Приведите пример использования тепловых действий тока ответ

Контрольная работа № 4 «Работа и мощность электрического тока». «Электромагнитные явления» — Электромагнитные явления

Цель: контроль и оценивание знаний, умений и навыков учащихся по изученным темам.

1. Какими приборами можно измерить мощность электрического тока на участке цепи?

2. В чем опасность короткого замыкания в цепи?

3. Как взаимодействуют разноименные и одноименные полюсы магнитов?

1. Приведите примеры использования теплового действия тока в быту.

2. Почему значительное увеличение силы тока в электрических цепях опасно?

3. Как вынуть стальную булавку из стеклянной бутылки, не опрокидывая ее и не опуская внутрь каких-либо предметов?

1. Какие преобразования энергии происходят в электродвигателе постоянного тока?

2. Изменяется ли внутренняя энергия проводника, по которому протекает электрический ток?

3. Какую работу совершил в проводнике электрический ток, если заряд, прошедший по цепи, равен 1,5 Кл; а напряжение на концах этого проводника равно 6 В? (Ответ: 9 Дж.)

1. Опишите один из опытов, свидетельствующих о том, что магнитное поле связано с движущимися зарядами.

2. Объясните, почему провода, подводящие ток к электрической лампочке, практически не нагреваются, в то время как нить накала лампочки раскаляется добела.

3. Сила тока в электрической лампе, рассчитанной на напряжение 110 В, равна 0,5 А. Какова мощность тока в этой лампе? (Ответ: 55 Вт.)

1. Две электрические лампочки рассчитаны на одинаковое напряжение, но имеют различную мощность. По спирали какой из них течет больший ток?

2. Определите направление тока в проводнике, сечение которого и магнитное поле показаны на рис. 35.

3. Два проводника соединены параллельно. В первом за 1 мин выделились 3,6 кДж теплоты, а во втором за то же время — 1,2 кДж. Вычислите сопротивление второго проводника, если сопротивление первого равно 2 Ом. (Ответ: 6 Ом.)

1. Почему каждая из двух одинаковых электрических лампочек, включенных последовательно в цепь, горит менее ярко, чем одна лампочка, включенная в сеть с тем же напряжением?

2. Определите направление тока в проводнике, находящемся в магнитном поле (рис. 36). Стрелка указывает направление движения проводника.

3. Из какого материала изготовлена спираль нагревательного элемента, мощность которого 480 Вт, если его длина равна 16 м, сечение 0,24 мм 2 и напряжение сети 120 В? (Ответ: 0,45 Ом·мм 2 /м.)

1. К середине стальной полосы поднесли магнитную стрелку. Стрелка притянулась к полосе. Можно ли утверждать, что стальная полоса намагничена?

2. В какой из ламп (N₁ или N₂), включенных так, как показано на рис. 37, мощность электрического тока больше? Во сколько раз?

3. Сколько времени потребуется для нагревания 2 кг воды от 20° С до 100° С в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если его КПД 80%? (Ответ: 23 мин 20 с.)

1. Почему направление магнитной стрелки не совпадает с направлением географического меридиана Земли?

2. В какой из ламп (N₁ или N₂), включенных так, как показано на рис. 38, сила тока больше? Какая из них имеет большее сопротивление?

3. Электрический кипятильник за 11 мин 12 с нагревает 2 кг воды от 20° С до кипения. Определите сопротивление нагревательного элемента кипятильника, по которому протекает ток силой 5 А, если считать, что вся выделившаяся в нем теплота пошла на нагревание воды. (Ответ: 40 Ом.)

Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

© 2014-2021 Все права на дизайн сайта принадлежат С.Є.А.

Тепловое действие тока. Закон Джоуля–Ленца

Разделы: Физика

Цель урока: создание условий для формирования у учащихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах; установления количественного закона теплового действия тока и его применения на практике.

Задачи

• Образовательные
  • Содействовать формированию у учащихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах.
  • Вывести закона Джоуля-Ленца.
  • Содействовать в понимании практической значимости данной темы.
• Развивающие
  • Развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы)
• Воспитательные.
  • Формировать коммуникативных умений учащихся.

Урок является отражением работы по методической теме: “Применение активных форм познавательной деятельности учащихся на уроке”.

Оборудование к занятию:

• Карточки с задачами (Приложение 1).
• Ответы к задачам на обратной стороне доски.

Оборудование на партах: низковольтные лампы на подставке – 4 шт., 2 ключа, соединительные провода, 2 источника тока.

При изучении данной темы, учащиеся могут активно использовать знания, полученные ими при изучении курса физики 8 класса.

План проведения занятия

— Какое устройство называют резистором?

— Для каких целей резисторы можно включать в цепь, соединяя их различными способами?

— Приведите примеры различного соединения потребителей тока, с которыми вы встречались в быту.

— На каком физическом явлении основано действие этих приборов?

— Проводник постоянного сопротивления.

— С целью изменения сопротивления, а следовательно силы тока и напряжения на отдельных участках цепи.

— Люстры, гирлянды, электрические конфорки и т.д.

— Тепловое действие тока — при прохождении тока, проводники нагреваются.

Итак, электрический ток оказывает тепловое действие. Какова причина этого действия? Предлагает выяснить на примере металлических проводников.

В результате столкновений электронов с ионами кристаллической решетки, ионы получают дополнительный импульс от электронов, что увеличивает амплитуду колебания ионов, среднюю кинетическую энергию решетки, а следовательно, и температуру проводника.

Предлагает вопросы для обсуждения:

— К чему приводит нагревание проводника?

— Как определить количество теплоты, выделяющееся при этом?

К доске приглашает учащегося для вывода формулы (закона Джоуля– Ленца)

Сообщает, что честь открытия количественного закона теплового действия тока принадлежит английскому физику Джеймсу Прескотту Джоулю (1818–1889 гг.). В 1841 г. он установил, что количество теплоты, выделяющееся в проводнике, прямо пропорционально его сопротивлению и квадрату силы тока. Независимо от Джоуля российский физик Эмилий Христианович Ленц (1804-1865 гг.) в 1842 г. нашел ту же закономерность, позднее она получила название закона Джоуля–Ленца.

Просит ответить на вопросы:

— Какие еще законы физики носят двойное название?

— А если в электрической цепи несколько потребителей, то какой из них выделит большее количество теплоты?

Предлагает проверить это на практике. С помощью имеющегося на столах оборудования, просит учащихся выяснить зависимость выделившейся энергии от сопротивления лампы при последовательном и параллельном соединении ламп.

Закон Джоуля – Ленца. Определение, формула, физический смысл

Закон Джоуля – Ленца – закон физики, определяющий количественную меру теплового действия электрического тока. Сформулирован этот закон был в 1841 году английским учёным Д. Джоулем и совершенно отдельно от него в 1842 году известным русским физиком Э. Ленцем. Поэтому он получил своё двойное название — закон Джоуля – Ленца.

1. Определение закона и формула
2. Физический смысл закона Джоуля – Ленца
3. Область применения

Определение закона и формула

Словесная формулировка имеет следующий вид: мощность тепла, выделяемого в проводнике при протекании сквозь него электрического тока, пропорционально произведению значения плотности электрического поля на значение напряженности.

Математически закон Джоуля — Ленца выражается следующим образом:

где ω — количество тепла, выделяемого в ед. объема;

E и j – напряжённость и плотность, соответственно, электрического полей;

σ — проводимость среды.

Физический смысл закона Джоуля – Ленца

Закон можно объяснить следующим образом: ток, протекая по проводнику, представляет собой перемещение электрического заряда под воздействием электрического поля. Таким образом, электрическое поле совершает некоторую работу. Эта работа расходуется на нагрев проводника.

Другими словами, энергия переходит в другое свое качество – тепло.

Но чрезмерный нагрев проводников с током и электрооборудования допускать нельзя, поскольку это может привести к их повреждению. Опасен сильный перегрев при коротких замыканиях проводов, когда по проводниках могут протекать достаточно большие токи.

В интегральной форме для тонких проводников закон Джоуля – Ленца звучит следующим образом: количество теплоты, которое выделяется в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, определяется как произведение квадрата силы тока на сопротивление участка.

Математически эта формулировка выражается следующим образом:

при этом Q – количество выделившейся теплоты;

I – величина тока;

R — активное сопротивление проводников;

t – время воздействия.

Значение параметра k принято называть тепловым эквивалентом работы. Величина этого параметра определяется в зависимости от разрядности единиц, в которых выполняются измерения значений, используемых в формуле.

Закон Джоуля-Ленца имеет достаточно общий характер, поскольку не имеет зависимости от природы сил, генерирующих ток.

Из практики можно утверждать, что он справедлив, как для электролитов, так проводников и полупроводников.

Область применения

Областей применения в быту закона Джоуля Ленца – огромное количество. К примеру, вольфрамовая нить в лампе накаливания, дуга в электросварке, нагревательная нить в электрообогревателе и мн. др. Это наиболее широко распространенный физический закон в повседневной жизни.

Физика. 10 класс

§ 15. Тепловые двигатели. Принцип действия тепловых двигателей и их КПД. Экологические проблемы использования тепловых двигателей

Люди давно заметили, что при совершении механической работы внутренняя энергия тел может изменяться, и научились это использовать. Например, можно согреть руки, потерев ладони друг о друга, или добыть огонь трением одного куска дерева о другой. Гораздо больший промежуток времени понадобился человечеству, чтобы научиться использовать убыль внутренней энергии тел для совершения механической работы. Только во второй половине ХVIII в., сравнительно недавно по историческим меркам, появились первые практически полезные универсальные устройства для осуществления этой цели — паровые машины. Изобретение паровой машины, а впоследствии и двигателя внутреннего сгорания имело исключительно важное значение. Сейчас трудно представить нашу жизнь без автомобилей, самолётов, кораблей и других устройств, в которых убыль внутренней энергии сжигаемого топлива и его окислителя частично преобразуется в механическую работу.

Необратимость процессов в природе. Первый закон термодинамики допускает самопроизвольный переход энергии как от более нагретого тела к менее нагретому, так и наоборот. Важно только то, чтобы уменьшение внутренней энергии одного тела было равно увеличению внутренней энергии другого тела. На самом же деле самопроизвольный переход энергии от менее нагретого к более нагретому телу в природе не происходит. Например, невозможно наблюдать, чтобы при опускании холодной ложки в горячий чай ложка охлаждалась ещё больше, передавая некоторое количество теплоты горячему чаю. Как вы не раз убеждались на практике, всегда некоторое количество теплоты самопроизвольно переходит от горячего чая к холодной ложке, пока в системе «чай–ложка» не установится тепловое равновесие с одинаковой температурой во всех частях системы.

Утверждение, высказанное Р. Клаузиусом в 1850 г., о том, что невозможна самопроизвольная передача количества теплоты от менее нагретого тела к более нагретому, получило название второго закона термодинамики.

Второй закон термодинамики констатирует тот факт, что количество теплоты самопроизвольно может переходить только от более нагретых тел к менее нагретым.

Этот научный факт и определяет единственно возможное направление самопроизвольного протекания тепловых процессов — они идут в направлении к состоянию теплового равновесия.

Интересно знать

В холодильных установках процесс теплопередачи идёт от более холодного тела к менее холодному. У охлаждаемого продукта уменьшается внутренняя энергия, а значит, и его температура, и убыль внутренней энергии в виде количества теплоты передаётся в окружающую среду (с более высокой, чем у продукта, температурой). Но этот процесс передачи количества теплоты не самопроизвольный, он происходит за счёт работы двигателя компрессора холодильника.