Sfera-perm.ru

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

Тепло выделяемое проводником с током формула

Урок физики в 8-м классе по теме «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–Ленца»

Разделы: Физика

Цели урока:

  • объяснить явление нагревания проводников электрическим током;
  • установить зависимость выделяющейся при этом тепловой энергии от параметров электрической цепи;
  • сформулировать закон Джоуля – Ленца;
  • формировать умение применять этот закон для решения качественных и количественных задач.

Тип урока: комбинированный.

Задачи урока.

  • Образовательные:
    • опираясь на знания, полученные ранее, аналитически установить связь выделяющейся тепловой энергии на проводнике с силой тока и сопротивлением проводника;
    • анализируя опыты, установить эту же зависимость;
    • опираясь на известные формулы, теоретически определить количество теплоты, выделяющейся на проводнике с током;
    • подтвердить полученные выводы результатами экспериментов;
    • сформулировать закон Джоуля – Ленца;
    • формировать умение применять этот закон для решения задач.
  • Воспитательные:
    • содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира;
    • формировать умение работать в группах, уважительно относиться друг к другу, прислушиваться к мнению товарищей;
    • побуждать использовать полученные на уроках знания в повседневной жизни.
  • Развивающие:
    • показать учащимся различные пути и методы получения знаний об окружающем нас мире;
    • формировать умение обобщать и анализировать опытный материал, самостоятельно делать выводы.

Оборудование: источник тока ВУП, провода соединительные, электрические низковольтовые лампочки на 6,3 В и 13,5 В, ключ, электроплитка, утюг, электрический чайник, настольная лампа, электрическая дрель, кипятильник, модель кристаллической решетки.

Демонстрации: 1) нагревание воды кипятильником; 2) разный накал низковольтовых лампочек, включенных последовательно.

1. Анализ выполнения домашнего задания

1.1. На дом что было задано заполнить таблицу в тетради: выписать все электроприборы, имеющиеся в доме, их мощность, время работы часто используемых приборов, примерный суточный расход электрической энергии, стоимость этой энергии:

Анализируя полученную таблицу, ответить на вопросы:

  1. Какие данные таблицы, заполненной одноклассниками, вас интересуют?
  2. Какой прибор потребляет больше энергии за 1с?
  3. Какие приборы, используемые в вашем доме, оказались наиболее энергоемкими?
  4. Каков средний суточный расход электроэнергии в вашем доме?

1.2 На демонстрационном столе находятся электроприборы: утюг, электроплитка, электрическая лампа, электрическая дрель, электрический чайник.
Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний. Чем вы руководствовались, делая выбор?
Какими приборами можно дополнить оставшиеся на столе? Отметьте их в своей таблице.

2. Постановка задачи-цели урока

Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах? (Тепловое. Они преобразуют электрическую энергию в энергию тепловую – это нагревательные приборы.)
Собирая на уроках электрические цепи и работая с ними, вы заметили, что отдельные элементы цепи нагревались: спирали-резисторы, спиральные нити в лампочках.
Повторим один из опытов и проанализируем его.

Сегодня на уроке мы совместными усилиями установим, от чего зависит количество тепловой энергии, выделяющейся на проводнике, по которому идет ток. Выведем и сформулируем закон, установленный еще 150 лет тому назад.

Деление на группы

Все это мы сделаем, опираясь на знания, полученные на уроках ранее, и на опыты и эксперименты, которые проведем сегодня. Работать будем в группах: наблюдатели, экспериментаторы (эти учащиеся провели ряд опытов во внеурочное время и сегодня поделятся с нами своими результатами), теоретики и рассудительные люди. Каждая группа получает свое задание, на выполнение которого ей отводится не более 5минут (мозговой штурм)

«Наблюдатели»

Группа 1. По результатам измерений определите сопротивления лампочек.
Установите, зависит ли выделяющаяся энергия от сопротивления лампочек ( по их яркости ) и какова эта зависимость?
Группа 2. Перемещая ползунок реостата, убедитесь, что меняется яркость накала лампочки и показания амперметра.
Установите, как зависит выделяющаяся на лампочке энергия от силы тока в цепи.

«Теоретики»

Опираясь на известные формулы и закономерности, попытайтесь доказать, что количество теплоты, выделяющееся на проводнике с током можно вычислить по формуле Q = I2 R t. (Q = A = I U t )

3. Введение нового материала

3. 1. Актуализация усвоенных знаний и выдвижение гипотезы («рассудительные люди»)

Прежде всего попытаемся разобраться в причинах нагревания проводника, но все по порядку.
Вопросы классу, «рассудительным людям»:

  1. Что такое электрический ток?
  2. Величина, характеризующая электрический ток.
  3. Что происходит с электронами при их движении внутри проводника ( объяснить, используя модель кристаллической решетки)?

В результате рассуждений приходим к тому, что количество теплоты, выделяющейся на проводнике ( Q ), зависит от наличия тока и его величины ( I ), тогда можно записать Q

Вывод запишем на доске 1.

3. 2. Анализ результатов опытов («наблюдатели»)

Наблюдатели, что удалось установить вам, что вы заметили, выполняя задания?

Одна группа работала с электрической цепью, изображенной на рисунке 1, другая с цепью рисунка 2.
В первом случая удалось установить, что ярче горела та лампочка, у которой сопротивление больше, значит, и большая тепловая энергия выделялась. Вывод: количество теплоты (Q) зависит от сопротивления проводника ( R )

Во втором случае стало ясно, что при изменении силы тока в цепи, менялся и накал лампочки, значит выделяющаяся тепловая энергия ( Q ) зависит от силы тока ( I )

Выводы запишем на доске 2: Q = f ( R, I )

3.3. Теоретические выводы «теоретиков»

Послушаем, к какому выводу пришли наши теоретики, опираясь в своих рассуждениях на известные формулы и закономерности.

Читайте так же:
Как снять выключатель теплого пола

Знаем, что электрическое поле совершает работу ( A ) при перемещении заряда внутри проводника. А работа является мерой изменения энергии, значит, согласно закону сохранения энергии, при протекании тока происходит преобразование электрической энергии в тепловую ( Q ).

Формулы позволяют выразить найденные закономерности:

Q = A, где A = UIt, но, из закона Ома для участка цепи следует, что U = IR => A = I 2 Rt, таким образом количество теплоты, выделяющееся на проводнике с током, можно рассчитать по формуле Q = I 2 Rt.

3.4. Экспериментаторы дают свое подтверждение.

Полученную теоретиками формулу могут подтвердить «экспериментаторы», которые провели в нашей лаборатории, во внеурочное время, ряд экспериментов, в результате им удалось выявить очевидные закономерности и опытным путем получить ту же формулу, но об этом они расскажут сами.
В своей работе использовали нагревательные спирали, с помощью которых изменяли температуру воды, а по изменению температуры воды судили о выделявшейся на спирали энергии, т.к. Q = mct.

В результате удалось установить

а) чем больше времени нагревалась вода, тем выше поднималась ее температура, т.е. Q

t (c);
б) чем больше сопротивление спирали, тем быстрее увеличивается температура воды, т.е. Q

R;
в) чем больший ток идет по спирали, тем значительней нагревается вода, причем за 1мин. при I = 1А t = 1 o С, а при I = 4А ?t = 16 o С, из чего следует, что Q

Таким образом мы пришли к выводу, что энергия, выделяющаяся на проводнике зависит от времени протекания тока ( t ), величины сопротивления проводника ( R ) и квадрата силы тока ( I 2 ).

Запишем вывод на доске Q

3.5. Обобщение, формулирование закона Джоуля – Ленца.

Общими усилиями нам удалось установить, что на проводнике, по которому идет ток, выделяется тепло. Этот процесс имеет свои закономерности: количество теплоты, выделяемое проводником с током, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. Q = I 2 Rt

4. Автобиографические справки (сообщения учеников).

Q = I 2 Rt – этот закон, независимо друг от друга сформулировали в 1841 году Джоуль Джеймс Прескотт и в 1842 году Ленц Эмилий Христианович.

5. Формирование умений применять закон при решении задач

5.1. Решение задач

Уровень 1. Какое количество теплоты выделяет за 5с константановый проводник сопротивлением 25 Ом, если сила тока в цепи 2А?
Уровень 2. Какое количество теплоты выделяется за 40 мин. в медных проводах с площадью поперечного сечения 1.5 мм 2 и длиной 3 м, подводящих ток к плитке, если сила тока в спирали плитки 5 А?
Уровень 3. Спираль электрической плитки укоротили в 2 раза. Изменится ли от этого накал плитки? Если изменится, то как?

5.2. Применение новых знаний при решении качественных задач

1. Закон утверждает, что если по проводнику идет электрический ток, то проводник нагревается. Почему же не греется электропроводка, соединяющая лампу и розетку? (Ответить на этот вопрос нам помогут группы «наблюдателей», проводившие измерения в последовательно соединенной цепи. Проводка греется, но слабо, так как ее сопротивление намного меньше сопротивления лампы.)
2. Вернемся к домашнему заданию. Какой вид соединений применяется в квартирах? (Параллельное). Представьте, что все ваши электроприборы включены, что может произойти? (При параллельном соединении, общее сопротивление цепи всегда меньше меньшего сопротивления, тогда сила тока в цепи значительно увеличится, что приведет к сильному нагреванию даже подводящих проводов, тогда возможно возгорание, что и происходит иногда, тогда случается пожар.)

6. Повторение

На уроке была установлена очень важная зависимость величины выделяющейся на проводнике энергии от силы тока, сопротивления и времени, сформулирован закон Джоуля – Ленца.

7. Домашнее задание

§ 53 упр. 29 (по способности)
§ 54 (самостоятельно)

8. Оценивание работы учащихся на уроке

Выставление оценок в журнал, с комментариями, анализом ответов и характеристикой работы учащихся на уроке.

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля – Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени протекания тока. К этому же выводу, но на основании опытов впервые пришли независимо друг от друга английский ученый Джоуль и русский ученый Ленц. Поэтому данный вывод называется закон Джоуля – Ленца.»> Больше уроков на сайте https://mriya-urok.com/ На опыте с лампой накаливания вы убеждались в том, что накал лампы возрастал при увеличении силы тока. Но нагревание проводников зависит не только от силы тока, но и от сопротивления проводников. Соберем цепь из трех последовательно соединенных проводников разного сопротивления: медного, стального и никелинового. Ток во всех последовательно соединенных проводниках одинаков. Количество выделяющейся теплоты в проводниках разное. Из опыта делаем вывод: Нагревание проводников зависит от их сопротивления. Чем больше сопротивление проводника, тем большее количество теплоты он выделяет. Из какого материала нужно изготовлять спирали для лампочек накаливания? Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали нагревательных элементов? Запишем в тетради: q – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника Из формулы I = , q = It, где I – сила тока, t – время прохождения тока. Из формулы U = , A = Uq, где А – работа электрического поля, U – напряжение поля. Работу тока можно вычислить так: A = UIt Из сказанного выше следует, что количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока. Q = A Из закона Ома для участка цепи I = , U = IR, где R – сопротивление проводника. 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 = IRIt, т.е.

Читайте так же:
Устройство провода для теплого пола

Вы, конечно же, замечали, что многие электрические приборы во время работы нагреваются. А некоторые даже так сильно, что начинают светиться. Закон Джоуля-Ленца описывает это явление.

На опыте с лампой накаливания вы убеждались в том, что накал лампы возрастал при увеличении силы тока. Но нагревание проводников зависит не только от силы тока, но и от сопротивления проводников. Соберем цепь из трех последовательно соединенных проводников разного сопротивления: медного, стального и никелинового. Ток во всех последовательно соединенных проводниках одинаков. Количество выделяющейся теплоты в проводниках разное. Из опыта делаем вывод:
Нагревание проводников зависит от их сопротивления. Чем больше сопротивление проводника, тем большее количество теплоты он выделяет.
Из какого материала нужно изготовлять спирали для лампочек накаливания?
Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали нагревательных элементов?

Запишем в тетради:

q – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника

Из формулы I = , q = It, где I – сила тока, t – время прохождения тока.
Из формулы U = , A = Uq, где А – работа электрического поля, U – напряжение поля.
Работу тока можно вычислить так: A = UIt

Из сказанного выше следует, что количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.

Из закона Ома для участка цепи I = , U = IR, где R – сопротивление проводника.

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 = IRIt, т.е.

Закон Джоуля – Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени протекания тока.

К этому же выводу, но на основании опытов впервые пришли независимо друг от друга английский ученый Джоуль и русский ученый Ленц. Поэтому данный вывод называется закон Джоуля – Ленца.

Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца

Урок физики в 8 классе

Тема урока. Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца.

Тип урока. Комбинированный урок.

Цель урока: Сформировать у учащихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах, вывести закон теплового действия тока и его применения на практике;

Образовательные :

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

2. Опираясь на знания учащихся сформулировать закон Джоуля — Ленца.

3. Вывести формулу для расчёта количества теплоты.

4.Систематизировать основные понятия, изученные в теме «Электрические явления».

Развивающие:

1.Развитие логического мышления.

2.Развитие навыков устной и письменной физической речи.

3.Развитие умений анализировать и выделять главное.

4.Содействовать развитию интеллектуальных умений учащихся, таких как наблюдательность, умение сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, умение размышлять, анализировать, делать выводы.

Воспитательные:

1. Формирование коммуникативных умений учащихся.

2. Воспитание осознанного отношения к учебному труду.

3. Воспитание адекватной самооценки.

4. Формирование навыков контроля и самоконтроля.

5. Формирование представления о практической значимости физики.

Компетенции, формируемые на уроке

Общекультурные, учебно-познавательные, информационные, коммуникативные.

УУД,формируемые на уроке

Л- личностные (определение цели и задачи урока, выбор действия по достижению цели, осознание практической важности изучаемой темы)

П- познавательные (использование научных методов познания, умение делать выводы)

Р- регулятивные (умение выявить проблему, умение определять и сохранять цель, контролирование и оценивание своей работы и полученного результата)

К- коммуникативные (восприятие мнения других людей, умение выражать свою точку зрения)

Методы и методические приемы:

Словесные: беседа, объяснение, чтение;

Наглядные: компьютерная презентация; видеоролик, демонстрация опыта (реального и мультимедийного).

Практические: выполнение устных и письменных заданий.

Формы организации учебной деятельности : индивидуальная работа учащихся, групповая работа, работа в парах, фронтальный опрос.

Оборудование: карточки с заданиями, приборы для экспериментов, учебник, мультимедиа, компьютерные тесты, ноутбуки.

Технологическая карта урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

I . Самоопределение к деятельности

создать спокойную эмоциональную атмосферу, настроиться на урок.

-Добрый день, ребята!

Какой сегодня день? (Хмурый, пасмурный, светлый или солнечный?) Какое настроение вызывает у вас такая погода?

А знаете, что надо сделать, чтобы улучшилось настроение, чтобы на душе было тепло и спокойно? Надо улыбнуться.

Давайте наш урок начнем с пожелания друг другу тепла.

Я желаю тебе тепла, ты желаешь мне тепла, мы желаем друг другу тепла. Если будет трудно — я тебе помогу.

Личностные: самоопределение; Коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками.

II . Постановка учебной проблемы

создание проблемной ситуации, ее анализ поиск путей решения.

1. Постановка проблемы:

Сегодня на урок я принесла предмет, из-за которого утром я не позавтракала.

Мой чайник очень долго нагревал воду.

И я хочу вместе с вами разобраться, почему так произошло.

Читайте так же:
Тепловой автоматический выключатель контакты

От какого источника энергии работает этот чайник?

Что такое электрический ток?

Какое действие электрического тока мы наблюдаем при работе чайника?

Сформулируем тему сегодняшнего урока.

Что мы должны будем узнать сегодня?

Чему должны научиться?

1. Почему проводники нагреваются при прохождении через них электрического тока;

2. От каких величин зависит количество теплоты, выделенное проводником при прохождении тока?

3. Как рассчитать количество теплоты?

Итак, чтобы узнать причину плохой работы чайника (проблема) нам необходимо ответить на поставленные вопросы (задачи).

От электрического тока

Направленное движение заряженных частиц.

Нагревание проводников электрическим током.

Регулятивные:

целеполагание; Коммуникативные: постановка вопросов; Познавательные:общеучебные — самостоятельное выделение- формулирование познавательной цели; логические-формулирование проблемы

III . Актуализация знаний

Повторение изученного материала, необходимого для «открытия нового знания».

Но для начала вспомним основные вопросы, связанные с электрическими явлениями. Будьте внимательны, эти знания понадобятся нам сегодня для получения знаний по нашей теме.

Как направлен электрический ток в проводнике?

Работа с заданиями на листочках

1. Соотнесите:

Работа электрического тока A

Мощность электрического тока P

2.Соотнесите:

Закон Ома для участка цепи, I =

Расчет сопротивления проводника, R =

Работа электрического тока, А = UIt

Молодцы. Отлично справились с заданиями.

От положительного к отрицательному полюсу.

По очереди работают на доске

Коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками;

Познавательные: логические – анализ объектов с целью выделения признаков.

IV . Поиск решения учебной проблемы

создать условия для развития мыслительной деятельности учащихся, для самостоятельного открытия знаний.

Итак, ответим на 1 вопрос: Почему проводники нагреваются при прохождении через них электрического тока?

Посмотрим видео, чтобы проверить наши предположения.

Просмотр видео «Электрический ток в проводнике»

— В чём же причины нагревания проводника?

Разберем 2 вопрос .

Предположите, от чего может зависеть?

Чтобы проверить гипотезы, проведем опыт.

Из каких приборов состоит цепь? (Источник питания, соединительные провода, реостат, лампочка, амперметр).

Для чего используется реостат?

Лампочка – это еще один пример нагревания проводников, которое люди используют в быту.

Тонкая вольфрамовая нить нагревается внутри лампочки и светится.

1 опыт. Соберем цепь.

С помощью реостата изменим силу тока в цепи (по закону ома, чем меньше сопротивление, тем больше сила тока).

Что можем заметить?

Значит, количество выделенной теплоты зависит от силы тока. (Прикрепляет карточку на доску)

Как вы думаете, одинаково ли нагреваются проводники из различных материалов?

2 опыт. Демонстрация . Из чего состоит цепь на экране?

С помощью реостата изменим силу тока в цепи.

Одинаково нагреваются проводники?

Какой вывод можно сделать?

Таким образом, количество теплоты зависит от сопротивления проводника.

Как вы думаете, есть ли еще величины, от которых зависит нагревание проводников?

Одинаково ли изменится температура воды в чайнике, если он будет включен 1 минуту и 10 минут?

В каком случае вода нагреется сильнее?

Какой вывод можно сделать?

Итак, от чего зависит нагревание проводника электрическим током?

3 вопрос. Можем ли мы сейчас рассчитать, какое количество теплоты выделится спиралью электрического чайника за определенное время?

Что нужно для этого?

Попробуем сами вывести формулу для расчета количества теплоты.

Кто хочет попробовать?

Ученик выходит к доске

— Если вся ра­бо­та элек­три­че­ско­го тока рас­хо­ду­ет­ся толь­ко на на­гре­ва­ние, как это можно записать математически.

Запишите формулу работы, из закона Ома выразим напряжение, подставим в формулу, что получим?

Отлично. Мы вывели формулу нахождения количества теплоты, выделяемого проводником при прохождении по нему электрического тока.

Вопрос теп­ло­вого дей­ствия электрического тока опыт­ным путём неза­ви­си­мо друг от друга двое ученых.

А кто это, вы можете найти в учебнике, откройте учебник на странице 150. Найдите имена этих ученых.

Как звучит это закон? Прочитайте в синей рамочке. Запишем в тетрадь.

Метод, которым пользовался Ленц, был более совершенным, а результаты получены более точные. Вывод из опытов Ленц сделал на несколько лет раньше, но публикация Джоуля опередила публикацию Ленц

Итак, правильно мы предположили, что количество теплоты , выделенной проводником, зависит от силы тока, сопротивления проводника и времени, в течение которого по проводнику идёт электрический ток?

Какой закон мы сегодня открыли для себя?

По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, выделенной проводником?

Из-за чего могла возникнуть проблема с чайником?

— При протекании электрического тока по металлическому проводнику он нагревается. Свободные электроны в проводнике, разгоняемые электрическим полем, соударяются с ионами, расположенными в узлах кристаллической решетки, и передают им часть своей энергии. В результате увеличивается внутренняя энергия проводника и его температура растет.

Для изменения сопротивления в цепи.

Чем больше сила тока, тем больше теплоты выделяется.

Источник питания, соединительные провода, реостат, амперметр, 3 проводника из различных материалов.

Количество теплоты зависит от сопротивления проводника.

Количество теплоты зависит от времени прохождения электрического тока по проводнику.

Делают вывод: От силы тока, сопротивления проводника и времени, в течение которого по проводнику идёт электрический ток.

У доски учащиеся выводят закон Джоуля –Ленца.

Джеймс Прескотт Джоуль

Эмилий Христианович Ленц

ко­ли­че­ство теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­ще­е­ся при про­хож­де­нии тока в про­вод­ни­ке, прямо про­пор­ци­о­наль­но квад­ра­ту силы тока, со­про­тив­ле­нию про­вод­ни­ка и вре­ме­ни про­хож­де­ния тока:

Читайте так же:
Тяговые двигатели переменного тока тепловоза

Недостаточная сила тока, низкое сопротивление проводника, непродолжительное время.

Регулятивные : планирование, прогнозирование; Познавательные: моделирование, логические- решение проблемы, построение логической цепи рассуждений, доказательство, выдвижение гипотез и их обоснование; Коммуникативные: инициативное сотрудничество в поиске и выборе информации

V . Первичное закрепление изученного материала

Закрепить полученные знания

— организовать усвоение учащимися нового знания с помощью

Применим полученные данные на практике. Решим задачу.

Работа с карточками.

№1.: Какое количество теплоты выделит проводник за 5 секунд, если его сопротивление 25 Ом, а сила тока в цепи 2 А?

№2.: Какое количество теплоты выделится в нити накала электрической лампы за 10 минут, если при напряжении 5 В сила тока в ней 0, 2 А?

№3.: . Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике уменьшить в 2 раза?

1 ученик у доски решает остальные в тетради

Фронтальная работа.

Регулятивные : контроль, оценка, коррекция; Познавательные: общеучебные — умение структурировать знания, выбор наиболее эффективных способов решения задач, рефлексия способов и условий действия; Коммуникативные: управление поведением партнера – контроль, коррекция, оценка действий партнера

VI Включение практических знаний в систему

Цель. расширить знания учащихся по теме урока

В каких еще приборах используется тепловое действие тока?

Действительно, ток помогает нам в быту: позволяет гладить одежду, быстро нагревать воду, завивать и сушить волосы.

А всегда ли нагревание проводников полезно для человека?

Негативное влияние явления нагревания проводников можно заметить при потере электрической энергии на нагревание проводов сети.

Как уменьшить потерю электроэнергии? Посмотрите на формулу?

Итак, положительно или отрицательно сказывается нагревание проводников для жизни человека?

Плойка, чайник, утюг, фен.

Делать провода из материалов с низким сопротивлением, снижать силу тока на электрических линиях.

И положительно, и отрицательно.

Познавательные: моделирование, логические- решение проблемы, построение логической цепи рассуждений, доказательство, выдвижение гипотез и их обоснование; Коммуникативные: инициативное сотрудничество в поиске и выборе информации

VII .Работа с самопроверкой по эталону

Проверка степени усвоения учебного материала

Вы хорошо потрудились на уроке, а теперь проверим ваши знания.

В парах вам предстоит выполнить задания по данной теме на компьютерах.

Работают за компьютером, получают отметки

Регулятивные: контроль, коррекция, выделение и осознание того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения;

Личностные: самоопределение

Осознание учащимися своей учебной деятельности, самооценка результатов деятельности своей и всего класса.

1. Какая тема урока?

2. Что мы хотели узнать? Достигли поставленной цели?

3. Чему научиться? Удалось?

4. От чего зависит нагревание проводников?

5. Как посчитать, количество теплоты, выделяемое при нагревании проводников?

6. Как вы оцените свою работу на уроке?

Если вы считаете, что вы усвоили весь материал и поработали продуктивно, поднимите большой палец вверх, если есть моменты, над которыми необходимо поработать, покажите большой палец в сторону, а если вы не усвоили сегодняшний материал, опустите большой палец вниз.

Отвечают на вопросы

Оценивают свою работу

Коммуникативные: умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли;

познавательные: рефлексия; личностные:

IX . Домашнее задание

Домашнее задание. § 53 , упр. 37. (дифференциированно)

Условия возникновения электродвижущей силы индукции, как её рассчитать

  • Что такое ЭДС индукции — когда возникает, при каких условиях
  • ЭДС в быту, как обозначается, единицы измерения
  • Законы Фарадея и Ленца
  • Как рассчитать электродвижущую силу индукции, формулы
    • Через магнитный поток
    • Через силу тока
    • Через сопротивление
    • Через угловую скорость
    • Через площадь

Что такое ЭДС индукции — когда возникает, при каких условиях

Электродвижущая сила, ЭДС — физическая величина, описывающая работу любых сил, которые действуют в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока, за исключением диссипативных и электростатических сил.

При замкнутой цепи можно найти ЭДС, воспользовавшись законом Ома:

R здесь — сопротивление цепи, r — внутреннее сопротивление источника.
Создание Алессандро Вольтой надежного источника электричества, гальванического элемента, и открытие Хансом Кристианом Эрстедом магнитного действия электрического тока послужили толчком к интенсивному развитию техники электрических измерений в XIX веке.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Выдающаяся роль здесь принадлежит немецкому физику Георгу Симону Ому. Для определения силы тока он использовал принцип крутильных весов Кулона. На длинной тонкой нити подвешено горизонтальное коромысло с заряженным шариком на конце. Второй заряд закреплен на спице, пропущенной сквозь крышку весов.

При их взаимодействии коромысло поворачивается. Вращение головки в верхней части весов закручивало нить, возвращая коромысло в исходное состояние. По углу закручивания можно рассчитать силу взаимодействия зарядов в зависимости от расстояния между ними.

Ом по величине угла закрутки судил о силе тока I в проводнике, т. е. количестве электричества, перенесенном через поперечное сечение проводника за единицу времени.

В качестве основной характеристики источника тока Ом брал величину напряжения varepsilon на электродах гальванического элемента при разомкнутой цепи. Эту величину varepsilon он назвал электродвижущей силой, сокращенно ЭДС.

Читайте так же:
Доклад использование теплового действия электрического тока в инкубаторах

Движущиеся заряды создают вокруг себя магнитное поле. Однако действующая в нем на магнит или другой ток сила отличается от электрической своим направлением — магнитная стрелка старается развернуться перпендикулярно проводу.

Изучение действующей на другой ток силы переросло в отдельное исследование с неожиданным результатом: сила оказалась направленной всегда перпендикулярно внесенному в магнитное поле проводнику, который для простоты исследования был прямолинейным.

Математическое выражение для этой силы, названной силой Ампера, проще всего записать в виде векторного произведения:

(doverrightarrow F;=;Idoverrightarrow l;times;overrightarrow B) .

I здесь — сила тока, протекающего через проводник; l — вектор длины проводника, направленный в ту же сторону, куда течет ток; В — характеристика поля. Величина В называется магнитной индукцией и является аналогом электрической напряженности.

Максвелл поставил целью создать теорию эфира, связав его механические характеристики с электрическими и магнитными силами. Тщательно изучив труды Фарадея, он пришел к выводу, что напряженность (overrightarrow Е) электрического поля объясняется упругими напряжениями в эфире, а магнитная индукция (overrightarrow B) — его вихревыми движениями.

Рассматривая замкнутый проводящий контур С, где действует ЭДС индукции (varepsilon_i) , Максвелл для получения числа силовых линий магнитного потока (triangle Ф) , пересекаемых контуром за время triangle t, «натягивал» на него некую поверхность S, разбитую на элементарные площадки (triangle S) , и отождествлял Ф с магнитным потоком сквозь всю поверхность. Математически это можно выразить так:

Объединив это соотношение с идеей Фарадея, Максвелл пришел к собственной формуле:

Выбор коэффициента пропорциональности (alpha) здесь обусловлен необходимостью согласования формулы с законом Био — Савара — Лапласа, в котором появляется та же электродинамическая постоянная с.

Электродинамическая постоянная с — универсальная постоянная, равная скорости распространения электромагнитных волн в вакууме.

Но в опытах Фарадея ЭДС индукции регистрировалась как в движущемся, так и в покоящемся проводящем контуре С, если последний находился в переменном магнитном поле. И здесь встал вопрос, что конкретно перемещает заряды в неподвижном проводнике.

Само по себе магнитное поле не воздействует на заряды, находящиеся в покое, из чего следует: условие возникновения индукционного тока — возникающее в контуре электрическое поле overrightarrow Е. Так как электростатическое поле в замкнутом контуре не совершает работы, значит, происходит работа вихревого поля, и она равна ЭДС индукции:

(varepsilon_i;=;underset С;(overrightarrow<Е;>times;doverrightarrow l))

Самоиндукция — частный случай магнитной индукции, возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре, когда в нем меняется ток.

Источником энергии, возникающей в цепи, является в этом случае запас энергии магнитного поля. Полное количество выделившейся джоулевой теплоты можно вычислить, изобразив на графике зависимость магнитного потока Ф(I) от силы тока I:

ЭДС в быту, как обозначается, единицы измерения

В быту явление электромагнитной индукции используют для изменения величины напряжения тока в трансформаторах и дросселях. На принципе магнитной индукции работают электрические счетчики, реле мощности, успокоительные системы стрелочных измерительных приборов.

Существуют также магнитные газовые генераторы, в которых благодаря магнитному полю возникает электродвижущая сила, создающая ток.

Электродвижущая сила индукции в системе СИ измеряется в вольтах. Просто электродвижущая сила обозначается греческой буквой (varepsilon ) , электродвижущая сила индукции — ( varepsilon_i.)

Законы Фарадея и Ленца

Фарадей опытным путем выяснил, что при пересечении проводником магнитных силовых линий по нему проходит заряд (triangle Q) . Он связан с числом пересеченных силовых линий ( triangle Ф) и электрическим сопротивлением контура R, что выражается законом Фарадея:

Соприкосновение поля и проводника вызвано либо движением проводника, либо изменениями самого магнитного поля.

Саму электродвижущую силу индукции, связанную с сопротивлением контура и силой тока согласно закону Ома, можно найти по формуле

(triangle t) здесь — время, за которое проходит через поперечное сечение проводника количество электричества (triangle Q.)
Ленц доказал, что индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать вызвавшей его причине. Согласно правилу Ленца, в вышеприведенном соотношении следует выбрать отрицательный знак, считая коэффициент ( alpha ) положительным:

Как рассчитать электродвижущую силу индукции, формулы

Через магнитный поток

Через силу тока

ЭДС самоиндукции зависит от изменения силы тока, при этом магнитный поток собственного поля через цепь пропорционален току в ней:

L здесь — индуктивность проводника.

Через сопротивление

Для ЭДС индукции уравнение закона Ома можно переписать в виде:
(varepsilon_;=;IR;-;varepsilon.)

Через угловую скорость

B здесь — индукция магнитного поля, (omega) — угловая скорость вращения рамки, S — площадь рамки, N — число витков, (alpha) — угол между векторами индукции магнитного поля и скорости движения проводника.

Через площадь

Если магнитный поток изменяется без деформации витков, т. е. их количество и площадь не меняются, то можно найти электродвижущую силу индукции через площадь.
Угол alpha между вектором магнитного поля и нормалью к плоскости витков будет равен:

(2mathrmpi;times;mathrm v;times;mathrm t. ) Полный магнитный поток в момент времени t будет равен:

(psi_B;=;N;times;B;times;S;times;cosleft(alpharight)=;N;times;B;times;S;times;cosleft(2mathrmpi;times;mathrm v;times;mathrm tright).)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector