Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Закон Кулона, конденсатор, сила тока, закон Ома, закон Джоуля – Ленца

Закон Кулона, конденсатор, сила тока, закон Ома, закон Джоуля – Ленца

Теория к заданию 14 из ЕГЭ по физике

Закон Кулона

Закон Кулона — это один из основных законов электростатики. Он определяет величину и направление силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами.

Под точечным зарядом понимают заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного воздействия на другие тела. В таком случае ни форма, ни размеры заряженных тел не влияют практически на взаимодействие между ними.

Закон Кулона экспериментально впервые был доказан приблизительно в 1773 г. Кавендишем, который использовал для этого сферический конденсатор. Он показал, что внутри заряженной сферы электрическое поле отсутствует. Это означало, что сила электростатического взаимодействия меняется обратно пропорционально квадрату расстояния, однако результаты Кавендиша не были опубликованы.

В 1785 г. закон был установлен Ш. О. Кулоном с помощью специальных крутильных весов.

Опыты Кулона позволили установить закон, поразительно напоминающий закон всемирного тяготения.

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

В аналитическом виде закон Кулона имеет вид:

где $|q_1|$ и $|q_2|$ — модули зарядов; $r$ — расстояние между ними; $k$ — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. Сила взаимодействия направлена по прямой, соединяющей заряды, причем одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

Сила взаимодействия между зарядами зависит также от среды между заряженными телами.

В воздухе сила взаимодействия почти не отличается от таковой в вакууме. Закон Кулона выражает взаимодействие зарядов в вакууме.

Кулон — единица электрического заряда. Кулон (Кл) — единица СИ количества электричества (электрического заряда). Она является производной единицей и определяется через единицу силы тока 1 ампер (А), которая входит в число основных единиц СИ.

За единицу электрического заряда принимают заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока $1$А за $1$с.

То есть $1$ Кл$= 1А·с$.

Заряд в $1$ Кл очень велик. Сила взаимодействия двух точечных зарядов по $1$ Кл каждый, расположенных на расстоянии $1$ км друг от друга, чуть меньше силы, с которой земной шар притягивает груз массой $1$ т. Сообщить такой заряд небольшому телу невозможно (отталкиваясь друг от друга, заряженные частицы не могут удержаться в теле). А вот в проводнике (который в целом электронейтрален) привести в движение такой заряд просто (ток в $1$ А вполне обычный ток, протекающий по проводам в наших квартирах).

Коэффициент $k$ в законе Кулона при его записи в СИ выражается в $Н · м^2$ / $Кл^2$. Его численное значение, определенное экспериментально по силе взаимодействия двух известных зарядов, находящихся на заданном расстоянии, составляет:

Часто его записывают в виде $k=<1>/<4πε_0>$, где $ε_0=8.85×10^<-12>Кл^2$/$H·м^2$ — электрическая постоянная.

Электрическая емкость конденсатора

Электроемкость

Электроемкостью проводника $С$ называют численную величину заряда, которую нужно сообщить проводнику, чтобы изменить его потенциал на единицу:

Емкость характеризует способность проводника накапливать заряд. Она зависит от формы проводника, его линейных размеров и свойств среды, окружающей проводник.

Единицей емкости в СИ является фарада ($Ф$) — емкость проводника, в котором изменение заряда на $1$ кулон меняет его потенциал на $1$ вольт.

Электрический конденсатор

Электрический конденсатор (от лат. condensare, буквально сгущать, уплотнять) — устройство, предназначенное для получения электрической емкости заданной величины, способное накапливать и отдавать (перераспределять) электрические заряды.

Конденсатор — это система из двух или нескольких равномерно заряженных проводников с равными по величине зарядами, разделенных слоем диэлектрика. Проводники называются обкладками конденсатора. Как правило, расстояние между обкладками, равное толщине диэлектрика, намного меньше размеров самих обкладок, так что поле в конденсаторе практически все сосредоточено между его обкладками. Если обкладки являются плоскими пластинами, поле между ними однородно. Электроемкость плоского конденсатора определяется по формуле:

где $q$ — заряд конденсатора, $U$ — напряжение между его обкладками, $S$ — площадь пластины, $d$ — расстояние между пластинами, $ε_<0>$ — электрическая постоянная, $ε$ — диэлектрическая проницаемость среды.

Читайте так же:
Ток насыщения тепловой создается

Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из пластин.

Энергия поля конденсатора

Энергия заряженного конденсатора выражается формулами

которые выводятся с учетом выражений для связи работы и напряжения и для емкости плоского конденсатора.

Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля (энергия поля в единице объема) напряженностью $Е$ выражается формулой:

где $ε$ — диэлектрическая проницаемость среды, $ε_0$ — электрическая постоянная.

Сила тока

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Сила электрического тока — это величина ($I$), характеризующая упорядоченное движение электрических зарядов и численно равная количеству заряда $∆q$, протекающего через определенную поверхность $S$ (поперечное сечение проводника) за единицу времени:

Итак, чтобы найти силу тока $I$, надо электрический заряд $∆q$, прошедший через поперечное сечение проводника за время $∆t$, разделить на это время.

Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника.

Рассмотрим проводник с площадью поперечного сечения $S$. Заряд каждой частицы $q_0$. В объеме проводника, ограниченном сечениями $1$ и $2$, содержится $nS∆l$ частиц, где $n$ — концентрация частиц. Их общий заряд $q=q_<0>nS∆l$. Если частицы движутся со средней скоростью $υ$, то за время $∆t=<∆l>/<υ>$ все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через поперечное сечение $2$. Сила тока, следовательно, равна:

В СИ единица силы тока является основной и носит название ампер (А) в честь французского ученого А. М. Ампера (1755-1836).

Силу тока измеряют амперметром. Принцип устройства амперметра основан на магнитном действии тока.

Оценка скорости упорядоченного движения электронов в проводнике, проведенная по формуле для медного проводника с площадью поперечного сечения $1мм^2$, дает весьма незначительную величину — $∼0.1$ мм/с.

Закон Ома для участка цепи

Сила тока на участке цепи равна отношению напряжения на этом участке к его сопротивлению.

Закон Ома выражает связь между тремя величинами, характеризующими протекание электрического тока в цепи: силой тока $I$, напряжением $U$ и сопротивлением $R$.

Закон этот был установлен в 1827 г. немецким ученым Г. Омом и поэтому носит его имя. В приведенной формулировке он называется также законом Ома для участка цепи. Математически закон Ома записывается в виде следующей формулы:

Зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) проводника.

Для любого проводника (твердого, жидкого или газообразного) существует своя ВАХ. Наиболее простой вид имеет вольт-амперная характеристика металлических проводников, заданная законом Ома $I=/$, и растворов электролитов. Знание ВАХ играет большую роль при изучении тока.

Закон Ома — это основа всей электротехники. Из закона Ома $I=/$ следует:

  1. сила тока на участке цепи с постоянным сопротивлением пропорциональна напряжению на концах участка;
  2. сила тока на участке цепи с неизменным напряжением обратно пропорциональна сопротивлению.

Эти зависимости легко проверить экспериментально. Полученные с использованием схемы, графики зависимости силы тока от напряжения при постоянном сопротивлении и силы тока от сопротивления представлены на рисунке. В первом случае использован источник тока с регулируемым выходным напряжением и постоянное сопротивление $R$, во втором — аккумулятор и переменное сопротивление (магазин сопротивлений).

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление — это физическая величина, характеризующая противодействие проводника или электрической цепи электрическому току.

Электрическое сопротивление определяется как коэффициент пропорциональности $R$ между напряжением $U$ и силой постоянного тока $I$ в законе Ома для участка цепи.

Единица сопротивления называется омом (Ом) в честь немецкого ученого Г. Ома, который ввел это понятие в физику. Один ом ($1$ Ом) — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении $1$ В сила тока равна $1$ А.

Удельное сопротивление

Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от материла проводника, его длины $l$ и поперечного сечения $S$ и может быть определено по формуле:

где $ρ$ — удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное сопротивление вещества — это физическая величина, показывающая, каким сопротивлением обладает изготовленный из этого вещества проводник единичной длины и единичной площади поперечного сечения.

Из формулы $R=ρ/$ следует, что

Величина, обратная $ρ$, называется удельной проводимостью $σ$:

Читайте так же:
Автоматический выключатель 400а с регулируемым тепловым расцепителем

Так как в СИ единицей сопротивления является $1$ Ом, единицей площади $1м^2$, а единицей длины $1$ м, то единицей удельного сопротивления в СИ будет $1$ Ом$·м^2$/м, или $1$ Ом$·$м. Единица удельной проводимости в СИ — $Ом^<-1>м^<-1>$.

На практике площадь сечения тонких проводов часто выражают в квадратных миллиметрах (м$м^2$). В этом случае более удобной единицей удельного сопротивления является Ом$·$м$м^2$/м. Так как $1 мм^2 = 0.000001 м^2$, то $1$ Ом$·$м $м^2$/м$ = 10^<-6>$ Ом$·$м. Металлы обладают очень малым удельным сопротивлением — порядка ($1 ·10^<-2>$) Ом$·$м$м^2$/м, диэлектрики — в $10^<15>-10^<20>$ раз большим.

Зависимость сопротивления от температуры

С повышением температуры сопротивление металлов возрастает. Однако существуют сплавы, сопротивление которых почти не меняется при повышении температуры (например, константан, манганин и др.). Сопротивление же электролитов с повышением температуры уменьшается.

Температурным коэффициентом сопротивления проводника называется отношение величины изменения сопротивления проводника при нагревании на $1°$С к величине его сопротивления при $0°$С:

Зависимость удельного сопротивления проводников от температуры выражается формулой:

В общем случае $α$ зависит от температуры, но если интервал температур невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным. Для чистых металлов $α=(<1>/<273>)K^<-1>$. Для растворов электролитов $α

Урок по физике: «Закон Джоуля-Ленца» (10 класс)

Тема урока: «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца»

Образовательные:

1) узнать причину нагревания проводников при прохождении по ним электрического тока;

2) познакомиться с законом Джоуля – Ленца;

3) научиться решать задачи с использованием закона Джоуля – Ленца.

Развивающие: развитие коммуникативной и информационной компетентностей учащихся посредством работы с технологической картой учащихся, с учебником, друг с другом в паре, а также в ходе эвристической беседы.

Воспитательные: воспитание чувства товарищества, взаимопомощи.

Оборудование: технологические карты учащихся, настольная лампа.

Тип урока: изучение нового материала.

1. Организационный момент (2 мин)

Какие действия электрического тока вы знаете?

Тепловое, магнитное и химическое

Включает настольную лампу.

— Какое действие тока проявляется при свечении лампы?

Тепловое. Так как при протекании электрического тока спираль лампы нагревается так, что начинает светиться.

Мы много говорили о тепловом действии тока, но теперь вы обладаете всеми знаниями, чтобы объяснить его. Сегодня на уроке мы ответим с вами на вопросы: почему нагревается спираль лампы и вообще проводники, от чего зависит количество теплоты, выделяемое в проводнике, и почему подводящие провода не нагреваются. Эти вопросы записаны в технологической карте учащегося (УЭ-1) – это цели нашего сегодняшнего урока. А тема урока звучит так:

«Нагревание проводников электрическим током»

Записывают дату, тему урока.

2. Актуализация знаний. (6 мин)

Прежде, чем мы начнем отвечать на поставленные вопросы, вспомним необходимые опорные знания. Ответьте устно на вопросы, указанные в Учебном Элементе № 2 . Обсудите в паре ответы. Время для работы 3 минуты.

Работают в паре (отвечают друг другу) по технологической карте учащегося (УЭ-2).

По окончанию времени фронтально отвечают

3. Изучение нового материала (13 мин)

Беседа с классом

А теперь попробуем ответить на первый вопрос:

почему при протекании тока в проводнике этот проводник нагревается.

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц. В металлических проводниках – это электроны. Они движутся и взаимодействуют с ионами кристаллической решетки. 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.

Однако температура проводника растет не бесконечно. Почему?

Проводник передает полученную энергию окружающим телам.

Как называется энергия, переданная от одного тела к другому?

Давайте подумаем, от чего зависит энергия, выделяемая проводником.

записывает предположения учеников на доске.

предлагают варианты : сила тока (чем больше сила тока, тем больше частиц протекает через поперечное сечение проводника)

Можно задать наводящий вопрос: «По спирали лампы и подводящим проводам протекает одинаковый ток, так как они соединены последовательно. Почему же спираль лампы нагревается так, что светится, а подводящие провода почти не нагреваются?»

сопротивление проводника (чем больше сопротивление, тем сильнее частицы взаимодействуют с ионами кристаллической решетки),

Читайте так же:
Удельная тепловая мощность тока через напряженность

время протекания тока (чем дольше протекает ток в проводнике, тем больше энергии выделится).

С другой стороны: за счет чего растет внутренняя энергия проводника?

за счет совершения работы электрическим током

И по закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое в проводнике равно этой работе (при условии, что проводник неподвижен), то есть А = I · U · t . Значит, и Q = I · U · t .

Отражает ли данная формула те зависимости, которые вы выдвинули?

Нет. Нет зависимости от сопротивления. Надо воспользоваться законом Ома для участка цепи U = I·R . Следовательно, получаем Q = I 2 ·R·t .

Мы с вами теоретическим путем получили закон, который был получен экспериментально независимо друг от друга английским ученым Джеймсом Джоулем и русским ученым Э.Х. Ленцем. Запишите эту формулу в тетрадь. Прочитаем формулировку закона в учебнике (стр. 124).

Записывают формулу, работают с учебником

Итак, от чего зависит количество теплоты, выделяемое проводником при протекании в нем электрического тока?

Формулируют закон Джоуля-Ленца

4. Первичное закрепление полученных знаний.

Предлагаются задачи, решаемые фронтально с разбором на доске.

Работа по технологической карте учащегося (УЭ-3). По желанию отвечают дети у доски, остальные работают в тетрадях (резервная задача дана для тех, кто работает быстрее)

Разбирается качественная задача (рисунок на доске ). Вопрос : почему разные проводники нагреваются по-разному?

5. Рефлексия.

А теперь выполните тест самостоятельно. Подпишите фамилию, правильный ответ обводите кружком, задачу решите в тетради. Время на выполнение 6 мин. Запишите в тетради коды своих ответов. Сдайте работы и проверьте себя (коды правильных ответов на доске). Поставьте себе отметку: Все правильно – «5»;. 1 ошибка – «4»; 2 ошибки – «3».

Работают самостоятельно в бланках с заданиями.

Самопроверка, выставление отметок

Два проводника сопротивлением R и 2 R соединены параллельно. В каком из них выделится большее количество теплоты?

Предлагают способы решения

7. Домашнее задание

§ 53, Упр. 27 (1, 3, 4).

Записывают в дневники домашнее задание

Технологическая карта учащегося (один экземпляр на парту)

Тема урока: Нагревание проводников электрическим током

Цели урока: Выяснить

    почему нагревается проводник при протекании по нему электрического тока.

    от чего зависит количество теплоты, выделяемое в проводнике.

    как рассчитывается количество теплоты, выделяемого в проводнике при протекании по нему электрического тока.

    почему разные проводники нагреваются по-разному.

    Что называется внутренней энергией?

    Какие существуют способы изменения внутренней энергии? Что такое количество теплоты?

    Что такое электрический ток?

    Что характеризует сила тока?

    В чем причина сопротивления, оказываемого проводником току?

    Сформулировать закон Ома для участка цепи.

    Вспомните формулу для нахождения работы электрического тока.

    Если не можете вспомнить, воспользуйтесь учебником

    §§ 2, 3, 32, 37, 43, 44, 50.

    Решите задачи письменно в тетради: № 1450, 1454 (за 20 с).

    Резерв: № 1452 (какое условие лишнее?)

    Решите задачу устно (обсудите ответ в паре):

    Два проводника сопротивлением R и 2 R соединены последовательно. В каком из них выделится большее количество теплоты?

    Домашнее задание: § 53, Упр. 27 (1, 3, 4).

    1. Работу электрического тока можно вычислить по формуле:

    А . IU ; Б . IR ; В . IUt ; Г . ρl / S.

    2. Единица измерения количества теплоты:

    А. Вт; Б. Дж; В. В; Г. А.

    3. Какое количество теплоты выделится в нити электрической лампы в течение 1 минуты, если лампа потребляет ток силой 1 А при напряжении 110 В?

    А. 6600Дж; Б. 110Дж;

    В. 6,6 кВт; Г. 110 Вт.

    4. Три резистора, сопротивления которых равны R 1 = 1 Ом, R 2 = 2 Ом, R 3 = 3 Ом, включены в цепь постоянного тока последовательно. На ка ком резисторе выделится большее количество теплоты?

    А. На R 1 ; Б. На R 2 ; В. На R 3 ;

    Г. На всех резисторах выделится одинаковое количество теплоты.

    1. Количество теплоты, выделяемое проводником с током, находится по формуле:

    А . IU ; Б . IR ; В . I 2 Rt ; Г . ρl/S .

    2. Единица измерения работы электрического тока:

    А. Вт; Б. Дж; В. В; Г. А.

    3. Какое количество теплоты выделится за 20 мин в проволочной спирали сопротивлением 20 Ом при силе тока 5А?

    А. 2000 Дж; Б. 120 кДж;

    В. 10 кДж; Г. 600 кДж.

    Читайте так же:
    Однополюсный автоматический выключатель с тепловым расцепителем

    4. Три резистора, сопротивления которых равны R 1 = 1 Ом, R 2 = 2 Ом, R 3 = 3 Ом, включены в цепь постоянного тока последовательно. На ка ком резисторе выделится меньшее количество теплоты?

    А. На R 1 ; Б. На R 2 ; В. На R 3 ;

    Г. На всех резисторах выделится одинаковое количество теплоты.

    Презентация, доклад на тему Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца

    Презентация на тему Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца, предмет презентации: Физика. Этот материал в формате pptx (PowerPoint) содержит 19 слайдов, для просмотра воспользуйтесь проигрывателем. Презентацию на заданную тему можно скачать внизу страницы, поделившись ссылкой в социальных сетях! Презентации взяты из открытого доступа или загружены их авторами, администрация сайта не отвечает за достоверность информации в них, все права принадлежат авторам презентаций и могут быть удалены по их требованию.

    • Главная
    • Физика
    • Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца

    Слайды и текст этой презентации

    Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца

    1. объяснить явление нагревания проводников электрическим током;

    2. установить зависимость выделяющейся при этом тепловой
    энергии от параметров электрической цепи;

    3. сформулировать закон Джоуля – Ленца;

    4. формировать умение применять этот закон для решения
    качественных и количественных задач.

    1. Какую работу совершит ток силой 5 А за 2 с при напряжении в цепи 10 В?
    (100 Дж)
    2. Какие три величины связывают закон Ома?
    (I, U, R; сила тока, напряжение, сопротивление.)
    3. Как формулируется закон Ома?
    (Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.)
    4. Что представляет собой электрический ток в металлах?
    (Эл-ий Ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов )
    5. Какова зависимость силы тока от напряжения?
    ( Во сколько раз увеличивается напряжение в цепи, во столько же раз увеличивается и сила тока)
    6. Как выразить работу тока за некоторое время?
    ( А=U*I*t )
    7. Как рассчитать мощность электрического тока?
    (P=U*I)
    8. При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока?
    (При последовательном соединении)

    Потребители электрического тока

    Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.
    Чем ты руководствовался, делая выбор?
    Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах?
    (Тепловое)

    Почему же проводники нагреваются?

    Рассмотрим на примере движении одного электрона по проводнику

    Электрический ток в металлическом проводнике – это упорядоченное движение
    электронов. Провод — это кристалл из ионов, поэтому электронам приходится «течь»
    между ионами, постоянно наталкиваясь на них. При этом часть кинетической энергии электроны передают ионам, заставляя их колебаться сильнее. Кинетическая энергия
    ионов увеличивается, следовательно увеличивается внутренняя энергия проводника,
    и следовательно его температура. А это и значит что, проводник нагревается

    От каких величин зависит нагревание проводника?

    Многочисленные опыты показывают, что чем больше сила тока в проводнике тем и количество теплоты выделившееся в проводнике будет больше. Значит нагревание проводника зависит от силы тока (I).
    Но не только сила тока отвечает за то, что выделяется большое количество теплоты.
    Был проведен эксперимент.

    Следовательно количество теплоты зависит не только от силы тока, но и от того, из какого вещества изготовлен проводник. Точнее — от электрического сопротивления проводника (R)

    Чтобы проводник нагревался сильнее,
    он должен обладать большим удельным сопротивлением

    От чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

    Количество теплоты, которое выделяется при протекании
    электрического тока по проводнику, зависит от силы тока
    в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

    Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889 гг.)
    Обосновал на опытах закон сохранения энергии.
    Установил закон определяющий тепловое действие
    электрического тока. Вычислил скорость движения молекул
    газа и установил её зависимость от температуры.

    Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865)
    Один из основоположников электротехники. С его именем связано открытие закона определяющего тепловые действия тока, и закона, определяющего направление индукционного тока.

    Закон определяющий тепловое действие тока.
    ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА

    Как записывается закон Джоуля-Ленца

    Q – количество теплоты — [Дж]
    I – сила тока – [A]
    R – сопротивление – [Ом]
    t – время – [c]

    Формулу которую мы получили, в точности соответствует формуле которую мы изучили ранее. Это формула работы электрического тока

    Читайте так же:
    Сечение провода для подключения теплого пола электрического

    A=UIt из закона Ома I=U/R следует U=IR
    следовательно A=IRIt что соответствует закону
    Джоуля-Ленца Q=I2Rt

    Вывод: Количество теплоты электрического
    тока равно работе электрического тока.

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

    1. В чем проявляется тепловое действие тока?
    (В нагревании проводника)
    2. Как можно объяснить нагревание проводника с током?
    (Движущиеся электроны взаимодействуют с ионами кристаллической
    решетки и передают им свою энергию)
    3. Какие превращения энергии происходят при протекании тока через проводник?
    (Электрическая энергия превращается во внутреннюю)
    4. Как по закону Джоуля – Ленца рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике?
    (Q=I²Rt)

    Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 35 Ом, в течении 5 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

    R=35 Ом
    t=5 мин
    I=5 А

    Q=I2Rt
    Q= (5A)2 .35 Ом . 300 с = 262500Дж =
    = 262,5 кДж

    Ответ: Q=262,5 кДж

    Типовые задачи по содержательным линиям экзаменационных работ ОГЭ 2016 года

    «При изучении наук
    задачи полезнее правил.»
    Исаак Ньютон

    При ремонте электроплитки её спираль укоротили в 2 раза. Как изменилась мощность электроплитки?
    1) Увеличилась в 2 раза
    2) Увеличилась в 4 раза
    3) Уменьшилась в 2 раза
    4) Уменьшилась в 4 раза

    Сопротивление электрического кипятильника 100 Ом. Сила тока в цепи 2 А. Чему равна работа, совершаемая электрическим током за 5 мин работы кипятильника?
    1) 12 Дж 2) 2000 Дж
    3) 6000 Дж 4) 120000 Дж

    Задача №4(экспериментальное задание)

    Используя источник тока (4,5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R2, соберите экспериментальную установку для определения работы электрического поля на резисторе. При помощи реостата установите в цепи силу тока
    0,3 А. Определите работу электрического тока за 10 минут
    В бланке ответов:
    1) Нарисуйте схему электрической цепи;
    2) Запишите формулу для расчёта работы электрического тока;
    3) Укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,3 А;
    4) Запишите значение работы электрического тока.

    Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

    Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?

    Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

    Дата добавления: 2015-08-31 ; просмотров: 699 ; Нарушение авторских прав

    Рассмотрим однородный проводник, по концам которого приложено напряжение . За время dt через поперечное сечение проводника переносится заряд . Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, работа тока есть

    (2.14)

    Используя закон Ома для однородного участка цепи, формулу (2.14) можно представить в виде

    (2.15)

    Мощность электрического тока – это быстрота совершения работы, т.е.

    (2.16)

    Единица мощности – ватт: 1 Вт – мощность, выделяемая в проводнике за 1 с при протекании тока силой 1 А.

    Если ток протекает по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока затрачивается на его нагревание и по закону сохранения энергии

    Таким образом, с учетом (2.14) и (2.15) получим:

    (2.17)

    Количество теплоты, выделяющееся за конечный промежуток времени от 0 до t при прохождении постоянного тока силой I найдем, интегрируя выражение (2.17):

    (2.18)

    Таким образом, количество теплоты, которое выделяется в проводнике с током, пропорционально квадрату силы тока, времени его протекания и сопротивлению проводника. Выражение (2.18) есть закон Джоуля-Ленца для участка цепи постоянного тока. Он был установлен экспериментально Д. Джоулем (1841) и независимо от него Э.Х. Ленцем (1842).

    Выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем (ось цилиндра совпадает с направлением тока). Сопротивление этого элементарного объема Тогда по закону Джоуля-Ленца за время dt в этом объеме выделится теплота:

    Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называется удельной тепловой мощностью электрического тока:

    Используя дифференциальную форму закона Ома (2.11) и соотношение , получим:

    (2.19)

    Формула (2.19) является обобщенным выражением закона Джоуля-Ленца в дифференциальной форме, пригодным для любого проводника.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector