Sfera-perm.ru

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

Количество теплоты через работу электрического тока

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

  • Электрический ток получил такое широкое применение потому, что он несет с собой энергию. Эта энергия может быть превращена в любую форму.

Работа тока

При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу. Эту работу принято называть работой тока.

Если за промежуток времени Δt через поперечное сечение произвольного участка проводника проходит заряд Δq, то электрическое поле за это время совершит работу (см. § 1.19)

где U — напряжение на концах проводника. Так как сила тока

то эта работа равна:

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения на этом участке и времени, в течение которого совершалась работа.

Согласно закону сохранения энергии эта работа должна быть равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи. Поэтому энергия, выделяемая на данном участке цепи за время Δt, равна работе тока [см. формулу (2.7.1)].

Если в формуле (2.7.1) выразить либо напряжение через силу тока (U = IR), либо силу тока через напряжение (I = U/R), то получим еще две формулы для работы тока:

Формула (2.7.1) является универсальной, так как для ее вывода мы пользовались только законом сохранения энергии, который справедлив во всех случаях. Формулы (2.7.2) и (2.7.3) получены из формулы (2.7.1) с помощью закона Ома для однородных участков цепи. Поэтому эти формулы справедливы только в том случае, когда работа тока полностью идет на увеличение внутренней энергии проводника.

Формулой (2.7.2) удобно пользоваться при последовательном соединении проводников, так как сила тока в этом случае одинакова во всех проводниках. Формула (2.7.3) удобна при параллельном соединении проводников, так как напряжение на всех проводниках одинаково.

Мощность тока

Любой электрический прибор (лампа, электродвигатель и т. д.) рассчитан на потребление определенного количества энергии в единицу времени. Поэтому наряду с работой тока очень важное значение имеет понятие мощность тока. Мощность тока Р равна отношению работы тока А за время Δt к этому интервалу времени:

Пользуясь формулой (2.7.1), можно равенству (2.7.4) придать форму:

Формула (2.7.5) является универсальной формулой для вычисления мощности тока. С помощью закона Ома можно получить еще две формулы мощности тока:

Формулы (2.7.6) и (2.7.7), как и (2.7.2) и (2.7.3), пригодны только тогда, когда работа тока полностью идет на увеличение внутренней энергии.

В СИ единицей работы тока является джоуль (Дж), а мощности — ватт (Вт). На практике широко используется внесистемная единица работы тока — киловатт-час (кВт • ч): 1 кВт • ч = 3,6 • 10 6 Дж.

Закон Джоуля—Ленца

Если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит химических действий, то происходит только нагревание проводника. Нагретый проводник отдает теплоту окружающим телам.

Нагревание металлического проводника происходит следующим образом. Электрическое поле ускоряет электроны. После столкновения с ионами кристаллической решетки они передают ионам свою энергию. В результате энергия хаотического движения ионов около положений равновесия возрастает. Это и означает увеличение внутренней энергии. Температура проводника повышается, и он начинает передавать теплоту окружающим телам. Спустя небольшое время после замыкания цепи процесс устанавливается, и температура перестает изменяться со временем. К проводнику за счет работы электрического поля непрерывно поступает энергия. Но его внутренняя энергия остается неизменной, так как проводник передает окружающим телам количество теплоты, равное работе тока. Последнее справедливо только тогда, когда работа электрического тока полностью расходуется на увеличение внутренней энергии. В этом случае количество теплоты, передаваемое проводником с током другим телам, можно вычислить по любой из формул (2.7.1)—(2.7.3):

Однако если на данном участке цепи имеют место превращения энергии в механическую или химическую, то количество теплоты, выделяемое проводником с током, меньше работы тока*.

Для вычисления количества выделяемой теплоты в этом случае пригодна только формула (2.7.2):

Это и есть закон Джоуля—Ленца, установленный опытным путем в 1842 г. русским академиком Э. X. Ленцем и независимо от него английским физиков: Д. Джоулем.

Закон Джоуля—Ленца формулируется так: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока.

Закон Джоуля—Ленца (2.7.9) справедлив не только для металлических проводников, но и для растворов электролитов и газов. В этих случаях внутренняя энергия жидкого и газообразного проводящего ток вещества также увеличивается из-за столкновений упорядоченно движущихся заряженных частиц с другими заряженными или нейтральными частицами вещества.

Работа и мощность электрического тока

Урок 54. Физика 10 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Читайте так же:
Тепловой расцепитель автоматического выключателя принцип действия

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Работа и мощность электрического тока»

На одном из прошлых уроков мы с вами говорили о том, что заряженные тела взаимодействуют друг с другом посредством особого вида материи, которую называют электрическим полем. Примером такого взаимодействия может служить электрический ток, то есть упорядоченное движение заряженных частиц, которое создаётся электрическим полем. Следовательно, электрическое поле способно совершать работу, которую называют работой тока.

Давайте вспомним, что в общем случае под работой понимают скалярную физическую величину, которая описывает действие силы (заметьте, именно силы, а не те́ла), приводящее к изменению значения скорости рассматриваемого тела.

Из этого становится очевидным, что термин «работа тока» — это своеобразный жаргонизм, с которым вы уже неоднократно сталкивались. Работа тока — это, говоря строгим языком физики, работа электрически сил, которые, перемещая заряженные частицы, увеличивают их скорость, а значит и кинетическую энергию.

Мы уже с вами знаем, что работа по переносу электрического заряда в электрическом поле оценивается произведением величины перенесённого заряда на величину разности потенциалов между начальной и конечной точками переноса, то есть на величину напряжения:

A = ΔqU.

Очевидно, что это соотношение может быть применимо и для оценки работы тока. Однако эта формула имеет неудобство в связи с тем, что и ней фигурирует перенесённый в электрическом поле заряд, измерение которого требует особых методов. Поэтому удобнее расписать этот заряд, используя формулу силы тока:

Такая запись приводит нас к удобной формуле для определения работы электрического тока: работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого шёл ток:

A = IUΔt.

Единицей работы тока, как вы догадались, является джоуль. Эту единицу можно выразить через электрические единицы — ампер и вольт:

1 Дж = 1 А ∙ 1 В ∙ 1 с.

Для измерения работы тока в реальной жизни пользуются специальными приборами — счётчиками электрической энергии, которые сейчас можно увидеть в каждом доме. Однако в них работу тока принято выражать не в джоулях, а в киловатт-часах (1 кВт ∙ час = 3,6 ∙ 10 6 Дж).

Применяя к потребителю электротока закон Ома, можно из основной формулы работы получить ещё два варианта, исключив в первом случае из формулы напряжение, а во-втором — силу тока:

Получив формулу для работы электрического тока, мы легко получим и формулу для мощности тока. Ведь в любом случае мощность есть отношение работы ко времени её совершения:

Напомним, что единицей измерения мощности является ватт.

А для измерения мощности электрического тока в цепи используют специальные приборы, называемые ваттметрами.

Давайте для примера решим с вами такую задачу. Два потребителя, сопротивления которых равны R1 и R2 подключают к сети постоянного тока сначала последовательно, а потом — параллельно. В каком случае потребляется большая мощность от сети?

На одном из прошлых уроков мы с вами говорили о действиях электрического тока, которые он способен оказывать, протекая в различных средах. Давайте с вами вспомним, что тепловое действие тока проявляется в том, что при протекании тока по проводнику последний нагревается.

Химическое действие тока мы можем наблюдать при его прохождении через растворы солей, кислот или щелочей.

А магнитное действие тока проявляется в создании им магнитного поля.

Также мы с вами говорили о том, что тепловое действие ток производит в любой среде: твёрдой, жидкой и газообразной. Например, нагревание проводника происходит потому, что разогнавшиеся под действием электрического поля свободные носители зарядов — электроны — сталкиваются с ионами кристаллической решётки проводника и отдают им часть своей энергии. В результате энергия теплового движения ионов около положений равновесия возрастает. То есть происходит переход энергии электрического поля во внутреннюю энергию проводника.

При этом, очевидно, что чем больше будет сопротивление проводника, тем большее количество теплоты в нём выделится при протекании электрического тока одной и той же силы.

Это легко проверить на простом опыте. Возьмём три последовательно соединённых проводника, изготовленных из разных материалов, например, из нихрома, никелина и меди, и подключим их к источнику постоянного тока.

Спустя некоторое время мы заметим, нихромовый проводник нагрелся почти до белого каления, никелиновый — лишь слегка покраснел, а вот медный проводник практически не изменил свой цвет.

Таким образом, действительно, чем больше сопротивление проводника, тем «труднее» двигаться зарядам в нём и тем больше нагревается проводник.

В 1841 году английский учёный Джеймс Прескотт Джоуль и независимо от него в 1842 году российский учёный Эмилий Христианович Ленц, изучая на опыте тепловые действия тока установили закон, позволяющий рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике при протекании в нём электрического тока. Согласно этому закону, количество теплоты, выделяющееся в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, проходящего по проводнику, сопротивлению проводника и времени, в течение которого поддерживается неизменный ток в проводнике.

Читайте так же:
Тепловой расцепитель автоматического выключателя ic60n 63a

Проверим его справедливость с помощью такого опыта. Возьмём калориметр, содержащий 100 мл миллилитров воды при температуре 18 о С, и поместим в неё проводник в виде спиральки известного сопротивления. Концы проводника включим в цепь, состоящую из источника тока, амперметра и ключа. С помощью секундомера будем засекать время эксперимента.

Замкнув ключ, подождём пока температура воды в калориметре не повысится на 10 о С.

Теперь рассчитаем количество теплоты, полученное водой, используя для этого известную нам формулу из термодинамики:

Здесь c — это удельная теплоёмкость воды; m — её масса; а Δt — изменение температуры воды. Тогда после подстановки чисел и простых расчётов, получаем, что вода получила от нагревателя 4200 Дж теплоты.

Теперь определим количество теплоты, выделившееся в проводнике, используя для этого закон Джоуля — Ленца:

Подставив в полученное уравнение данные наших опытов, найдём, что за время эксперимента в проводнике выделились те же 4200 Дж теплоты. Это подтверждает правоту закона Джоуля — Ленца.

Формулой Q = I 2 RΔt удобно пользоваться при расчёте количества теплоты, которое выделяется в проводниках при последовательном соединении, так как в этом случае ток во всех проводниках один и тот же.

При параллельном же соединении проводников ток в них различен, а вот напряжение на концах этих проводников одно и то же. Поэтому расчёт количества теплоты при таком соединении удобнее вести по формуле: Q = U 2 Δt / R.

Эта формула показывает, что при параллельном соединении в каждом проводнике выделяется количество теплоты, обратно пропорциональное сопротивлению проводника.

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля—Ленца — Электрические явления

Эмилий Христианович Ленц родился 24 февраля 1804 г. в семье чиновника в Дерпте (ныне Тарту) в Эстонии. Благодаря усилиям матери он успешно окончил гимназию и поступил в университет.

Научная деятельность Ленца началась рано: после второго курса университета он по рекомендации ректора в качестве физика научной экспедиции отправляется в кругосветное плавание.

Э. X. Ленц заложил основы первой в России научной школы физиков-электротехников, из которой вышли впоследствии такие ученые, как А. С. Попов, Ф. Ф. Петрушевский, В. Ф. Миткевич и др.

В 1843 г. Ленц после проведения тонких экспериментов независимо от Дж. Джоуля приходит к установлению закона теплового действия тока. На основании 16 серий измерений Ленц в статье «О законах выделения тепла гальваническим током» сдела т следующий вывод: нагревание проволоки гальваническим током пропорционально ее сопротивлению и квадрату силы тока.

Будущий великий американский изобретатель Томас Алва Эдисон посещал школу в родном поселке Милан в штате Огайо всего несколько месяцев. Учителей раздражало его упрямство, и мать стала заниматься с сыном дома. Он освоил престижную в то время профессию телеграфиста. Способный юноша научился посылать и принимать телеграммы с рекордной скоростью, но работать, ничего не изобретая, ему было не интересно. И он сделал приспособление к телеграфному аппарату, благодаря которому тот продолжал работать, даже когда Эдисон сладко спал в соседней комнате.

В возрасте 21 года Томас переехал в Бостон, где стал искать применение своим изобретениям. Очень скоро он приобрел известность как электрик, в совершенстве знающий телеграфные аппараты.

Создание системы электрического освещения стало одним из главных достижений Эдисона. Трудиться над ней он начал в 1878 г., будучи еще молодым. Эта работа длилась немногим более года. Предложения, связанные с изготовлением электрической лампы накаливания, делались и ранее, в том числе выдающимся русским электротехником Александром Николаевичем Лодыгиным. Эдисон внес в конструкцию лампы много важных усовершенствований. Он добился значительно лучшего удаления воздуха из лампы, благодаря чему накаленная нить светилась, не перегорая, в течение многих недель. 1 января 1880 г. на демонстрацию новой системы освещения в Менло-Парк были приглашены три тысячи человек: государственные деятели, ученые, журналисты, бизнесмены. Показ электрического освещения домов и улиц прошел очень удачно.

Схема для запоминания закона Джоуля—Ленца

Задачи на перевод единиц измерения в СИ

20 мин = 1 200 с

45 мкКл = 0,000045 Кл

0,9 МВт = 900 000 Вт

700 кОм = 700 000 Ом

2 МОм = 2 000 000 Ом

Качественные задачи и вопросы

1. Нихромовый проводник заменили константановым таких же размеров. Как при этом изменилась мощность плитки? (Мощность плитки увеличилась.)

Читайте так же:
Тепловое действие тока опыт кратко

2. Как изменяется мощность лампочки при ее длительной работе? (Мощность лампочки уменьшается, так как при работе лампочки вольфрамовая нить испаряется, площадь сечения уменьшается, сопротивление увеличивается.)

3. Как изменяется количество теплоты, выделяющееся в проводнике, включенном в сеть с неизменным напряжением, при уменьшении длины проводника в два раза, увеличении в четыре раза? (Количество теплоты увеличивается в два раза. При увеличении длины проводника в четыре раза количество теплоты уменьшается в четыре раза.)

4. Как изменится работа электрического тока в проводнике при замене проводника на провод, сечение которого в два раза больше? (Работа электрического тока увеличится в два раза.)

5. Две лампочки сначала соединили последовательно, а затем параллельно. В каком случае выделяется мощность больше, если лампочки включали в сеть напряжением 200 В? (При последовательном соединении общее сопротивление лампочек равно 2 R, при параллельном соединении лампочек общее сопротивление равно R/2. Следовательно, мощность при параллельном соединении в четыре раза больше, чем при последовательном соединении лампочек.)

6. Две лампочки сначала соединили последовательно, а затем параллельно. В каком случае мощность соединения больше, если лампочки включали в сеть, сила тока в которой 200 мА? (При последовательном соединении общее сопротивление лампочек равно 2 R, при параллельном соединении лампочек общее сопротивление равно RJ2. Следовательно, мощность при параллельном соединении в четыре раза меньше, чем при последовательном соединении лампочек.)

Задачи с техническим содержанием

1. Плавкий предохранитель рассчитан на силу тока 10 А. Можно ли включать в сеть напряжением 220 В потребитель мощностью 10 кВт? (Нет, сила тока в приборе превышает допустимую в 4,5 раза.)

2. Электродвигатель троллейбуса питается током силой 200 А под напряжением 600 В. Определите мощность электродвигателя троллейбуса. Какую работу он совершает за 2 ч? (120 кВт, 864 МДж.)

3. В двухлитровом электрическом чайнике мощностью 1 кВт вода закипает за 20 мин, тогда как в чайнике мощностью 3 кВт это заняло бы 5 мин. Почему невыгодны маломощные при боры? (Вследствие увеличения времени нагревания увеличиваются потери путем конвекции, теплопроводности, излучения.)

4. В электрической печи, сопротивление спирали которой 10 Ом, нагревают 10 кг стальных деталей. До какой температуры нагреются за 20 мин детали, взятые при температуре плавления льда в нормальных условиях, если печь подключить в сеть напряжением 220 В, а ее КПД 30 %? (350 °С.)

Задачи для любителей литературы

1. «Помещение было без окон и освещалось одной-единственной электрической лампочкой, висевшей высоко под потолком. Лампочка была тусклая и светила, как говорится, только себе под нос. » (Носов Н. Н. Незнайка на Луне).

А какая лампочка светит ярче: мощностью 40 или 100 Вт при одинаковом напряжении? (Лампочка мощностью 100 Вт светит ярче. Но если эти лампочки рассчитаны на напряжение 200 В, а вы подключаетесь к источнику питания 4 В, то эти лампочки вообще светить не будут.)

2. Провели под потолок

Загорелся огонек. (Провод с лампочкой.)

Что происходит внутри лампочки при включении ее в электрическую цепь? Почему вольфрамовая ниточка нагревается сильно, а подводящие провода нет? (При прохождении тока через спираль лампочки она нагревается и при этом накаляется до температуры около 3 000 °С. Так как площадь сечения нити очень маленькая и удельное сопротивление вольфрама почти в два раза больше, чем алюминия, и в три раза больше, чем меди, то сопротивление у нее очень большое по сравнению с подводящими проводами. Закон Джоуля-Ленца и объясняет ее большее нагревание.)

3. Гладит все, чего касается,

А дотронешься — кусается. (Утюг.)

Какое количество теплоты выделяет утюг за 10 мин, если его мощность 1 кВт? (600 кДж.)

4. В полотняной стране

То назад, то вперед.

То назад, то вперед

Продырявишь море! (Утюг.)

Какие проводники используют в утюгах в качестве нагревательного элемента? (С большим удельным сопротивлением и, кроме того, выдерживающие нагревание до высокой температуры.)

5. Дом — стеклянный пузырек.

И живет в нем огонек!

Днем он спит, а как проснется,

Ярким пламенем зажжется. (Лампочка.)

Каковы мощность и сопротивление лампочки, если при напряжении 200 В сила тока в ней 2 А? (400 Вт, 100 Ом.)

6. Мигнет, моргнет,

В пузырек нырнет,

В пузырьке — под козырек.

Ночью в комнате денек. (Спираль накаливания электролампочки.)

Сопротивление лампочки 0,2 кОм. Ее включили в сеть напряжением 200 В. Какое количество теплоты выделится в лампочке за 10 мин? Какова мощность этой лампочки? (120 кДж, 200 Вт.)

7. Золотая птичка

Вечером в дом влетает —

Весь дом освещает. (Электрическая лампочка.)

Кто изобрел электрическую лампочку? (Изобретателями электрической лампочки считаются русский инженер А. Н. Лодыгин и американский изобретатель Т. А. Эдисон.)

Читайте так же:
Тепловой расцепитель автоматического выключателя обозначение

8. Висит груша — нельзя скушать.

Не бойся — тронь,

Хоть внутри и огонь. (Лампочка.)

Определите сопротивление электрической лампочки, если на ее баллоне написано 60 Вт, 220 В. 807 Ом.)

Сколько энергии тратится на освещение комнаты этой лампочкой за 1 час? (216 кДж.)

9. Очень строгий контролер

Со стены глядит в упор,

Смотрит, не моргает:

Стоит только свет зажечь

Иль включить в розетку печь —

Все на ус мотает. (Электросчетчик.)

А что «мотает на ус» электросчетчик? (Расход электрической энергии.)

1. Определение мощности прибора.

Приборы и материалы: источник тока; амперметр; вольтметр; соединительные провода; две-три лампочки разной мощности; звонок; ключ.

Задание: соберите цепь, соединив последовательно источник тока, амперметр, лампочку, ключ и соединив параллельно лампочке вольтметр. Измерьте силу тока и напряжение и рассчитайте мощность. Заменив лампочку на другую, а потом на звонок, повторите измерения и вычисления.

Урок физики на тему «Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца». 10-й класс

Класс: 10

Презентация к уроку

Цель: обобщить и повторить материал по теме «Законы постоянного тока»,научить учащихся объяснять понятия работы и мощности тока, выявить закон Джоуля-Ленца исходя из классической электронной теории, применять на практике теоретические знания.

Задачи:

  • Образовательные: введение понятий работы и мощности электрического тока; выведение закона Джоуля-Ленца; совершенствование навыков решения задач; повторить основные физические понятия по данной теме.
  • Развивающие: развивать у учащихся навыки управления своей учебной деятельностью; развитие устной и письменной речи, логического мышления; совершенствование практических навыков при решении задач; умения выделять главное в изучаемом материале.
  • Воспитательные: формировать коммуникативные умения в ходе коллективной работы; стремление к цели; активизировать познавательную деятельность через содержание и степень сложности задач.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Ресурсы урока: учебники и учебные пособия разных авторов, компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Методы и методические приемы: самостоятельная работа с текстом, индивидуальная работа, работа в группах, заполнение таблицы, выполнение тестовых заданий, работа в парах; сообщения учащихся, рассказ с элементами беседы.

Планируемые результаты:

Предметные:

  • знать понятие работы и мощности постоянного тока;
  • выявить закон Джоуля — Ленца.

Метапредметные:

  • уметь слушать собеседника и вести диалог; уметь признавать возможность различных точек зрения;
  • использовать различные способы поиска, сбора, обработки, анализа и интерпретации информации в соответствии с задачами урока;
  • уметь излагать свое мнение и аргументировать свою точку зрения
  • активно использовать информационных средств и ИКТ для решения коммуникативных и познавательных задач.

Личностные:

  • развивать навыки сотрудничества с учителем и сверстниками в различных ситуациях; умения не создавать конфликтов и находить выход из спорных ситуаций;
  • формировать уважительное отношение к чужому мнению;
  • осуществлять самоконтроль, взаимоконтроль
  • оценивать сои достижения на уроке.

I. Организационный этап

1. Вступительное слово учителя

  • Какой раздел физики мы с вами изучаем? (Электродинамика)
  • Какие вопросы мы рассматривали на последних уроках? (Электрический ток, Сила тока, Условия необходимые для существования электрического тока, закон Ома, Сопротивление, Соединения проводников)

На сегодняшнем уроке мы с вами продолжим изучение главы «Законы постоянного тока». Но сначала давайте немного повторим основные понятия, формулы и определения.

2. Актуализация знаний

А) Фронтальный опрос по вопросам:

1. Что называют электрическим током? (Электрическим током называют упорядоченное, направленное движение заряженных частиц.)
2. Основные действия электрического тока? Приведите примеры/ (Тепловое, магнитное, химическое, механическое, физиологическое.)
3. Условия существования электрического тока? (1. Наличие свободных зарядов. 2. Наличие электрического поля.)
4. От чего зависит электрическое сопротивление проводника? (1. От длины проводника. 2. От площади поперечного сечения проводника. 3. От рода материала.)

5. При каком соединении все проводники находятся под одним и тем же напряжением? (Проводники находятся при одинаковом напряжении при параллельном соединении: U1 = U2 = U.)

6. Прибор для измерения напряжения? (Напряжение измеряют с помощью вольтметра, который включают в цепь параллельно тому участку, напряжение на котором нужно измерить.)

7. Сформулируйте закон Ома для участка цепи: (– сила тока I прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

8. Прибор для измерения силы тока? (Силу тока измеряют с помощью амперметра, который включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить.)

Молодцы, вспомнили материал прошлого урока, а сейчас давайте выполним задания на карточках с последующей самопроверкой. У вас на столах лежат листочки с заданиями, подпишите на них Ф.И. и приступайте к их выполнению, через 5 минут мы начнем проверку.

Б) Самостоятельная работа с последующей самопроверкой (Приложение 1)

Вариант 1. 1. Б, 2. В, 3. В, 4. Б, 5. А. 6. В.
Вариант 2. 1. В, 2. В, 3. Б, 4. А, 5. В, 6. Б.

Читайте так же:
Удельное тепловое сопротивление медного провода

II. Организация познавательной деятельности

– А сейчас прослушайте стихотворение и постарайтесь ответить о чем идет речь:

Спираль нагрелась докрасна,
Хоть и горела недолго она.
Руку подставив, тепло ощущает,
Спросишь: «Какое количество тепла спираль выделяет?»
Найти тебе ответ труда не составляет,
Из какого он закона вытекает?

– Молодцы, догадались, о чем мы с вами сегодня будем весть речь.
– Какие понятия нужно ввести, чтобы перейти к изучению этого закона? (Понятие работы и мощности)
Итак, открываем тетради, записываем число и тему нашего сегодняшнего урока: «Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля– Ленца»
Какие вопросы мы должны рассмотреть на уроке? (Ответы детей)
Вы абсолютно правы. Посмотрите на экран, перед вами вопросы на которые мы должны ответить в течение урока:

Работа с учебником

Вопросы:

1. Что совершает электрическое поле способное перемещать заряженную частицу вдоль силовой линии? (Работа)

2. Как обозначается работа? Обозначается: А

3. Как вывести формулу для работы тока?

4. На основе формулы, сформулируйте определение работы тока.

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого совершалась работа.

5. Почему электрический ток нагревает проводник?

Электрическое поле действует с силой на свободные электроны, которые начинают двигаться упорядоченно, одновременно участвуя в хаотическом движении, ускоряясь в промежутках между столкновениями с ионами кристаллической решетки. Приобретаемая электронами под действием электрического поля энергия направленного движения тратится на нагревание проводника, т.к. последующие столкновения ионов с другими электронами увеличивают амплитуду их колебаний и соответственно температуру всего проводника.
В неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам (путем теплопередачи). Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.

6. Как с помощью закона Ома выразить напряжение через силу тока и силу тока через напряжение?

Какой формулой удобнее пользоваться при последовательном соединении, а какой при параллельном? Почему?

– при последовательном соединении проводников, т.к. сила тока в этом случае одинакова во всех проводниках.
– при параллельном соединении проводников, т.к. напряжение на всех проводниках одинаково.

7. На основании чего можно вывести закон Джоуля-Ленца?

Если обозначить количество теплоты буквой Q. Тогда Q = A, или . Тогда, 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 =

Каков физический смысл закона?

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.

К нашему уроку девочки подготовили сообщения об ученых внесших вклад в открытие закона.

Доклады учащихся (см. Презентацию, слайд 19)

  • «Жизнь и деятельность Ленца» (Челышева Наталья)
  • «Жизнь и деятельность Джоуля» (Алехина Евгения)

Перейдем к рассмотрению вопроса о Мощности тока

Итак, любой электроприбор рассчитан на потреблении определенной энергии в единицу времени, т.е. на определенную мощность.
– Обозначается и измеряется: [Р] = [Вт].
– Находится по формуле:
Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока.
Так же формулу для мощности можно переписать в нескольких эквивалентных формах:

Мощность электроприборов указывается в их паспортах.

4. Первичное закрепление

1. Итак, на основании материала уроков, заполните недостающие данные в таблице (Приложение 2):

Проверим правильность заполнения. (Один учащийся озвучивает)
2. Вашему вниманию предлагается кроссворд. Давайте разгадаем его. (Приложение 3)

3. Перейдем к решению задач.

  • Найти время, в течение которого по проводнику шел постоянный ток, если для переноса заряда в 10 Кл через проводник с сопротивлением 1 Ом потребовалось совершить работу 10 Дж. (10 с)
  • Два проводника сопротивлением 10 Ом и 14 Ом соединены параллельно и подключены к источнику тока. За некоторое время в первом проводнике выделилось 840 Дж теплоты. Какое количество теплоты выделилось за то же время во втором проводнике. (600 Дж)

Какие есть вопросы по решению задач?

5. Домашние задание

§ 106, упражнение 19 (4)

6. Рефлексия

Вот и подходит наш урок к концу, закончите, пожалуйста, следующие предложения:

  • Сегодня я узнал…
  • Теперь я умею…
  • Я хотел бы…
  • Наибольшее затруднение вызвало…
  • Своей работой на уроке я … (доволен/ не доволен)

– Спасибо за активную работу на уроке, я думаю, все вы хорошо усвоили сегодняшний материал. Сдайте свои тестовые работы. Оценки за них я объявлю на следующем уроке.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector