Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Формула количества теплоты которую выделяет проводник с током

По какой формуле определяют количество теплоты которую выделяет проводник с током?

Физика | 5 — 9 классы

По какой формуле определяют количество теплоты которую выделяет проводник с током.

Какая формула позволяет рассчитать количество теплоты?

Какая формула позволяет рассчитать количество теплоты.

Выделяемое в проводнике при прохождении электрического тока.

. Во сколько раз изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике увеличить в 2 раза?

. Во сколько раз изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике увеличить в 2 раза?

Через проводник течет ток 5А в течение 10 мин, и при этом выделяется количество теплоты 5000ДЖ?

Через проводник течет ток 5А в течение 10 мин, и при этом выделяется количество теплоты 5000ДЖ.

Каково сопротивление проводника?

Как найти количество теплоты , выделяемое выделяемое в проводнике прохождение электрического тока?

Как найти количество теплоты , выделяемое выделяемое в проводнике прохождение электрического тока!

Формулы работы, энергии, количества теплоты, выделяющихся в проводнике при прохождении тока?

Формулы работы, энергии, количества теплоты, выделяющихся в проводнике при прохождении тока.

Как изменится количество теплоты, выделяемое током в проводнике с неизменным сопротивлением при уменьшении напряжения в 2 раза?

Как изменится количество теплоты, выделяемое током в проводнике с неизменным сопротивлением при уменьшении напряжения в 2 раза?

Вычислите количество теплоты, выделяемое проводником сопротивлением 100 Ом за 10 минут за силы тока в проводнике 10 А?

Вычислите количество теплоты, выделяемое проводником сопротивлением 100 Ом за 10 минут за силы тока в проводнике 10 А.

Если силу тока в проводнике уменьшить в 2 раза, то количество теплоты, выделяемое проводником с током?

Если силу тока в проводнике уменьшить в 2 раза, то количество теплоты, выделяемое проводником с током.

Как зависит теплота выделяющая в проводнике от силы тока?

Как зависит теплота выделяющая в проводнике от силы тока.

Через проводник с сопровождением 20 Ом проходит сила тока 5 А какое количество теплоты выделяется в проводнике за 10 минут?

Через проводник с сопровождением 20 Ом проходит сила тока 5 А какое количество теплоты выделяется в проводнике за 10 минут?

Вопрос По какой формуле определяют количество теплоты которую выделяет проводник с током?, расположенный на этой странице сайта, относится к категории Физика и соответствует программе для 5 — 9 классов. Если ответ не удовлетворяет в полной мере, найдите с помощью автоматического поиска похожие вопросы, из этой же категории, или сформулируйте вопрос по-своему. Для этого ключевые фразы введите в строку поиска, нажав на кнопку, расположенную вверху страницы. Воспользуйтесь также подсказками посетителей, оставившими комментарии под вопросом.

Мощность P1 = U² / R При последовательном соединении сопротивление суммируется. P2 = U² / (2 * R) — для обоих плиток. Q1 / Q2 = P1 / P2, т. К. количество теплотыQ = P * t Q1 / Q2 = (U² / R) / (U² / (2 * R)) = 2 На обоих плитках тепла будет выделят..

3 метра так — как подвижный блок проигрывает в расстояние в 2 раза.

Читайте так же:
Тепловое действие тока механизм применение

КПД = Aполезная / Азатраченая КПД = mgh * 100 / fh КПД = 100x10x0. 1×100 / 500×1 = 0. 2%.

Вариант 1 при цепной связкеU = U + U R = r + r.

1. Манометр жидкостный Устройство : Он имеет форму буквы U. В его состав входит стеклянная трубка в форме буквы U. В эту трубочку налита жидкость. Один из концов трубки с помощью резиновой трубки соединяют с круглой плоской коробочкой, которая зат..

В общем виде х = х0 + vt x = 2t — 1 v = 2м / с х0 = — 1м Путь за2 с S = vt = 2×2 = 4м Ответ 4м.

А = mgh = 20кг×9, 8м / с ^ 2×1, 5м = 294Дж.

Вот решение) А = mgh = 20кг×9, 8м / с ^ 2×1, 5м = 294Дж.

N = A / t A = mgh P = mg A = Ph = 500 * 10 = 5000 N = 5000 / 20 = 250.

L = (фи0 * фи * n² * S) / (l) n — ? L = 100 * 10 ^ — 6 = 10 ^ — 4 Гн фи = 1 Гн / м фи0 = 4π * 10 ^ — 7 Гн / м S — площадь поперечного сечения катушки D = 1. 5 см = 1. 5 * 10 ^ — 2 м d = 0. 5мм = 0. 5 * 10 ^ — 3 м S = πD² / 4 l — длина катушки, м..

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля — Ленца (по имени английского физика Джеймса Джоуля и русского физика Эмилия Ленца, одновременно, но независимо друг от друга открывших его в 1840г) — закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока.

При протекании тока по проводнику происходит превращение электрической энергии в тепловую, причём количество выделенного тепла будет равно работе электрических сил:

Закон Джоуля — Ленца: количество тепла, выделяемого в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени его прохождения.

Содержание

Практическое значение

Снижение потерь энергии

При передаче электроэнергии тепловое действие тока является нежелательным, поскольку ведёт к потерям энергии. Поскольку передаваемая мощность линейно зависит как от напряжения, так и от силы тока, а мощность нагрева зависит от силы тока квадратично, то выгодно повышать напряжение перед передачей электроэнергии, понижая в результате силу тока. Повышение напряжения снижает электробезопасность линий электропередачи. В случае применения высокого напряжения в цепи для сохранения прежней мощности потребителя придется увеличить сопротивление потребителя (квадратичная зависимость. 10В , 1 Ом = 20В, 4 Ом). Подводящие провода и потребитель соединены последовательно. Сопротивление проводов ( Rw ) постоянное. А вот сопротивление потребителя ( Rc ) растет при выборе более высокого напряжения в сети. Также растет соотношение сопротивления потребителя и сопротивления проводов. При последовательном включении сопротивлений (провод — потребитель — провод) распределение выделяемой мощности ( Q ) пропорционально сопротивлению подключенных сопротивлений. ; ; ; ток в сети для всех сопротивлений постоянен. Следовательно имеем соотношение Qc / Qw = Rc / Rw ; Qc и Rw это константы (для каждой конкретной задачи). Определим, что . Следовательно, мощность выделяемая на проводах обратно пропорциональна сопротивлению потребителя, то есть уменьшается с ростом напряжения. так как . ( Qc — константа); Объеденим две последние формулы и выведем, что ; для каждой конкретной задачи — это константа. Следовательно, тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе.Ток проходит равномерно.

Выбор проводов для цепей

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 сборке электрических цепей достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют, в частности, выбор сечения проводников.

Читайте так же:
Автоматические выключатели с функцией тепловой защиты

Электронагревательные приборы

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

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.

Урок на тему: «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца»

Просмотр содержимого документа
«Урок на тему: «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца»»

Урок физики в 8-м классе

«Нагревание проводников электрическим током.

Закон Джоуля — Ленца»

Цель урока: изучить закон Джоуля-Ленца, ознакомить с практическим применением закона.

Образовательная:

Способствовать формированию у учащихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах.

Вывести закона Джоуля-Ленца.

Содействовать в понимании практической значимости данной темы.

Развивающая:

Развитие интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы)

Воспитательная:

Формирование коммуникативных умений учащихся.

содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира;

Тип урока: Изучение нового материала.

І.Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Улыбнитесь, пошлите друг другу положительные эмоции и начнём урок!

Сегодня нас ждет интереснейшая тема, имеющая практическое применение в повседневной жизни, мы с вами будем экспериментировать, немного расширим и углубим наши знания в области электрических явлений и попытаемся эти знания применить на практике. Поэтому эпиграфом к нашему уроку послужат слова восточных мудрецов (слайд 1):

Слайд 2 Эпиграф:

“Приобретать знания — храбрость, приумножать их

— мудрость, а умело применять — великое искусство”.

Учитель:
Человечеством было сделано немало открытий, осветивших нашу жизнь в прямом и переносном смысле. А сколько еще вокруг нас осталось не исследованным! Хочется надеяться, что сегодняшний урок разбудит у вас, восьмиклассников, жажду новых познаний и стремление использовать открытые эффекты и закономерности на практике.

ІІ. Актуализация опорных знаний. Фронтальный опрос.

Что называют электрическим током? (Упорядоченное движение заряженных частиц)

Читайте так же:
Условный тепловой ток ith при ас 1 это

Что представляет собой электрический ток в металлах? (Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов)

Какие действия тока вам известны? (Тепловое, электрическое, магнитное, химическое)

Какие три величины связывают закон Ома? (I, U, R; сила тока, напряжение, сопротивление.).

Как формулируется закон Ома? (Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.)

Чему равна работа электрического тока на участке цепи? (равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого протекал ток А=U*I*t )

Что такое мощность электрического тока? (физическая величина характеризующая быстроту совершения работы электрическим током)

Что такое электрическое сопротивление? (физическая величина, характеризующая способность проводника препятствовать протеканию электрического тока в этом проводнике)

От каких величин зависит сопротивление? (длины проводника, площади поперечного сечения, рода вещества) Рассмотреть как зависит сопротивление от длины проводника, площади поперечного сечения

При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока? (При последовательном соединении)

Сопоставить величины, формулы, обозначения по слайду

Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах? (Тепловое)

Во всех приборах есть нагревательный элемент.

Итак, мы имеем дело с тепловым действием тока, следовательно,

тема сегодняшнего урока «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца». Записываем тему урока в тетрадь.

III. Изучение нового материала.

Давайте потрем ладошки. Что мы совершаем, когда трём ладошками? (работу). Что мы чувствуем? (тепло). Почему они нагреваются?

Остановимся на тепловом действии электрического тока. Электрический ток нагревает проводник. Объясняется нагревание тем, что свободные электроны в металлах или ионы в растворах солей, щелочей, кислот, перемещаясь под действием электрического поля, взаимодействуют с ионами или атомами вещества проводника и передают им свою энергию. В неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи.

Можно сказать, что количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.

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.

В неподвижных металлических проводниках вся работа электрического тока идёт на увеличение внутренней энергии.

Слайд Переход работы тока в теплоту

Электроны направленно движутся

Сталкиваются с ионами

Передают им часть энергии

Ионы колеблются быстрее

Увеличивается внутренняя энергия проводника

Выделяется теплота

По закону сохранения и превращения энергии A = Q

Вывод закона Джоуля – Ленца

А = IUt

Q = IUt , U = IR — закон Ома, Q = I*I*R*t, Q = I²Rt

Q = IUt , I = U/R — закон Ома, Q = U*t*U/R,

Читайте так же:
Как снять розетку теплого пола

где Q – выделившееся количество теплоты в Джоулях,

R – сопротивление в Омах,

I – сила тока в Амперах,

t – время в секундах.

Единица измерения работы в СИ: Джоуль

Исследование зависимости количества выделяемой теплоты от параметров цепи

От чего может зависеть выделяемая теплота в электрической цепи?

Гипотеза 1

Количество теплоты зависит от силы тока в цепи

Гипотеза 2

Количество теплоты зависит от сопротивления проводника

Соблюдайте технику безопасности!

Для дальнейшей работы нам нужно поделиться на три группы:

две группы экспериментаторов и группа теоретиков.

Деление на группы.

Обращаемся к теме урока и формулируем проблему:

Что же нам интересно узнать по теме урока?

Задания для теоретиков:

Группа теоретиков будет на примере решения задач получать зависимость выделяемой теплоты от силы тока в цепи и сопротивления.

При прохождении по спирали электрического чайника ток совершает работу. Вся работа идет на нагревание проводника.

Какое количество теплоты выделяется электрическим чайником за 5 мин., если сопротивление спирали 200 Ом, а сила тока в цепи 3А?

Какое количество теплоты выделяется электрическим чайником за 5 минут, если сопротивление спирали 100 Ом, а сила тока в цепи 3А?

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

Задания для экспериментаторов:

По каким признакам можем судить, где теплоты выделяется больше, а где меньше? На ощупь(?!), термометром(?), по накалу лампы.

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

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

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 с различным сопротивлением (медная, нихромовая, 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: От 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.

Читайте так же:
Тепловой расцепитель автоматического выключателя иэк

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

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

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector