приложенного напряжения.

Читайте так же:
Выключатель для теплого пола devi

В случае увлажнения наружного кожного покрова и загряз­нения выделениями потовых желез или токопроводящей пылью, эмульсией и т. п. его удельное сопротивление может снизиться до 1000 ом.

Удельное сопротивление кожного покрова тем меньше, чем больше площадь соприкосновения с контактами. Здесь мы наблю­даем те же условия, что и в любом проводнике электрического сока (изменение плотности тока).

Электрический ток, протекающий через тело человека, вызы­вает нагрев кожного покрова, увеличивает потовыделение. Выде­ление тепла при прохождении тока через проводник тем больше, чем больше величина тока и чем больше времени он протекаем но проводнику. Нагрев и потовыделение ведут к резкому сниже­нию электрического сопротивления кожного покрова. Так, напри­мер, по данным наблюдений, если сопротивление тела человека при токе в 0,1 ма 500 000 ом, то при токе 10 ма оно снижается до 8000 ом.

Большое влияние на сопротивление кожного покрова при про­чих равных условиях оказывает величина приложенного напря­жения. Чем выше приложенное напряжение, тем больше опас­ность поражения; это можно объяснить тем, что наряду с дру­гими явлениями может наступить явление пробоя диэлектрика.

Безопасное напряжение . Опасность действия электрического тока зависит от ряда условий: состояния человека, продолжи­тельности действия, рода и частоты тока, величины приложен­ного напряжения. Следовательно, определить заранее величину тока, который может пройти через человека при определенных условиях, практически нет возможности. Поэтому, для опреде­ления безопасных условий, обычно на практике ориентируются не на величину поражающего тока, а на величину допустимого напряжения, тем более, что напряжение в той или иной, сети практически можно считать постоянным.

В СССР в зависимости от окружающих условий регламенти­руются величины безопасных напряжений 36 и 12 в, за исключе­нием электросварочных установок дуговой сварки, где допу­скам ся напряжение до 65 в.

Решебник к сборнику задач по физике для 7-9 классов Лукашик В.И. Иванова Е.В
VII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ. 55(56). Тепловое действие тока

VII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ. 55(56). Тепловое действие тока

  • 1441°. Что произойдет, если концы проводников А (рис. 353) соединить между собой? Почему нельзя после этого соединить точки B и C цепи?
  • 1442. Почему в плавких предохранителях не применяют проволоку из тугоплавких металлов?
  • 1443. Спираль электрической плитки при ремонте чуть-чуть укоротили. Изменится ли при этом накал и мощность плитки, если ее включить в сеть электрического тока? Если не изменится, то почему?
  • 1444. От батарейки карманного фонаря к одной из двух одинаковых лампочек мальчик подвел железные провода, а к другой — медные. У какой лампочки будет ярче светиться нить накала, если длина и площадь поперечного сечения проводов одинаковые?
  • 1445. В цепь последовательно включены два проводника. В первом из них выделяется в 2 раза большее количество теплоты, чем за то же самое время во втором. На каком проводнике напряжение больше и во сколько раз? У какого из проводников сопротивление больше
  • 1446°. Две лампы на 220 В; 110 Вт и 220 В; 25 Вт, а также рубильник соединены последовательно и подключены в сеть напряжением 220 В. Одинаковым ли будет накал нитей у этих ламп, если на них подать ток, замкнув рубильник? Начертите схему и ответ объясните.
  • 1447. Почему вместо перегоревшей пробки предохранителя в патрон нельзя вставлять какой-нибудь металлический предмет, например гвоздь, пучки проволок?
  • 1448. Почему провода, подводящие ток к электрической плитке, не разогреваются так сильно, как спираль в плитке?
  • 1449. Какое количество теплоты выделяет за 5 с константановый проводник с R = 25 Ом, если сила тока в цепи 2 А?
  • 1450. Какое количество теплоты выделит за 10 мин проволочная спираль с R=15 Ом, если сила тока в цепи 2 А?
  • 1451. Проволочная спираль, сопротивление которой в нагретом состоянии равно 55 Ом, включена в сеть напряжением 127 В. Какое количество теплоты выделяет эта спираль за 1 мин; за 0,5 ч?
  • 1452. Сила тока в электросварочном аппарате в момент сварки равна 7500 А при напряжении 3 В. Свариваемые стальные листы при этом имеют сопротивление 0,0004 Ом. Какое количество теплоты выделяется при сварке за 2 мин?
  • 1453. Какое количество теплоты выделится за 10 с в нити накала электрической лампы сопротивлением 25 Ом, если сила тока в ней 0,2 А; за 10 мин; за 0,5 ч; за 2 ч?
  • 1454. Какое количество теплоты выделится в нити накала электрической лампы за 20 с, если при напряжении 5 В сила тока в ней 0,2 А; за 1 мин; за 0,5 ч; за 5 ч?
  • 1455. На баллоне одной электрической лампы написано 100 Вт; 220 В, а другой — 60 Вт; 127 В. Какое количество теплоты выделяет каждая лампа ежесекундно, будучи включенной в сеть напряжением, на которое она рассчитана? Сравните силу тока в лампах.
  • 1456. Напряжение в сети 220 В. Вычислите для каждого прибора (рис. 354) значения силы тока, сопротивления прибора, мощности, потребляемой прибором, и количества теплоты, выделяемой за единицу времени, для следующих случаев:
  • 1457. Электрический чаиник включен в сеть напряжением 220 В. Определите, какое количество теплоты выделяется в чайнике за каждую секунду, если сопротивление нагревательного элемента чайника равно 38,7 Ом; определите мощность тока, потребляемого чайником.
Читайте так же:
Тепловое действие электрического тока используется в тест по физике

Выделите её мышкой и нажмите CTRL + ENTER

Большое спасибо всем, кто помогает делать сайт лучше! =)

Нажмите на значок глаза возле рекламного блока, и блоки станут менее заметны. Работает до перезагрузки страницы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию