Sibprompost.ru

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

Конспект урока; Закон Джоуля-Ленца

Конспект урока «Закон Джоуля-Ленца»

Предмет:Физика
Категория материала:Конспекты
Автор:Файзуллина Диана Салаватовна это Вы?
Тип материала:Документ Microsoft Word (docx)
Размер:19.74 Kb

Урок № 6 Класс: 8 А-Б

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

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.

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.

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

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.

показать учащимся различные пути и методы получения знаний об окружающем нас мире;

формировать умение обобщать и анализировать опытный материал, самостоятельно делать выводы.

Оборудование: компьютер, проектор, демонстрационный амперметр, источник питания, никелиновая и медная проволока, видео-ресурсы

Тип урока: изучение нового материала.

1. Организационный момент

— Здравствуйте, ребята. Я рада снова видеть вас и надеюсь на взаимность.

Прежде чем мы приступим к уроку, я хотела бы, чтобы каждый из вас настроился на продуктивную работу. Настроились? Прекрасно! А теперь давайте приступим к работе. Тема нашего сегодняшнего занятия «Закон Джоуля Ленца»

2. Активизация знаний.

— Что называют электрическим током?

— Что представляет собой электрический ток в металлах, растворах солей, щелочей, кислот?

— Какие действия может оказывать электрический ток?

Итак мы с вами выполнили лабораторную работу, и видели, что когда мы замыкаем цепь, лампочка начинает гореть, попробуйте объяснить с точки зрения физики,

Почему лампочка горит?

Почему это происходит?

(Основная часть лампы — спираль из тонкой вольфрамовой проволоки, она нагревается до 3000 0С, при такой температуре достигает белого накала и светится ярким светом)

Все мы с вами знаем, что как только мы размыкаем ключ, лампочка гаснет, если мы потрогаем лампочку:

Что будет происходить с лампочкой? (Нагрелась)

Какое действие электрического тока вы наблюдаете? (Тепловое)

И сегодня мы с вами остановимся на тепловом действии электрического тока.

Электрический ток нагревает проводник. Это явление хорошо известно: вспомните лампочку накаливания, которая греет намного больше , чем светит?

Чем же объясняется это действие?

Объясняется это тем, что заряженные частицы, которые перемещаются под действием электрического тока взаимодействуют с атомами вещества проводника, передавая им свою энергию. В результате выполнения работы электрическим током внутренняя энергия проводника, а следовательно и температура, растут.

Давайте также вспомним, что мы называем внутренней энергией. Внутренняя энергия-это суммарная энергия движения и взаимодействия всех частиц, из которых состоит тело. С помощью опытов давайте выясним, от чего зависит нагревание металлического проводника

Соберем электрическую цепь, которая состоит из источника электрической энергии, никелинового проводника, а также амперметра, которые соединены между собой последовательно. Включим источник электроэнергии и будем увеличивать силу тока в цепи. Видим, как нагревается никелиновый проводник при увеличении силы тока. Чем больше сила тока, тем больше нагревается проводник.

Читайте так же:
Электрическим током называется тепловое движение молекул вещества хаотичное движение

Но нагревание проводника зависит не только от силы тока, а также и от сопротивления проводника. Чем оно больше, тем сильнее нагревается проводник

В опыте к источнику электроэнергии через амперметр, присоединены 2 проволоки, которые соединены между собой последовательно. Длина проволок и площадь поперечного сечения у них одинаковая. Но изготовлены они из разных материалов, одна из никелина, другая из меди. Включим источник электроэнергии и будем увеличивать силу тока, который проходит через обе проволоки. Так как проволоки соединены последовательно, то и сила тока, которая проходит через них, одинакова. Видим как разогревается никелиновая проволока, при этом медная почти не греется. Это объясняется тем, что сопротивление никелиновой проволоки больше сопротивления медной.

Английский ученый Джеймс Прескотт Джоуль, а также русский физик Эмилий Хрисианович Ленц, установили, что в неподвижных металлических проводника вся работа электрического тока тратится на увеличение их внутренней энергии.

Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже в результате теплообмена.

Давайте с вами вспомним, что называется количеством теплоты. Количество теплоты-это мера изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи.

Можно сказать, что количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.

Q — количество теплоты;

А= UIt — формула для расчета работы тока (которая нам уже известна).

Из сказанного выше следует, что

А=Q, а это означает, что Q= UIt.(1)

Из закона Ома I=U/R выразим напряжение: U=IR.

Если это учесть и подставить в формулу для расчета количества теплоты, то получим закон Джоуля-Ленца : Q=I²Rt.(2)

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

Если проводники соединены параллельно, то они находятся под одинаковым напряжением. В этом случае количество теплоты, которое выделяется проводником с током, удобней определять по такой формуле:

Необходимо так же отметить что формулы 1,2, 3 вообще то говоря не являются идентичными. Дело в том, что вторая формула определяет превращение электрической энергии во внутреннюю то есть в количество теплоты. С помощью других формул, в общем случае, определяют расход электрической энергии, которая идет как на нагревание, так и на выполнение механической работы. Для НЕПОДВИЖНЫХ проводников эти формулы совпадают.

Ребята, скажите, а где используют явление нагревание проводника эл. током, в жизни. В каких бытовых приборах?

электрические нагревательные приборы, осветительные лампы; в промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и других металлов, для электросварки; в сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, инкубаторы, сушат зерно и т.д.

Самым важным применением теплового действия тока является электрическое освещение.

Короткое замыкание. (видео про короткое замыкание)

Что такое короткое замыкание?

Как оно происходит?? Что возрастает??

Последствия короткого замыкания?

Как можно защититься от короткого замыкания?

1. В проводнике сопротивлением 2 Ом сила тока 20 А. Какое количество теплоты выделится в проводнике за 1 минуту?

2. Электрический паяльник рассчитан на напряжение 12 В и силу тока 5А. Какое количество теплоты выделится в паяльнике за 30 минут работы?

3. (Самостоятельное выполнение)

Какое количество теплоты выделится в нити накала электрической лампы за 20 с , если напряжение 5 В, а сила тока в ней 0,2 А; за 10 мин, за 0,5 ч, за 2 ч?

Параграф 53 прочитать выучить закон Джоуля Ленца,

Полезно? Поделись с другими:

Просмотров: 36 Скачиваний: 9

Читайте так же:
Тепловое реле для автоматического выключателя

Если Вы являетесь автором этой работы и хотите отредактировать, либо удалить ее с сайта — свяжитесь, пожалуйста, с нами.

Посмотрите также:

Учебно-методические пособия и материалы для учителей, 2015-2020
Все материалы взяты из открытых источников сети Интернет. Все права принадлежат авторам материалов.
По вопросам работы сайта обращайтесь на почту [email protected]

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

Читайте так же:
Труба для теплого пола розетка

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

Читайте так же:
Как соединить перебитый провод теплого пола

( k =0,04 ).

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

Презентация, доклад к уроку по физике Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца.

Презентация на тему Презентация к уроку по физике Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца., предмет презентации: Физика. Этот материал в формате pptx (PowerPoint) содержит 18 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
  • Презентация к уроку по физике Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца.

Слайды и текст этой презентации

Открытый урок по физике Тема: «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца» 8 класс

Учитель физики
Чигринская Ирина Николаевна
ІІ квалификационная категория
ДОШ № 56

«Нагревание проводников электрическим током.
Закон Джоуля-Ленца».

1) выяснить причины нагревания проводника с током; 2) сформулировать закон Джоуля — Ленца; 3) применить полученные знания и умения к решению физических задач.

Что такое электрический ток в металлах?
Что такое сила тока?
Что такое электрическое напряжение?
Сформулируйте закон Ома?
Что такое электрическое сопротивление?
Чему равна работа эл. тока на участке цепи?
Как вычислить мощность эл. тока?

Какие электрические приборы вы знаете…
Ответить на вопросы:1) назначение прибора, 2)способ включения его в электрическую цепь.

Почему же проводники нагреваются?

Рассмотрим на примере движении одного электрона по проводнику

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

Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, путем теплопередачи.
Энергию, которую получает или теряет тело при теплопередачи называют количеством теплоты.
Q = A.

Работаем в группах.

От чего зависит количество теплоты, которое нагретый проводник отдает окружающим телам?

Первая группа -теоретики (вывести формулу Q = A )
Вторая группа — практики ( провести эксперимент)
Третья группа –исследователи (провести исследование)

В неподвижном проводнике вся работа тока идет лишь на нагревание проводников, т.е. на то, чтобы увеличивалась внутренняя энергия
Q =A Q =A=UIt Q=I2Rt
A=IUt U=IR
Вывод: Q=I2Rt

Чем больше сила тока в цепи, тем больше выделяется количество теплоты.

Чем больше сопротивление проводника, тем сильнее он нагревается.

Количество теплоты, которое выделяется в проводнике, равно произведению квадрата силы тока в этом проводнике, умноженному на сопротивление проводника и на время, в течение которого этот ток протекает по проводнику.

Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889 гг.)

Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865)

Если сила тока неизвестна

можно использовать только тогда, когда вся работа электрического тока расходуется только на нагревание. Если на участке цепи есть потребители энергии, в которых выполняется механическая работа или происходят химические реакции, эти формулы использовать нельзя (в таких случаях применяются сложные математические расчёты).

С какой целью провода в местах соединения не просто скручивают, но ещё и спаивают?

Сила тока в обоих проводах одинакова, так как проводники соединены последовательно.
Если место контакта двух проводников не будет спаяно, то его сопротивление будет достаточно большое, по сравнению с сопротивлением самих проводников. Следовательно, в месте контакта будет выделяться наибольшее количество теплоты, что приведёт к расплавлению места контакта и размыканию электрической цепи. Поэтому провода в местах соединения не просто скручивают, но ещё и спаивают с целью уменьшения сопротивления.

Читайте так же:
Напряжение тепловое действие тока закон джоуля ленца

Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 20 Ом, в течении 3 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

R=20 Ом
t=3 мин
I=5 А

Q=I2Rt
Q= (5A)2 .20 Ом . 180 с = 90000Дж =
= 90 кДж

1.Что понравилось на уроке? 2.Что бы вы хотели выполнить ещё раз? 3. С каким настроением уходишь с урока

Для всех: 1.Выучить § 40 ,
решить 3 задачи.

Презентация на тему Закон Джоуля-Ленца

Презентация на тему Презентация на тему Закон Джоуля-Ленца из раздела Физика. Доклад-презентацию можно скачать по ссылке внизу страницы. Эта презентация для класса содержит 14 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь удобным проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас — поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций TheSlide.ru в закладки!

  • Главная
  • Физика
  • Закон Джоуля-Ленца

Слайды и текст этой презентации

Автор: преподаватель физики и информатики Попова О.А.
КГУ «Глубоковский технический колледж» УО ВКО
п. Верхнеберезовский

интегрированный урок по физике, информатике и спецтехнологии сварочного производства

Проверка знаний;
Закон Джоуля — Ленца;
Применение теплового действия электрического тока. Лампа накаливания;
Применение закона Джоуля — Ленца в сварочном производстве;
Закрепление пройденного материала;
Решение качественной задачи с помощью MS Excel;
Анализ полученных результатов.

1. Как запустить табличный процессор?

2. Как задать адрес ячейки?

3. Как ввести в ячейку формулу?

4. Как вставить диаграмму?

5. Как выбрать тип диаграммы?

6. Как вывести график и таблицу на печать?

Открытие закона Джоуля — Ленца

Джеймс Джоуль
(английский физик)
в 1841 году

Закон Джоуля — Ленца:

В неподвижных проводниках вся работа тока идет лишь на нагревание проводников, т. е. на то, чтобы увеличь их внутреннюю энергию.
Учитывая, что
U = IR (из закона Ома для участка цепи)

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

закон Джоуля – Ленца:

Видео фрагмент «закон Джоуля — Ленца»

Вольфрамовая спираль
Стеклянный баллон
Цоколь лампы
Основание цоколя
Пружинящий контакт

Устройство современной
лампочки накаливания

Две проволоки одинаковой длины и сечения — железная и медная — соединены параллельно.
В какой из них выделится большее количество теплоты?

2. Спираль электрической плитки укоротили. Как изменится количество выделяемой в ней теплоты, если плитку включить в то же напряжение?

3. В чем проявляется тепловое действие тока? При каких условиях оно наблюдается?

4. Почему при прохождении тока проводник нагревается?

5. Почему, когда по проводнику пропускают электрический ток, проводник удлиняется?

Задача №1
Какое количество теплоты выделится в течение часа в проводнике сопротивлением 10 Ом при силе тока 2 А?

Задача №2
Какое сопротивление нужно включить в сеть с напряжением 220 В, чтобы в нем за 10 мин выделилось 66 кДж теплоты?

Зоны контактной сварки

п. 54, вопросы устно; Ф-8, А.В.Перышкин

Подведение итогов урока.

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

Рефлексия
Что сегодня вам понравилось на уроке?

Спасибо за внимание!

Автор: преподаватель физики и информатики Попова О.А.
ГУ ПЛ №3, п. Верхнеберезовский, 2011

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector