Теплота выделяющаяся под действием тока

Работа и мощность тока. Тепловое действие тока

Урок № 37-169 Работа и мощность тока. Тепловое действие тока.

Закон Джоуля-Ленца Д/з: П.8.11; п.8.12 [1]

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

Работа тока . Рассмотрим произвольный участок цепи. Это может быть однородный проводник, например нить лам­ пы накаливания, обмотка электродвигателя и др. Пусть за время Δ t через поперечное сечение проводника проходит за­ ряд Δ q .

Тогда электрическое поле совершит работу А= Δ q U .

Так как сила тока I = , то Δ q = IΔt , то работа равна: A = IU Δt

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения 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 Δ t , равна работе тока A = IU Δt

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

Нагревание проводника происходит следующим обра­зом. Электрическое поле ускоряет электроны. После столк­новения с ионами кристаллической решетки они переда­ют ионам свою энергию. В результате энергия беспоря­дочного движения ионов около положений равновесия воз­растает. Это и означает увеличение внутренней энергии. Температура проводника при этом 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. Таким образом, формула A = IU Δt для работы тока определяет количество теплоты, передаваемое проводни­ком другим телам.

Если в формуле A = IU Δt выразить либо напряжение че­ рез силу тока, либо силу тока через напряжение с помо­ щью закона Ома для участка цепи, то получим три эк­ вивалентные формулы: A = IU Δt = I 2 R Δt = ∙ Δt = Q

Формулой A = I 2 R Δt удобно пользоваться для последо­ вательного соединения проводников, так как сила тока в этом случае одинакова во всех проводниках. При парал­ лельном соединении удобна формула А= ∙ Δt , так как на­ пряжение на всех проводниках одинаково.

Закон Джоуля—Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопро­тивления проводника и времени прохождения тока по проводнику: Q =I 2 RΔt

Мы получили этот закон с помощью рассуждений, основанных на законе сохранения энергии. Эта формула позволяет вычислить количество теплоты, выде­ляемое на любом участке цепи, содержащем какие угод­но проводники.

Мощность тока. Любой электрический прибор (лампа, электродвигатель) рассчитан на потребление определен­ной энергии в единицу времени. Поэтому наряду с рабо­той тока особое значение имеет понятие мощность тока. Мощность тока равна отношению работы тока за время Δt к этому интервалу времени.

Согласно этому определению Р = = IU . Это выражение для мощности можно переписать в не­скольких эквивалентных формах, если использовать за­кон Ома для участка цепи: Р = IU = I 2 R =

Основные формулы для решения задач

A=IUΔt=I 2 RΔt=Δt=Q

P==IU

Экзаменационные вопросы

33. Какую работу совершили силы электростатического поля при перемещении 2 Кл из точки с потенциалом 20 В в точку с потенциалом 0 В? А. 40 Дж. Б. 20 Дж. В. 10 Дж. Г. 0 Дж.

34. Какая из приведенных ниже формул применяется для вычисления мощности электрического то ка?

А . I = ; Б . I = ; В .IUΔt; Г . P = UI ; Д. ρ = ρ (1+α t ).

35. При перемещении электрического заряда в электрическом поле по любой замкнутой тр аектории работа сил электрического поля оказалась равной нулю. Какое это было поле?

А. Это могло быть любое поле. Б. Это могло быть только поле точечного заряда. В. Это могло быть только однородное электрическое поле. Г. Это могло быть только поле двух равных по модулю и пр отивоположных по знаку двух точечных зарядов. Д. Такого поля быть не может.

36 . Какая из приведенных ниже формул применяется для вычисления работы электрического тока?

А. ; Б. ; В. IUΔt ; Г. UI ; Д. ρ (1+α t ).

37 . При перемещении заряда 2 Кл в электрическом поле силы, действующие со стороны этого поля, совершили работу 8 Дж. Чему равна разность потенциалов между начальной и конечной точками пути?

А. 16 В. Б. 4 В. В. 0,25 В. Г. По условию задачи разность определить нельзя. Д. Среди ответов А — Г нет правильного.

38. При перемещении электрического заряда q между точками с разностью потенциалов 8 В силы, действующие на заряд со стороны электрического поля, совершили работу 4 Дж. Чему равен заряд q ?

А. По условию задачи заряд определить невозможно. Б. 32 Кл. В. 2 Кл. Г. 0,5 Кл. Д.Среди ответов А-Г правильного нет.

1. Мощность электрического утюга 1 кВт. Каково его сопротивление при включении в сеть с напряжением 220 В?

2. Сопротивление резистора 440 Ом, напряжение в цепи равно 220 В. Определить мощность тока.

3. По проводнику сопротивлением 20 Ом за 5 минут прошло количество электричества 300 Кл. Вычислить работу тока за это время.

4. В сеть с напряжением 220В включены параллельно одинаковые лампочки с сопротивлением 484 Ом каждая. Сколько лампочек включили в сеть, если они потребляют мощность 800 Вт?

5. Гальванический элемент с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом замкнут на сопротивление 5 Ом. Какое количество теплоты выделится на проводнике и внутреннем сопротивлении за 10 с?

6. ЭДС источника электрической энергии равна 100 В. При внешнем сопротивлении 49 Ом сила тока в цепи 2 А. Найти падение напряжения внутри источника и его внутреннее сопротивление.

7. Аккумулятор с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом питает внешнюю цепь сопротивлением 12,4 Ом. Какое количество теплоты выделится за время 10 минут во всей цепи?

8. На каком из сопротивлений будет выделяться наибольшее количество теплоты

в единицу времени, если R ₁=4 Ом ; R ₂=2 Ом ; R ₃=1 Ом ; R ₄=2 Ом?

9. При ремонте электроплитки её спираль укоротили на 0,2 первоначальной длины.

Как при этом изменится мощность плитки?

Дополнительные задачи

№ 1.Определить сопротивление электрического паяльника мощностью 300 Вт, включенного в сеть напряжением 220 В.

№ 2. По проводнику сопротивлением 20 Ом за 5 мин прошло количество электричества 300 Кл. Вычислить работу тока за это время.

№ 3. Сколько электронов проходит каждую секунду через поперечное сечение вольфрамовой нити лампочки мощностью 70 Вт, включенной в сеть с напряжением 220 В?

№ 4. Определить стоимость электрической энергии, потребляемой лампой мощностью 100 Вт за 200 ч горения

( k =0,04 ).

№ 5. Какое сопротивление нужно включить в сеть с напряжением 220 В, чтобы в нем за 10 минут выделилось 66 кДж теплоты?

Теплота выделяющаяся под действием тока

§9.1 Тепловой эффект химической реакции. Основные законы термохимии.

Раньше мы лишь коротко упоминали о реакциях, идущих с выделением или поглощением тепла (см. §5.3). Теперь рассмотрим это явление более подробно, уже на количественном уровне.

В каждом веществе запасено определенное количество энергии. С этим свойством веществ мы сталкиваемся уже за завтраком, обедом или ужином, так как продукты питания позволяют нашему организму использовать энергию самых разнообразных химических соединений, содержащихся в пище. В организме эта энергия преобразуется в движение, работу, идет на поддержание постоянной (и довольно высокой!) температуры тела.

Энергия химических соединений сосредоточена главным образом в химических связях. Чтобы разрушить связь между двумя атомами, требуется ЗАТРАТИТЬ ЭНЕРГИЮ. Когда химическая связь образуется, энергия ВЫДЕЛЯЕТСЯ.

Вспомним, что атомы не соединялись бы между собой, если бы это не вело к «выигрышу» (то есть высвобождению) энергии. Этот выигрыш может быть большим или малым, но он обязательно есть при образовании молекул из атомов.

Любая химическая реакция заключается в разрыве одних химических связей и образовании других.

Когда в результате химической реакции при образовании новых связей выделяется энергии БОЛЬШЕ, чем потребовалось для разрушения «старых» связей в исходных веществах, то избыток энергии высвобождается в виде тепла. Примером могут служить реакции горения. Например, природный газ (метан CH 4 ) сгорает в кислороде воздуха с выделением большого количества теплоты (рис. 9-1а). Реакция даже может идти со взрывом — так много энергии заключено в этом превращении. Такие реакции называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ от латинского «экзо» — наружу (имея в виду выделяющуюся энергию).

В других случаях на разрушение связей в исходных веществах требуется энергии больше, чем может выделиться при образовании новых связей. Такие реакции происходят только при подводе энергии извне и называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского «эндо» — внутрь). Примером является образование оксида углерода (II) CO и водорода H 2 из угля и воды, которое происходит только при нагревании (рис. 9-1б).

Рис. 9-1а. Уравнение реакции горения метана.

Рис. 9-1б. Уравнение реакции между углем и водой при высокой температуре.

Рис. 9-1а,б. Изображение химических реакций при помощи моделей молекул: а) экзотермическая реакция, б) эндотермическая реакция. Модели наглядно показывают, как при неизменном числе атомов между ними разрушаются старые и возникают новые химические связи.

Таким образом, любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Чаще всего энергия выделяется или поглощается в виде теплоты (реже — в виде световой или механической энергии). Эту теплоту можно измерить. Результат измерения выражают в килоджоулях (кДж) для одного МОЛЯ реагента или (реже) для моля продукта реакции. Такая величина называется ТЕПЛОВЫМ ЭФФЕКТОМ РЕАКЦИИ. Например, тепловой эффект реакции сгорания водорода в кислороде можно выразить любым из двух уравнений:

2 H 2 (г) + O 2 (г) = 2 H 2 О(ж) + 572 кДж

H 2 (г) + 1/2 O 2 (г) = H 2 О(ж) + 286 кДж

Оба уравнения одинаково правильны и оба выражают тепловой эффект экзотермической реакции образования воды из водорода и кислорода. Первое — на 1 моль использованного кислорода, а второе — на 1 моль сгоревшего водорода или на 1 моль образовавшейся воды.

Значки (г), (ж) обозначают газообразное и жидкое состояние веществ. Встречаются также обозначения (тв) или (к) — твердое, кристаллическое вещество, (водн) — растворенное в воде вещество и т.д.

Обозначение агрегатного состояния вещества имеет важное значение. Например, в реакции сгорания водорода первоначально образуется вода в виде пара (газообразное состояние), при конденсации которого может выделиться еще некоторое количество энергии. Следовательно, для образования воды в виде жидкости измеренный тепловой эффект реакции будет несколько больше, чем для образования только пара, поскольку при конденсации пара выделится еще порция теплоты.

Используется также частный случай теплового эффекта реакции — ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ. Из самого названия видно, что теплота сгорания служит для характеристики вещества, применяемого в качестве топлива. Теплоту сгорания относят к 1 молю вещества, являющегося топливом (восстановителем в реакции окисления), например:

C 2 H 2

2,5 O 2

2 CO 2

H 2 O

1300 кДж

ацетилен

теплота сгорания ацетилена Запасенную в молекулах энергию (Е) можно отложить на энергетической шкале. В этом случае тепловой эффект реакции (ΔЕ) можно показать графически (рис. 9-2).

Рис. 9-2. Графическое изображение теплового эффекта (Q = ΔЕ): а ) экзотермической реакции горения водорода; б ) эндотермической реакции разложения воды под действием электрического тока. Координату реакции (горизонтальную ось графика) можно рассматривать, например, как степень превращения веществ (100% — полное превращение исходных веществ).

Тепловые эффекты химических реакций нужны для многих технических расчетов. Представьте себя на минуту конструктором мощной ракеты, способной выводить на орбиту космические корабли и другие полезные грузы (рис.9-3).

Рис. 9-3. Самая мощная в мире российская ракета «Энергия» перед стартом на космодроме Байконур. Двигатели одной из её ступеней работают на сжиженных газах — водороде и кислороде.

Допустим, вам известна работа (в кДж), которую придется затратить для доставки ракеты с грузом с поверхности Земли до орбиты, известна также работа по преодолению сопротивления воздуха и другие затраты энергии во время полета. Как рассчитать необходимый запас водорода и кислорода, которые (в сжиженном состоянии) используются в этой ракете в качестве топлива и окислителя?

Без помощи теплового эффекта реакции образования воды из водорода и кислорода сделать это затруднительно. Ведь тепловой эффект — это и есть та самая энергия, которая должна вывести ракету на орбиту. В камерах сгорания ракеты эта теплота превращается в кинетическую энергию молекул раскаленного газа (пара), который вырывается из сопел и создает реактивную тягу.

В химической промышленности тепловые эффекты нужны для расчета количества теплоты для нагревания реакторов, в которых идут эндотермические реакции. В энергетике с помощью теплот сгорания топлива рассчитывают выработку тепловой энергии.

Врачи-диетологи используют тепловые эффекты окисления пищевых продуктов в организме для составления правильных рационов питания не только для больных, но и для здоровых людей — спортсменов, работников различных профессий. По традиции для расчетов здесь используют не джоули, а другие энергетические единицы — калории (1 кал = 4,18 Дж). Энергетическое содержание пищи относят к какой-нибудь массе пищевых продуктов: к 1 г, к 100 г или даже к стандартной упаковке продукта. Например, на этикетке баночки со сгущенным молоком можно прочитать такую надпись: «калорийность 320 ккал/100 г».

Уравнения химических реакций, в которых вместе с реагентами и продуктами записан и тепловой эффект реакции, называются ТЕРМОХИМИЧЕСКИМИ УРАВНЕНИЯМИ.

Особенность термохимических уравнений заключается в том, что при работе с ними можно переносить формулы веществ и величины тепловых эффектов из одной части уравнения в другую. С обычными уравнениями химических реакций так поступать, как правило, нельзя.

Допускается также почленное сложение и вычитание термохимических уравнений. Это бывает нужно для определения тепловых эффектов реакций, которые трудно или невозможно измерить в опыте.

Приведем пример. В лаборатории чрезвычайно трудно осуществить «в чистом виде» реакцию получения метана СH 4 путем прямого соединения углерода с водородом:

Но можно многое узнать об этой реакции с помощью вычислений. Например, выяснить, будет эта реакция экзо- или эндо термической, и даже количественно рассчитать величину теплового эффекта.

Известны тепловые эффекты реакций горения метана, углерода и водорода (эти реакции идут легко):

а) СH 4 (г) + 2 O 2 (г) = СO 2 (г) + 2 H 2 О(ж) + 890 кДж

б) С(тв) + O 2 (г) = СO 2 (г) + 394 кДж

в) 2 H 2 (г) + O 2 (г) = 2 H 2 О(ж) + 572 кДж

Вычтем два последних уравнения (б) и (в) из уравнения (а) Левые части уравнений будем вычитать из левой, правые — из правой. При этом сократятся все молекулы O 2 , СO 2 и H 2 О. Получим:

СH 4 (г) — С(тв) — 2 H 2 (г) = (890 — 394 — 572) кДж = — 76 кДж

Это уравнение выглядит несколько непривычно. Умножим обе части уравнения на ( — 1) и перенесем CH 4 в правую часть с обратным знаком. Получим нужное нам уравнение образования метана из угля и водорода:

С(тв) + 2 H 2 (г) = CH 4 (г) + 76 кДж / моль

Итак, наши расчеты показали, что тепловой эффект образования метана из углерода и водорода составляет 76 кДж (на моль метана), причем этот процесс должен быть экзотермическим (энергия в этой реакции будет выделяться).

Обратите внимание, что почленно складывать, вычитать и сокращать в термохимических уравнениях можно только вещества, находящиеся в одинаковых агрегатных состояниях, иначе мы ошибемся в определении теплового эффекта на величину теплоты перехода из одного агрегатного состояния в другое.

Раздел химии, занимающийся изучением превращения энергии в химических реакциях, называется ТЕРМОХИМИЕЙ. Существует два важнейших закона термохимии. Первый из них, закон Лавуазье–Лапласа, формулируется следующим образом:

# Тепловой эффект прямой реакции всегда равен тепловому эффекту обратной реакции с противоположным знаком.

Это означает, что при образовании любого соединения выделяется (поглощается) столько же энергии, сколько поглощается (выделяется) при его распаде на исходные вещества. Например :

2 H 2 (г) + O 2 (г) 2 H 2 О(ж) + 572 кДж (горение водорода в кислороде)

2 H 2 О(ж) + 572 кДж = 2 H 2 (г) + O 2 (г) (разложение воды электрическим током)

Закон Лавуазье–Лапласа является следствием закона сохранения энергии.

Второй закон термохимии был сформулирован в 1840 г российским химиком, академиком Г. И. Гессом:

# Тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса.

Это означает, что общий тепловой эффект ряда последовательных реакций будет таким же, как и у любого другого ряда реакций, если в начале и в конце этих рядов одни и те же исходные и конечные вещества.

Рассмотрим пример, поясняющий закон Гесса. Сульфат натрия Na 2 SO 4 можно получить двумя путями из едкого натра NaOH. Один путь включает только одну стадию, а во второй — две стадии, с промежуточным получением кислой соли NaHSO 4 :

Первый путь (одностадийный):
2 NaOH (водн) + H 2 SO 4 (водн) = Na 2 SO 4 (водн) + 2 H 2 O (ж) + 113,6 кДж;

Второй путь (двухстадийный):
а) NaOH (водн) + H 2 SO 4 (водн) = NaНSO 4 (водн) + H 2 O (ж) + 34,9 кДж
б) NaHSO 4 (водн) + NaOH (водн) = Na 2 SO 4 (водн) + H 2 O (ж) + 78,7 кДж

Согласно закону Гесса, тепловой эффект получения сульфата натрия из NaOH не зависит от способа получения. Действительно, складывая тепловые эффекты двух последовательных реакций во втором способе мы получаем тот же тепловой эффект, что и для первого способа: 34,9 кДж + 78,7 кДж = 113,6 кДж 1 . Кстати, почленное сложение двух последних уравнений дает первое уравнение реакции.

Именно эти два основных закона термохимии придают термохимическим уравнениям некоторое сходство с математическими, когда в уравнениях реакций можно переносить члены из одной части в другую, почленно складывать, вычитать и сокращать формулы химических соединений. При этом необходимо учитывать коэффициенты в уравнениях реакций и не забывать о том, что складываемые, вычитаемые или сокращаемые моли вещества должны находиться в одинаковом агрегатном состоянии.

** Кому-то из вас интересно узнать, как экспериментально можно измерить тепловой эффект какой-нибудь химической реакции. Рассмотрим на примере экзотермической реакции между металлическим алюминием и оксидом железа. Для этой цели используют специальный прибор — калориметр. Представьте себе большую «кастрюлю», обернутую теплоизолирующим материалом, чтобы тепло не могло проникать сквозь стенки ни внутрь, ни наружу. Крышка прибора тоже теплоизолирована. В калориметр помещают лед и воду. Через некоторое время внутри прибора устанавливается постоянная температура: 0 о С. Воду можно выливать из калориметра через специальный кран, а взвешенный на весах лед добавлять, подняв крышку. Поместим в калориметр «бомбу» — герметичный сосуд, содержащий 5,40 г алюминиевой стружки и 15,97 г оксида железа (III): Fe 2 O 3 . Внутрь «бомбы» проведены провода, чтобы можно было с помощью электрической искры инициировать реакцию:

2 Al(тв) + Fe 2 O 3 (тв) = Al 2 O 3 (тв) + 2 Fe(тв) + Q кДж

Допустим, что к моменту начала реакции в калориметре находится 8,000 кг льда и 8,000 кг жидкой воды. После окончания реакции и остывания «бомбы» до 0 о С мы установили, что в калориметре находится 8,254 кг жидкой воды (и, соответственно, 7,746 кг льда). Таким образом, расплавилось 0,254 кг льда, теплота плавления которого составляет 335 Дж / г (или 335 кДж / кг). Следовательно, в реакции выделилось 0,254 кг × 335 кДж/кг = 85,1 кДж теплоты. Поскольку для эксперимента мы взяли ровно 0,2 моля Al и 0,1 моль Fe 2 O 3 (посчитайте сами и убедитесь, что число молей пропорционально коэффициентам в уравнении реакции), то тепловой эффект исследуемой реакции в данных условиях составляет 851 кДж (реакция экзотермическая).

Чаще используют не ледяные калориметры, а более удобные – наполненные водой (рис. 9-4). В этом случае о количестве выделившейся теплоты судят по повышению температуры жидкости.

Рис. 9-4. Устройство водяного калориметра.

Количество теплоты Q = mc(t₂ — t₁), где m – масса воды в калориметре, c – её удельная теплоемкость, t₁ – температура воды до начала реакции и t₂ – температура воды по окончании реакции.

На анимированной схеме с сайта The Oxygen Bomb Calorimeter показан принцип работы такого калориметра. Автор этой анимации – проф. Г. Бертранд из университета Миссури.

Советуем посмотреть на этом сайте всю коллекцию анимаций, иллюстрирующую работу калориметра.

9.1 . (НГУ) Определите величину теплового эффекта реакции:

2 S + 3 O 2 = 2 SO 3

если известны тепловые эффекты реакций

а) S + O 2 = SO 2 + 297 кДж / моль

б) SO 2 + 0,5 O 2 = SO 3 + 396 кДж / моль

9.2 . На основании двух термохимических уравнений определите, что устойчивее — алмаз или графит?

С (графит) + O 2 = СO 2 + 393,8 кДж

С (алмаз) + O 2 = СO 2 + 395,7 кДж

9.3 .** (МГУ). Даны три уравнения химических реакций:

а) Ca (тв) + 2 H 2 O (ж) = Ca(OH) 2 (водн) + H 2 (г) + 456,4 кДж

б) CaO (тв) + H 2 O (ж) = Ca(OH) 2 (водн) + 81,6 кДж

в) H 2 (г) + 1/2 O 2 (г) = H 2 O (ж) + 286 кДж

Определите тепловой эффект реакции: Ca (тв) + 1/ 2 O 2 (г) = CaO (тв) + Q кДж.

1 Тепловые эффекты этих реакций получены на основании данных справочника Lange’s Handbook of Chemistry, 15 th Edition / Ed. J. A. Dean. – McGraw-Hill, Inc., 1999. – Table. 6.3.

Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Презентация к уроку физики в 8 классе по новой программе в Украине

Просмотр содержимого презентации
«Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца»

Одесская специализированная общеобразовательная школа І-ІІІ ступеней № 40, Одесского городского совета, Одесской области

Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Учитель физики высшей категории

Яковлев Юрий Яковлевич

Мы знаем, что:

Проходит ток

Выделяется тепло

Тепловое воздействие тока изучали

Эмилий Ленц (1804-1865)

Джеймс Джоуль (1818-1889)

Закон Джоуля — Ленца

Количество теплоты, которое выделяется в проводнике в результате прохождения тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока

Q – колличество теплоты

I – сила тока

R – сопротивление

t – время

Можно пользоваться только в том случае, когда вся электрическая энергия расходуется на нагрев.

Какое практическое значение имеет закон Джоуля — Ленца?

Тепловое действие тока используется

Нагревательный элемент — основная часть

Изменяя силу тока

Изменяя время нагрева

Регулируем температуру нагревателя

Короткое замыкание — резкое увеличение силы тока в цепи

Предохранители — устройства, которые размыкают круг, если сила тока в нем увеличится сверх нормы.

Автоматические

1. Какое количество теплоты выделится в течение часа в проводнике сопротивлением 10 Ом при силе тока 2 А?

2. По проводнику проходит ток

5 А. Определите сопротивление проводника, если в течение 20 мин выделяется количество теплоты 10 кДж.

3. Определите какое количество теплоты, дает электрчайник мощностью

2 кВт за 10 мин работы?

4. Определите, на сколько градусов нагреваются 100 г воды, если на нагревание их потрачено все количество теплоты, выделяющейся при протекании тока 5 А по проводнику сопротивлением 10 Ом в течение 2 мин.

5. За 10 мин в электрическом чайнике нагрели 0,5 кг воды от 20 ° С до кипения. Сила тока в сети 2 А, а сопротивление спирали электрочайника -90 Ом. Определите КПД электрочайника.

1. Почему нагреваются проводники, по которым течет электрический ток?

2. Сформулируйте закон Джоуля -Ленца. Почему он так называется?

3. Как математически записывают

закон Джоуля — Ленца?

4. Какие преобразования энергии происходят внутри электронагревателя в случае его включения в электрическую цепь?

5. Что такое короткое замыкание?

6. С какой целью применяют предохранители?

Теплота выделяющаяся под действием тока

Блог Осипчука Олександра, вчителя фізики ЗШ № 11 м. Павлоград

• Головна
• Новини
• Домашні завдання
• Відеоуроки
• Інтерактивний посібник
• Інтерактивні моделі
• Інтерактивні тести
• Відео та анімації до уроків
• Бібліотека
• Фізичні ігри
• Фізика наймолодшим

суббота, 22 апреля 2017 г.

8 класс. Урок 55-56. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца.

Тепловое действие электрического тока

Электрический ток нагревает проводник. Это явление нам хорошо известно. Объясняется оно тем, что свободные электроны в металлах, перемещаясь под действием электрического поля, взаимодействуют с ионами или атомами вещества проводника и передают им свою энергию . В результате работы электрического тока увеличивается скорость колебаний ионов и атомов и внутренняя энергия проводника увеличивается. Опыты показывают, что в неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии . Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи. Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока . Мы знаем, что работу тока рассчитывают по формуле: А = U·I·t

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1. Качественные вопросы

1) Две проволоки одинаковых длины и сечения — железный и медный — соединены последовательно. В каком из них выделится большее количество теплоты?

2) Две проволоки одинаковых длины и сечения — железный и медный — соединены параллельно. В каком из них выделится большее количество теплоты?

3) Спираль электрической плитки укоротили. Как изменится количество теплоты, выделяемое в ней, если плитку включить в сеть с тем же напряжением?

2. Учимся решать задачи

1) Какое количество теплоты выделится в течение часа в проводнике сопротивлением 10 Ом при силе тока 2 А?

2) Определите количество теплоты, которое дает электроприбор мощностью 2 кВт за 10 мин. работы?

Какой длины ни­хро­мо­вый про­вод нужно взять, чтобы из­го­то­вить элек­три­че­ский камин, ра­бо­та­ю­щий при на­пря­же­нии 120 В и вы­де­ля­ю­щий 1 МДж теп­ло­ты в час? Диа­метр про­во­да 0,5 мм.