Закон джоуля-ленца и его применение. Закон джоуля - ленца Где применяется закон Джоуля-Ленца

Слайд 2

План урока: 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.

Слайд 3

Фронтальный опрос: 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?

Слайд 4

Открытие закона Джоуля - Ленца

Джеймс Джоуль (английский физик) в 1841 году

Слайд 5

Закон Джоуля - Ленца: A = UIt 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)

Слайд 6

Q = I2Rt Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени. закон Джоуля – Ленца:

Слайд 7

1. Q = I2Rt 3. Q = U2t/R 2. Q = UIt

Слайд 8

Видео фрагмент «закон Джоуля - Ленца»

Слайд 9

Вольфрамовая спираль Стеклянный баллон Цоколь лампы Основание цоколя Пружинящий контакт Устройство современной лампочки накаливания 2 1 3 4 5

Слайд 10

Фронтальный опрос: 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?

Слайд 11

Задача №1 Какое количество теплоты выделится в течение часа в проводнике сопротивлением 10 Ом при силе тока 2 А? Решение задач: Задача №2 Какое сопротивление нужно включить в сеть с напряжением 220 В, чтобы в нем за 10 мин выделилось 66 кДж теплоты?

Раздел ОГЭ по физике: 3.9. Закон Джоуля-Ленца
Раздел ЕГЭ по физике: 3.2.8. . Закон Джоуля–Ленца

Рассмотрим Закон Джоуля-Ленца и его применение.

При прохождении электрического тока по проводнику он нагревается. Это происходит потому, что перемещающиеся под действием электрического поля свободные электроны в металлах и ионы в растворах электролитов сталкиваются с молекулами или атомами проводников и передают им свою энергию. Таким образом, при совершении током работы увеличивается внутренняя энергия проводника , в нём выделяется некоторое количество теплоты, равное работе тока, и проводник нагревается: Q = А или Q = IUt . Учитывая, что U = IR , в результате получаем формулу:

Q = I 2 Rt , где

Q — количество выделяемой теплоты (в Джоулях)
I — сила тока (в Амперах)
R — сопротивление проводника (в Омах)
t — время прохождения (в секундах)

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

В XIX в. независимо друг от друга англичанин Д. Джоуль и россиянин Э. Ленц изучали нагревание проводников при прохождении электрического тока и опытным путём обнаружили закономерность: количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока по проводнику, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени: Q = I 2 Rt (в случае постоянных силы тока и сопротивления). Эту закономерность называют законом Джоуля-Ленца. Данный закон дает количественную оценку теплового действия электрического тока.

Применяя , можно получить эквивалентные формулы: Q = IUt , Q= U 2 t/R

Где применяется закон Джоуля-Ленца?

1. Например, в лампах накаливания и в электронагревательных приборах применяется закон Джоуля-Ленца. В них используют нагревательный элемент, который является проводником с высоким сопротивлением. За счет этого элемента можно добиться локализованного выделения тепла на определенном участке. Выделение тепла будет появляться при повышении сопротивления, увеличении длины проводника, выбором определенного сплава.

2. Одной из областей применения закона Джоуля-Ленца является снижение потерь энергии . Тепловое действие силы тока ведет к потерям энергии. При передаче электроэнергии, передаваемая мощность линейно зависит от напряжения и силы тока, а сила нагрева зависит от силы тока квадратично, поэтому если повышать напряжение, при этом понижая силу тока перед подачей электроэнергии, то это будет более выгодно. Но повышение напряжения ведет к снижению электробезопасности. Для повышения уровня электробезопасности повышают сопротивление нагрузки соответственно повышению напряжения в сети.

3. Также закон Джоуля-Ленца влияет на выбор проводов для цепей . Потому что при неправильном подборе проводов возможен сильный нагрев проводника, а также его возгорание. Это происходит когда сила тока превышает предельно допустимые значения и выделяется слишком много энергии.

Нагревание проводов является вредным, поскольку приводит к потерям электроэнергии при передаче ее от источника к потребителю. Для уменьшения этих потерь силу тока уменьшают, повышая напряжение источника с тем, чтобы передаваемая мощность осталась прежней. Чтобы избежать электрического пробоя изоляции проводов, их поднимают на большую высоту на мачтах высоковольтных линий электропередач , связывающих крупные электростанции с городами и поселками, отстоящими от них на десятки и сотни километров.

Вы смотрели конспект урока физики в 8 классе «Закон Джоуля-Ленца и его применение».
Выберите дальнейшие действия:

• Посмотреть

Закон Джоуля-Ленца .

Ленц Эмилий Христианович (1804-1865 гг.), российский физик

ДЖОУЛЬ ДЖЕЙМС ПРЕСКОТТ

(1818–1889), английский физик

Нагреватель

Проводник

Проводник

Изолятор

Любой электронагреватель состоит из пары проводников с низким сопротивлением (для подвода энергии), соединенных проводником с высоким сопротивлением (собственно нагревателем), а в остальных местах разделенных изолятором. При этом вся конструкция (по крайней мере в зоне нагрева) должна выдерживать рабочую температуру нагревателя.

• В начале XIX в. В. В. Петров обнаружил возможность получения при помощи электрической дуги чистых металлов из их оксидов (руд). Этот процесс восстановления металлов лежит в основе современной электрометаллургии. Первые дуговые электрические печи для восстановления металлов из руд были построены в конце 70-х годов прошлого века.
• Современная дуговая сталеплавильная печь - огромное сооружение высотой более 20 м. Печь вмещает многие десятки тонн шихты, состоящей из руды и восстановителя (чаще кокса). В шихту опускают концы огромных угольных электродов, диаметр которых достигает 0,7 м. Возникающая между углями мощная электрическая дуга нагревает материалы до температуры восстановления металла из руд.

1. Стеклянная колба

2. Спираль из вольфрама

3. Молибденовые держатели

4. Стеклянный или металлический штенгель

5. Вводы

6. Стеклянная лопатка

7. Цоколь

8. Носик

А.Н. Лодыгин (использовал вольфрамовую нить накала)

Томас Эдисон (в качестве нагревательного элемента использовал обугленные волокна бамбука)

• ЭДИСОН Томас Алва (1847-1931), американский изобретатель и предприниматель, организатор и руководитель первой американской промышленно-исследовательской лаборатории (1872, Менло-Парк),
• Лампа Томаса Эдисона с нитью накала из угольного волокна (цоколь E27, 220 вольт)

• 1. Рассчитайте сопротивление электрической плитки, если она при силе тока 5 А за 30 минут потребляет 1080 кДж энергии.

1. Определите общее сопротивление цепи и напряжение на участке АВ, если R1=10 Ом, R 2=40 Ом, R 3=2 Ом,

а показание амперметра 1 А.

П. 53, 55;

упражнение 3 7 (1,2)

«Действие электрического тока» - Сформулируйте гипотезу о предполагаемом действии тока. Сделайте выводы. Тепловое действие тока. «Отчет-рассказ». Тема: «Действия электрического тока». (Кант Иммануил немецкий философ, 1724 - 1804 г.г.). Что является источником магнитного поля Земли? Магнитное действие тока. 10. «Порешаем». Приведите примеры применения данного действия.

«Переменный электрический ток» - i=Im cos ?t. P = Im Um / 2 = Im2R / 2. P=i2R. Переменный Электрический ток. Ф=b*s*cos ?. Амплитуда силы тока равна: Мгновенное значение силы тока прямо пропорционально мгновенному значению напряжения. Im= Um / R. Среднее значение квадрата косинуса за 1 период равно 0,5. Действующие значения силы тока и напряжения.

«Работа электрического тока» - Выведем формулы для расчета работы электрического тока. U= 3,5 В R= 14 Ом t= 2мин. А) Анализ энергетических превращений, происходящих в электрических цепях. В) Какую роль выполняет источник тока? 3. Новый материал. Новый материал. Работа электрического тока. Выполнила учитель физики Курочкина Т.А. 120c.

«Электроемкость и конденсаторы» - Конденсатор переменной емкости. Обозначение на электрических схемах: Соединение конденсаторов. Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. Последовательное. Энергия заряженного конденсатора. +q. Конденсаторы. Электроемкость. Электроемкость плоского конденсатора. -q. Параллельное. Конденсатор постоянной емкости.

«Постоянный электрический ток» - 10.2. Плотность тока. Линии в случае постоянного тока нигде не начинаются и нигде не заканчиваются. Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда в цепи, называется электродвижущей силой (Э.Д.С.), действующей в цепи: (7.4.1). Распределение напряженности Е и потенциала? электростатического поля связано с плотностью распределения зарядов? в пространстве уравнением Пуассона:

«Работа и мощность тока» - Единицы мощности. Единицы работы. i=P/u. Джеймс Уатт. Цели урока: A=P*t. Работа и мощность электрического тока. Научиться применять формулы при решении задач. Ватт 1 Ватт = 1 Вольт * 1 Ампер 1 Вт = 1 В *1 А 1 кВт = 1 000 Вт 1Мвт = 1 000 000 Вт. Работа электрического тока. Шестнадцатое марта Классная работа.

Всего в теме 16 презентаций

Цель урока:

Образовательная:

• Формирование у учащихся представления о тепловом действии электрического тока и его причинах.
• Вывести закона Джоуля-Ленца.
• Содействовать в понимании практической значимости данной темы.

Развивающая :

• Развивать интеллектуальных умений учащихся (наблюдать, сравнивать, применять ранее усвоенные знания в новой ситуации, размышлять, анализировать, делать выводы)

Воспитательная:

• Формировать коммуникативных умений учащихся.
• содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира;

Оборудование: компьютер, проектор, экран.

Тип урока : Изучение нового материала.

Ход урока

I. Организационный этап.

Приглядывайтесь к облакам,
Прислушивайтесь к птицам,
Притрагивайтесь к ручейкам –
Ничто не повторится.
За часом час, за мигом миг
Впадайте в изумление.
Всё будет так, и всё не так
Через одно мгновение…

На данном этапе учитель предлагает учащимся самостоятельно сформулировать цель урока.

II. Активизация знаний.

Вспомним некоторые вопросы, которые потребуются, чтобы изучить новую тему:

1. Что называют электрическим током? (Упорядоченное движение заряженных частиц)
2. Какие действия тока вам известны? (Тепловое, электрическое, магнитное, химическое)
3. Чему равна работа тока? (A=IUT)
4. В каких единицах измеряется работа? (Джоулях)
5. Закон Ома. (I=U/R U=IR R=U/I)
6. Закон сохранения и превращения энергии. (Во всех явления, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, при этом ее значение сохраняется.)
7. Вставьте пропущенные в формулах буквы. Выразите единицы измерения.

III. Изучение нового материала.

Давайте потрем ладошки. Что мы чувствуем? Почему они нагреваются?

(Ребята рассуждают.)

Исследуя на опыте нагревание проводников током, русский физик Эмилий Христианович Ленц (1804–1865) и английский физик Джеймс Джоуль (1818–1889) установили, что количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении через него электрического тока, прямо пропорционально сопротивлению R проводника, квадрату силы тока I и времени t, в течение которого поддерживается ток в проводнике. Этот закон, носящий название закона Джоуля – Ленца, можно выразить следующей формулой:

(1)
где Q – выделившееся количество теплоты в джоулях, R – сопротивление в омах, I – сила тока в амперах, t – время в секундах.

Измерения, приводящие к закону Джоуля-Ленца, можно выполнить, поместив в калориметр (рис. 1) проводник с известным сопротивлением R и пропуская через него ток определенной силы I в течение известного времени t. Количество выделяющейся при этом теплоты Q определим, составив уравнение теплового баланса, как это принято при калориметрических измерениях. Производя опыты при различных значениях R, I и t, получим зависимость, выраженную законом Джоуля-Ленца. Пользуясь законом Ома, мы можем выразить силу тока I через напряжение U на концах проводника и его сопротивление R. Подставляя выражение I=U/R в формулу (1), найдем

Рис. 1. Калориметр для проверки закона Джоуля-Ленца

Формулы (1) и (2) позволяют рассчитать количество теплоты, выделяющееся в отдельных проводниках, соединенных последовательно и параллельно. При последовательном соединении во всех проводниках течет ток одной и той же силы (§ 50). Поэтому для сравнения количеств теплоты, выделяющихся в отдельных проводниках, удобнее формула (1). Она показывает, что при последовательном соединении нескольких проводников в каждом выделяется количество теплоты, пропорциональное сопротивлению проводника. При параллельном соединении ток в проводниках различен, но напряжение на их концах (в точках разветвления) имеет одно и то же значение (§ 50). Поэтому в этом случае удобнее пользоваться формулой (2). Она показывает, что при параллельном соединении в каждом проводнике выделяется количество теплоты, обратно пропорциональное сопротивлению проводника.

IV. Физкультминутка.

В кабинете физики на одной из стен имеются изображения трёх голубей разного цвета. Под спокойную музыку учащимся предлагается зафиксировать внимание на одном из них, затем закрыть глаза, медленно повернуть голову и мысленно перенести изображение голубя на противоположную стену. То же самое проделывается с остальными изображениями голубей. Тем самым обеспечивается отдых глазам и головному мозгу.

V. Закрепление новых знаний.

Решение задач .

Задача №1

Известно, что безопасным для человека является постоянный ток 100 мкА. Какое количество теплоты выделится за 1 мин в теле человека при прохождении тока от конца одной руки до конца другой руки (при сухой коже), если сопротивление этого участка равно 15000 Ом?

Протекание через тело человека тока большой силы вызывает нагрев и ожог участков тела, разложение крови, непроизвольное сокращение мышц, смерть.

Задача №2

Какое количество теплоты выделяется за 10 мин спиралью электронагревательного прибора, если известны его сопротивление и сила тока в ней.

10 мин = 600 с Q = (10A) 2 × 25 Ом × 600 с

Самостоятельная работа

VI. Итоги урока.

Итак, подведем итоги.

Мы знаем, что тепловое действие тока объясняется взаимодействием свободных частиц, с ионами или атомами вещества.

В неподвижном проводнике работа тока равна количеству теплоты, выделяемому в проводнике с током.

Мы вывели закон Ома, который позволяет рассчитать количество теплоты и научились применять закон Ома при решении задач.

Выставление оценок за урок.

VII. Домашнее задание.

Учитель обращается к учащимся:

Всё известно вокруг.
Тем не менее, на земле ещё много того,
Что достойно порой удивления
И вашего, и моего.
Удивляйтесь цветам,
Удивляйтесь росе,
Удивляйтесь упругости стали,
Удивляйтесь тому,
Чему люди уже
Удивляться давно перестали!

До свидания! Спасибо за урок!