Sfera-perm.ru

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

Как объяснить тепловое действие тока

Работа, мощность, тепловое действие тока

Пример 1

Аккумуляторная батарея с остаточной э. д. с. 10,2 В и внутренним сопротивлением 0,90 Ом подключена для зарядки к источнику с напряжением 14 В (рис. 40).

Какое дополнительное сопротивление необходимо включить последовательно с батареей, чтобы сила зарядного тока была не больше 2,0 А? Определить количество тепла, выделенного в батарее за 20 мин, и количество запасенной химической энергии.

Дано: Ɛ=10,2 В — остаточная э. д. с. батареи аккумуляторов, r=0,90 Ом —внутреннее сопротивление батареи, U=14 В — напряжение источника электрической энергии, I=2,0 А — величина зарядного тока, t=1200 с — время.

Найти: R — дополнительное сопротивление; Q — количество тепла, выделенного в батарее; WX— запасенную химическую энергию.

Решение. Дополнительное сопротивление можно определить из закона Ома для участка цепи с э. д. с.:

отсюда:

Запасенную химическую энергию найдем по разности энергии, израсходованной в аккумуляторе, А=IUАКt и энергии, пошедшей на нагревание аккумулятора, Q=I 2 rt:

Подставляя числовые данные, получим:

Ответ. Дополнительное сопротивление должно быть равным 1 Ом. За время зарядки в батарее выделилось 4,3 кДж тепла и было накоплено 24,5 кДж химической энергии.

Пример 2

Сколько ламп накаливания мощностью 200 Вт каждая, рассчитанных на напряжение 127 В, можно установить в помещении, если напряжение на зажимах генератора поддерживается 133 В, а проводка от генератора до потребителя выполнена алюминиевым проводом общей длиной 150 м и сечением 15 мм 2 ? Определить общую мощность тока у потребителя.

Дано: Р1=200 Вт — мощность одной лампы, U1=127 В — напряжение на лампах, U=133 В — напряжение на зажимах генератора, l=150 м —длина подводящих проводов, S=15 мм 2 =15*10 -8 м 2 — сечение проводов, р=2,9*10 -8 Ом*м— удельное сопротивление алюминия.

Найти: n — количество ламп; Р — мощность тока у потребителя.

Решение. Количество ламп, которые можно включить в данную цепь, определим, разделив ток I в магистральном проводе на ток I1, проходящий через одну лампу:

Вычислив по формуле R=pl/S сопротивление подводящих проводов, найдем ток в магистральном проводе:

где (U—U1) — падение напряжения в проводах. Ток в лампе вычислим по формуле I1=P1/U1, тогда:

Мощность тока у потребителя найдем из соотношения:

Подставляя числовые данные, получим:

Ответ. В цепь можно включить 13 ламп общей мощностью 2,6 кВт.

Ответы для задания №14 реального ВПР 2020 по физике 11 класс

ПОДЕЛИТЬСЯ

Всероссийская проверочная работа по физике 11 класс ВПР 2020 ответы и задания для реального впр задание №14, официальная дата проведения проверочной работы с 16 по 21 марта 2020 года, но может пройти и позже, в связи с карантином, а также вы можете посмотреть:

Ответы для задания №1 реального ВПР 2020 по физике 11 класс

Ответы для задания №3 реального ВПР 2020 по физике 11 класс

Ответы для задания №11 реального ВПР 2020 по физике 11 класс

Правильные ответы задания №14 для реального ВПР 2020 по физике:

1)Почему нельзя эксплуатировать насос при отрицательных температурах?

Ответ: корпус насоса выполнен из металла, который хорошо проводит тепло. Охлаждение воды до 0 ºС приведёт к её замерзанию и разрыву рабочей камеры насоса вследствие расширения воды при замерзании

2)Почему теплообменник изготавливается из меди?

Ответ: медь является хорошим проводником тепла, поэтому она эффективно передаёт тепло от нагревательных элементов воде

3)Почему если в пылесосе одним из пылеуловителей является вихревая камера с пенным водовоздушным слоем, то влажность воздуха в комнате после уборки таким пылесосом повышается?

Читайте так же:
Длина провода термодатчика для теплого пола

Ответ: При пропускании струи воздуха через воду он интенсивно насыщается водяными парами вследствие испарения воды. Пылесос забирает более сухой воздух, а выпускает более влажный, влажность воздуха в комнате повышается

4)Зачем необходим аварийный термодатчик?

Ответ: при выходе из строя термостата утюг способен бесконтрольно разогреваться, что может привести к пожару. Поэтому используется защита в виде аварийного термодатчика, который отключает утюг при перегреве

5)Со стороны той части насоса, которая всасывает воду из артезианской скважины, делают защиту от протечек грунтовых вод в корпус электрической части насоса. Почему важно защита от протечек со стороны насосной камеры?

Ответ: грунтовые воды содержат растворённые соли, а потому являются проводником электрического тока. Попадание воды на обмотки электродвигателя приведёт к короткому замыканию и выходу двигателя из строя

6)Укажите возможную причину колебаний температуры горячей воды, поступающей из водонагревателя, в течение года при одних и тех же значениях рабочей мощности нагревателя и напора воды.

Ответ: при одинаковом потоке воды и одной и той же мощности водонагревателя вода, получая одно и то же количество теплоты в единицу времени, нагревается на одно и то же количество градусов. Начальная температура воды меняется в течение года, следовательно, будет меняться и температура горячей воды

7)При понижении расхода воды ниже минимально допустимого водонагреватель автоматически отключается от электрической сети. Объясните, для чего это сделано.

Ответ: при одной и той же мощности нагревателя чем меньше воды протекает в единицу времени по водонагревателю, тем выше температура горячей воды. При очень малых потоках воды она может закипеть в теплообменнике, что приведёт к разрушению нагревателя со взрывом.

8)Почему подошва у утюга гладкая?

Ответ: чтобы уменьшить трение при глажке и улучшить контакт с поверхностью материала

9)Почему приямок для насоса необходимо располагать ниже уровня промерзания грунта?

Ответ: при круглогодичной эксплуатации температура вокруг насоса не должна опускаться ниже 0 ºС. Для этого насос заглубляют ниже уровня промерзания грунта, где температура не опускается ниже 0 ºС

10)Укажите возможную причину колебаний температуры холодной воды, поступающей в водонагреватель в течение года.

Ответ: температура водопроводной воды зависит от температуры окружающей среды: зимой она холоднее, а летом теплее, следовательно, температура поступающей воды зависит от времени года в указанных пределах

11)Почему газовую колонку нельзя использовать для работы с водопроводом с низким напором воды?

Ответ: при низком напоре воды количество воды, протекающей в единицу времени через теплообменник, невелико. Даже при минимальной мощности работающей колонки вода может дойти до кипения, что приведёт к взрыву.

12)Нагревательный элемент утюга представляет собой металлическую спираль, заключённую в керамическое кольцо. Почему керамическое кольцо отделяет спираль от подошвы утюга, ведь без него она нагревалась бы быстрее?

Ответ: керамическое кольцо обеспечивает электрическую изоляцию подошвы утюга от нихромовой спирали, по которой протекает электрический ток

13)Почему для потребителя важно, чтобы крыльчатка, патрубки и камера насоса были выполнены из алюминиевого сплава, допускающего контакт с пищевыми продуктами?

Ответ: вода из артезианской скважины используется в индивидуальном доме как для технических нужд, так и для приготовления пищи. Указанное качество сплава гарантирует, что вода, прошедшая через насос, не содержит вредных веществ

14)После включения электрического водонагревателя вода, текущая из крана, становится горячей спустя некоторое время. Объясните почему.

Ответ: разогрев нагревательных элементов требует времени. Пока не пущена вода и на нагревательные элементы не подано напряжение, они холодные. При протекании электрического тока с течением времени устанавливается равновесие между количеством теплоты, выделяющейся по закону Джоуля–Ленца в нагревательном элементе, и тем количеством теплоты, которое отдаётся воде. Поэтому заданное значение температуры не достигается мгновенно.

Читайте так же:
Если укоротить провод теплого пола

15)Почему, если пылесборная насадка присасывает, например, крупный обрывок бумаги, может сработать сигнал о переполнении пылесоса мусором?

Ответ: крупный мусор, обрывок бумаги, клок шерсти и т.п. перекрывают сечение трубыштанги пылесоса, уменьшают поток всасываемого воздуха, что по своему действию аналогично переполнению мешка фильтра

16)Почему накипь внутри теплообменника ухудшает эффективность работы водонагревателя?

Ответ: накипь обладает плохой теплопроводностью, её наличие снижает теплоотдачу от нагревательных элементов, а значит, снижает КПД установки в целом.

17)Обмотка электродвигателя насоса рассчитана на длительную работу. При этом очень важно, чтобы обмотка в процессе работы не перегревалась. Почему обмотка насос выполнена из медного, а не из стального провода?

Ответ: медь обладает малым удельным сопротивлением, поэтому обмотка из меди обладает низким сопротивлением. Значит, нет больших потерь на нагревание и перегрева электромотора при длительной работе

18)Укажите способы регулирования температуры воды на выходе из смесителя. Ответ: Температуру воды на выходе из смесителя можно регулировать тремя способами: количеством подаваемой в смеситель горячей воды;количеством подаваемой в смеситель холодной воды; количеством сжигаемого газа.

19)Почему накипь, образующаяся внутри теплообменника с течением времени, ухудшает эксплуатационные характеристики газовой колонки? Ответ: медь является хорошим теплопроводником, т.е. хорошо передаёт тепло из зоны воде, протекающей внутри теплообменника. Накипь заметно ухудшает теплопроводящие свойства стенок теплообменника, делая работу газовой колонки менее эффективной. Это приводит также к перегреву внешних стенок теплообменника и его более быстрому прогоранию

20)Почему воздух на выходе из пылесоса теплее наружного? Ответ: работа вентилятора по завихрению потоков воздуха, проталкиванию через поры фильтра и т.п. сопровождается трением, а значит, кинетическая энергия воздуха переходит во внутреннюю, температура воздуха поднимается. Кроме того, воздух в пылесосе охлаждает двигатель, нагреваясь при этом. (Для верного ответа достаточно указания на один фактор.)

21)Почему в инструкции запрещается использовать один удлинитель для подключения нескольких обогревателей, которые относятся к приборам большой мощности?

Ответ: при подключении к удлинителю нескольких обогревателей общая мощность этой сети равна сумме мощностей всех тепловентиляторов. При этом существенно возрастает сила тока через провод удлинителя, что может привести к его перегреву и возгоранию.

22)В инструкции есть требование использовать защитные очки при работе с дрелью. Объясните, почему.

Ответ: при работе дрели сверло вращается с достаточно большой скоростью. Значит, мелкие частички дерева, металла или бетона, которые соприкасаются со сверлом могут отскакивать от сверла также с довольно большой скоростью. Попадание их в глаз может его повредить

23)В инструкции указано, что вилка стиральной машины обеспечивает заземление устройства. Для чего делают заземление?

Ответ: при неполадках в электросети машины её корпус может оказаться под напряжением. Если корпус машины заземлён, то при прикосновении к нему через тело человека не будет течь ток, так как сопротивление тела человека достаточно велико, а сопротивление шнура заземления мало.

24)Можно ли разогревать в микроволновой печи картофель в керамической кастрюле, закрытой стеклянной крышкой? Ответ поясните.

Ответ: можно. В микроволновой печи пища разогревается в процессе проникновения СВЧизлучения. Керамика и стекло пропускают СВЧ-излучение

25)В инструкции не рекомендуется устанавливать кондиционер в местах повышенной влажности. Почему это может представлять опасность?

Ответ: кондиционер является электрическим прибором, и при попадании влаги в сеть прибора (при нарушении изоляции) может произойти короткое замыкание.

26)Почему в инструкции запрещается закрывать вентиляционные отверстия фена?

Ответ: если закрыть вентиляционные отверстия фена, то нарушится поток воздуха через нагревательный элемент. Воздух возле нагревательного элемента перегреется, что приведет к перегреву частей электрической цепи фена. Это, в свою очередь, может привести к возгоранию

Читайте так же:
Теплота выделяющаяся под действием тока

27)Почему в инструкции рекомендуется использовать очки при работе с газонокосилкой?

Ответ: вращающиеся части газонокосилки имеют достаточно большую скорость. Соответственно, из-под косилки во время работы могут вылетать части травы, почвы и т.п. с достаточно большой скоростью. При попадании в глаза этих быстродвижущихся частиц глаза могут быть повреждены

28)Почему в микроволновой печи пища не будет разогреваться в алюминиевом контейнере?

Ответ: в микроволновой печи пища разогревается в процессе проникновения в неё СВЧизлучения. Металлы ( в том числе и алюминий) не пропускают электромагнитное излучение. Значит, и пища внутри металлического контейнера разогреваться не будет.

29)В инструкции указано, что посудомоечную машину нужно устанавливать горизонтально. Что может произойти, если нарушить это правило?

Ответ: при наклонной установке машины при ее работе могут наблюдаться вибрации корпуса и
течь воды.

30)Почему в инструкции рекомендуется помещать в нагреваемую жидкость пластмассовую ложку?

Ответ: при нагревании в микроволновой печи в жидкости нет тех конвекционных потоков, как при нагревании на газовой горелке. Ложка нужна для образования дополнительных пузырьков пара, чтобы предотвратить бурное вскипание жидкости, поскольку это может вызвать ожог.

31)В инструкции указана максимальная высота, на которой может быть закреплен сливной шланг. Почему сливной шланг нельзя размещать на высоте, большей 750 мм?

Ответ: для удаления отработанной воды из посудомоечной машины используется насос. Если увеличить высоту расположения верхней части сливного шланга, то при выкачивании воды необходимо будет преодолевать давление столба воды большей высоты. У насоса может не хватить мощности для такой работы.

32)Почему в инструкции запрещается пользоваться микроволновой печью, если износился уплотнитель, деформировался или погнулся кожух?

Ответ: в микроволновой печи пища разогревается в процессе проникновения СВЧ-излучения. При нарушении уплотнения дверцы (или дефекте дверцы) СВЧ-излучение может проникать наружу и воздействовать на ткани человека точно так же, как на приготовляемую пищу, нанося вред здоровью человека.

33)Какое действие тока используется при контактной сварке?

Ответ: тепловое действие тока

34)Какой процесс наблюдается в газе, находящемся в сильном электрическом поле?

Ответ: ионизация молекул, ударная ионизация, коронный разряд

35)На каком явлении основан принцип действия термометра сопротивления, описанного в тексте?

Ответ: на зависимости сопротивления металлов от температуры

36)На каком явлении основан принцип действия термометров сопротивления?

Ответ: на зависимости электрического сопротивления вещества от температуры

37)Какая сила удерживает спутники на орбите вокруг Земли?

Ответ: сила всемирного тяготения, гравитационная сила, сила тяжести

38)На чем основан принцип работы ареометра?

Ответ: закон Архимеда, условие плавания тела, зависимость силы Архимеда от плотности жидкости

39)На каком явлении основано разогревание пищи в СВЧ-печи?

40)На каком явлении основан принцип перевода электромагнитного сигнала в зрительный образ в жидкокристаллическом телевизоре?

41)На каком явлении основан принцип действия полупроводниковых фоторезисторов?

Ответ: внутренний фотоэффект (фотоэффект)

42)На каком явлении основан принцип действия изображённого на рисунке спектроскопа?

Действие тока: тепловое, химическое, магнитное

Действие тока: тепловое, химическое, магнитное

По способности проводить электрический ток вещества делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики.

Способность проводника проводить электрический ток называется электропроводностью. По электропроводности все вещества делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники. Проводники обладают высокой электропроводностью.

Если проводник поместить в электрическое поле, то под действием сил этого поля происходит перемещение зарядов проводнике: положительных — в направление внешнего поля, отрицательных — в противоположном направлении (рис. 1.3а). Разделённые внутри проводника заряды создают свое электрическое поле, направленное от положительных зарядов к отрицательным, т.е. против внешнего поля.

Читайте так же:
Реле ограничения тока тепловоза 1

Разделение зарядов в проводнике прекратится тогда, когда напряжённость поля разделённых зарядов станет равной напряжённости внешнего поля в проводнике , т.е. , а результирующее поле .

Таким образов, результирующее поле внутри проводника станет равным нулю (рис. 1.36). На этом принципе работает электрический экран, защищающий часть пространства от внешних электрических полей (рис. 1.3в).

По значению удельного электрического сопротивления полупроводники занимают промежуточное положение между хорошими проводниками и диэлектриками.

Электропроводность диэлектриков практически равна нулю в силу весьма сильной связи между электронами и ядром атомов диэлектрика. Если диэлектрик поместить в электростатическое поле, то в нем произойдет поляризация атомов (рис. 1.4), т.е. смещение разноименных зарядов в атоме (но не разделение их). Поляризованный атом (молекула) может рассматриваться как диполь. Поляризованные атомы создают свое электрическое поле, напряженность которого направлена против внешнего поля. В результате поляризации результирующее поле внутри диэлектрика () ослабляется.

Интенсивность поляризации диэлектрика зависит от его диэлектрической проницаемости. Чем больше диэлектрическая проницаемость, тем интенсивней поляризация в диэлектрике и тем слабее электрическое поле в нем:

Если диэлектрик поместить в сильное электрическое поле, напряженность которого можно увеличивать, то при какой-то напряженности произойдет пробой диэлектрика, при котором электроны отрываются от атома, т.е. происходит ионизация диэлектрика. Таким образом диэлектрик становится проводником.

Эта страница взята со страницы лекций по предмету теоретические основы электротехники (ТОЭ):

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Как объяснить тепловое действие тока

1-й семестр

2. Электрический ток

Урок 3/9

Тема. Источники электрического тока

Цель урока: ознакомить учащихся с источниками электрического тока.

Тип урока: урок изучения нового материала.

1. Где используется тепловое действие тока?

2. Где используется химическое действие тока?

3. Где используется магнитное действие тока?

1. Гальванические элементы.

Изучение нового материала

1. Знакомимся с источниками электрического тока.

2. Типы источников электрического тока.

3. Создаем гальванический элемент.

4. Изучаем принцип действия аккумуляторов

Закрепление изученного материала

Решение качественных задач

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Знакомимся с источниками электрического тока

Источники тока бывают разными, но в каждом из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Работа эта происходит так называемыми сторонними силами. Такие силы не могут иметь электрического происхождения. В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-либо другой энергии в электрическую.

Ø Источниками электрического тока будем называть устройства, создающие и длительное время поддерживают электрическое поле.

В источниках электрического тока электрическое поле создается и поддерживается благодаря разделению разноименных электрических зарядов. В результате этого на одном полюсе источника тока накапливаются частицы, имеющие положительный заряд, а на другом — частицы с отрицательным зарядом. Между полюсами устанавливается электрическое поле. Под действием этого поля в проводнике, соединяющим полюса, происходит направленное движение частиц, то есть возникает электрический ток.

2. Типы источников электрического тока

Все источники электрического тока можно разделить на физические и химические.

К физическим источникам электрического тока относятся устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет механической, световой или тепловой энергии. Примерами таких источников могут быть електрофорна машина, турбогенераторы электростанций, фото — и термоэлементы и т.д.

К химическим источникам электрического тока относятся устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет энергии химических реакций. Примерами таких источников могут быть гальванические элементы и аккумуляторы.

Читайте так же:
При увеличении силы тока в четыре раза количество теплоты

3. Создаем гальванический элемент

Возьмем две пластинки (медный и цинковый), а между ними помістімо кусочек ткани, смоченной в слабом растворе серной кислоты. Если соединить пластинки проводником, то гальванометр зафиксирует наличие тока.

Любой гальванический элемент состоит из двух электродов, помещенных в электролит — твердое или жидкое вещество, что проводит ток. Электроды изготавливают из различных металлов. По зависимости от типа гальванического элемента один из металлических электродов заменяют угольным электродом.

Между электродами и электролитом происходят химические реакции, в результате которых один из электродов (анод) приобретает положительный заряд, а другой (катод) — отрицательного. За счет энергии, выделяющейся во время реакции, гальванический элемент способен в течение длительного времени поддерживать прохождения электрического тока через проводник, соединяющий электроды элемента.

4. Изучаем принцип действия аккумуляторов

Аккумуляторы — другой тип химических источников тока. Одним из преимуществ аккумуляторов является то, что в них электроды не расходуются.

Простейший аккумулятор состоит из двух цинковых пластин, помещенных в раствор серной кислоты. Для того, чтобы аккумулятор стал источником тока, его сначала надо зарядить. Для зарядки аккумулятора сквозь него пропускают ток от другого источника тока. После того как аккумулятор зарядится, его можно использовать как самостоятельный источник тока.

В процессе зарядки электрический ток в аккумуляторе выполняет работу, в результате которой электрическая энергия превращается в химическую энергию аккумулятора. Во время разрядки аккумулятора эта энергия вновь превращается в электрическую.

Аккумуляторы бывают разных видов: свинцовые (кислотные), залізонікелеві (или щелочные). Но принцип работы у них одинаков: они накапливают энергию, прежде чем стать самостоятельным источником тока.

Вопрос к учащимся в ходе изложения нового материала

· Что происходит в источниках тока?

· Какое основное назначение источника тока?

· Какая энергия может превращаться в источнике тока на электрическую?

· Почему для разделения разноименных зарядов необходимо выполнить определенную работу?

· Какие преобразования энергии происходят во время зарядки и разрядки аккумулятора?

· В чем заключается принципиальное отличие гальванического элемента от аккумулятора?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1. Качественные вопросы

1) Если к шарикам разноименно заряженных електроскопів одновременно прикоснуться металлическим стержнем, то в них возникнет электрический ток. Чем эта установка принципиально отличается от устройств, которые принято называть источниками тока?

2) Каково назначение источника тока в электрической цепи? Можно сказать, что он создает заряды на полюсах?

Развязок. Источник тока не создает электрических зарядов. Внутри источника на заряженные частицы действуют силы, разделяющие разноименные заряды, преодолевая их электрическое притяжение: на одном полюсе возникает избыток положительных зарядов, а на другом — избыток отрицательных. Эти заряды создают электрическое поле, что и обусловливает упорядоченное движение заряженных частиц в круге.

3) Что необходимо сделать, чтобы на двух електроскопах, соединенных металлическим проводником, поддерживать равные по модулю и противоположные по знаку электрические заряды?

Что мы узнали на уроке

· Источниками электрического тока называются устройства, создающие и длительное время поддерживают электрическое поле.

· В источниках тока за счет сил неэлектрического происхождения происходит разделение заряженных частиц, в результате чего полюса источника оказываются разноименно заряженными.

· До физических источников электрического тока относятся устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет механической, световой или тепловой энергии.

· К химическим источникам электрического тока относятся устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет энергии химических реакций.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector