Меню

По закону джоуля ленца мощность электрического тока равна отношению работы

Физика. 10 класс

Конспект урока

Физика, 10 класс

Урок 30. Закон Джоуля — Ленца. ЭДС

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) Работа электрического тока;

2) Мощность электрического тока;

3) Закон Джоуля — Ленца;

4) Сторонние силы;

5) Электродвижущая сила.

Глоссарий по теме

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения на этом участке и времени, в течении которого совершалась работа.

Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока.

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

Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением электростатических (кулоновских) сил, называются сторонними силами.

Электродвижущая сила (ЭДС) в замкнутом проводящем контуре равна отношению работы сторонних сил по перемещению заряда вдоль контура к этому заряду.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Г.Я. Мякишев., Б.Б.Буховцев., Н.Н.Сотский. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 343 – 347.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа,2009.- 68 – 74.

Основное содержание урока

При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу, равную произведению заряда, прошедшего через проводник, и напряжения.

Сила тока равна отношению заряда прошедшего через проводник ко времени прохождения

Выразим заряд из формулы силы тока

через силу тока и время:

после подстановки в формулу (1) получим

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого шёл ток.

Из закона Ома для участка цепи выразим напряжение через силу тока и напряжение

и подставив в формулу работы получим:

При последовательном соединении проводников для определения работы тока удобнее пользоваться этой формулой, так как сила тока одинакова во всех проводниках.

При параллельном соединении проводников формулой:

так как напряжение на всех проводниках одинаково.

Работа тока показывает, сколько электроэнергии превратилось в другие виды энергии за конкретный период времени. Для электроэнергии справедлив закон сохранения энергии.

Мощность определяется по формуле:

Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока.

Так же формулу для мощности можно переписать в нескольких эквивалентных формах:

Если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит химических действий, то происходит только нагревание проводника.

Электрическое поле действует с силой на свободные электроны, которые начинают упорядоченно двигаться, одновременно участвуя в хаотическом движении, ускоряясь в промежутках между столкновениями с ионами кристаллической решетки. Во время этих столкновений расходуется кинетическая энергия заряженных частиц. Именно эта энергия и становится теплом. Последующие столкновения электронов с другими ионами увеличивают амплитуду их колебаний и соответственно температуру всего проводника.

В неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии:

Количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.

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

При последовательном соединении большее количество теплоты выделяется в проводнике с большим сопротивлением, а при параллельном соединении – с меньшим.

Измерения, приводящие к закону Джоуля-Ленца, можно выполнить, поместив в калориметр с водой проводник с известным сопротивлением и пропуская через него ток определенной силы в течение известного времени. Количество выделяющейся при этом теплоты определяют, составив уравнение теплового баланса.

Если соединить проводником два металлических шарика, несущих заряды противоположных знаков, под влиянием электрического поля этих зарядов в проводнике возникает кратковременный электрический ток. Заряды быстро нейтрализуют друг друга, и электрическое поле исчезнет.

Чтобы ток был постоянным, надо поддерживать постоянное напряжение между шариками. Для этого необходимо устройство, которое перемещало бы заряды от одного шарика к другому в направлении, противоположном направлению сил, действующих на эти заряды со стороны электрического поля шариков. В таком устройстве на заряды, должны действовать силы неэлектростатического происхождения. Одно лишь электрическое поле заряженных частиц не способно поддерживать постоянный ток в цепи.

Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением сил электростатического происхождения (то есть кулоновских), называют сторонними силами. Необходимости сторонних сил для поддержания постоянного тока в цепи объясняет закон сохранения энергии.

Электростатическое поле потенциально. Работа этого поля при перемещении в нем заряженных частиц вдоль замкнутой электрической цепи равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — проводник нагревается. Следовательно, в цепи должен быть какой-то источник энергии, поставляющий ее в цепь. Работа этих сил вдоль замкнутого контура отлична от нуля. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительно заряженного электрода к отрицательному), а во внешней цепи их приводит в движение электрическое поле.

Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называемой электродвижущей силой (сокращенно ЭДС).

Электродвижущая сила источника тока равна отношению работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к величине этого заряда:

Электродвижущую силу выражают в вольтах.

Разбор тренировочных заданий

1. Электрочайник со спиралью нагревательного элемента сопротивлением 30 Ом включен в сеть напряжением 220 В. Какое количество теплоты выделится в нагревательном элемента за 5 мин?

Читайте также:  Напряженность электрического поля создаваемого проводником с током

Решение. Количество теплоты выделяемой нагревательным элементом определяется законом Джоуля – Ленца:

Правильный ответ 3) 484000 Дж.

2. Определите работу сторонних сил при перемещении по проводнику заряда 10 Кл, если ЭДС равно 9 В. Ответ округлите до десятых.

=9В

Решение. Из формулы ЭДС выражаем

Источник

Работа электрического тока. Закон Джоуля-Ленца.

Работа электрического тока Закон ДжоуляЛенца

Для определения работы, которая совершается током, проходящим по некоторому участку цепи, нужно воспользоваться определением напряжения: . Значит,

где А — работа тока; q — электрический заряд, который прошел за определенное время через исследуемый участок цепи. Подставив в последнее равенство формулу q = It, имеем:

Работа электрического тока на участке цепи является произведением напряжения на концах это­го участка на силу тока и на время, на протяжении которого совершалась работа.

Закон Джоуля-Ленца .

Закон Джоуля — Ленца гласит: количество теплоты, которое выделяется в проводнике на участке электрической цепи с сопротивлением R при протекании по нему постоянного тока I в течение времени t равно произведению квадрата тока на сопротивление и время:

Закон был установлен в 1841 г. английским физиком Дж. П. Джоулем, а в 1842 г. подтверж­ден точными опытами русского ученого Э. X. Ленца. Само же явление нагрева проводника при прохождении по нему тока было открыто еще в 1800 г. французским ученым А. Фуркруа, которо­му удалось раскалить железную спираль, пропустив через нее электрический ток.

Из закона Джоуля — Ленца видно, что при последовательном соединении проводников, поскольку ток в цепи всюду одинаков, максимальное количество тепла будет выделяться на про­воднике с наибольшим сопротивлением. Это применяется в технике, например, для распыления металлов.

Работа электрического тока Закон ДжоуляЛенца

При параллельном соединении каждый проводник находятся под одинаковым напряжением, но токи в них разные. Из формулы (Q = I 2 Rt) видно, что, так как, согласно закону Ома , то

Работа электрического тока Закон ДжоуляЛенца

Следовательно, на проводнике с меньшим сопротивлением будет выделяться больше тепла.

Если в формуле (А = IUt) выразить U через IR, воспользовавшись законом Ома, получим Закон Джоуля — Ленца. Это лишний раз подтверждает тот факт, что работа тока расходуется на выделение тепла на активном сопротивлении в цепи.

Источник

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

План – конспект урока по физике (8 «А» класс) по теме: «Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца»

Тема: Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. Урок №

Цели и задачи урока:

Активизировать работу учащихся в процессе обучения;

Использовать стратегии критического мышления для повышения познавательной активности;

Развивать коммуникативные качества, навыки самостоятельной работы, развивать логическое мышление, умение выделять главное, сравнивать, анализировать, работать в группах;

Формировать целостную картину изучаемой темы;

Развивать умения работать в группах, рационально разделять труд, уважать чужую точку зрения и уметь высказывать свою точку зрения

Воспитывать сознательное отношение к предмету и создать для каждого ученика ситуацию успеха.

Ожидаемые результаты:

Знать:

Понятия: работа тока, мощность тока, количество теплоты, закон Джоуля –Ленца.

Уметь:

Применять полученные знания на практике ( определять работу; мощность и количество теплоты, выделяющееся при прохождении электрического тока по проводнику.

Формы работы: Групповая и индивидуальная.

Методы работы: Наблюдения, беседа с учащимися, проблемно – поисковый диалог.

Тип урока: Комбинированный.

Необходимое техническое оборудование: Мультимедийный проектор, ИАД, стикеры, учебники, тетради и ручки, сигнальные карточки «Светофор», психологический приём «Я желаю тебе…», приёмы «Мозговой штурм и Синквейн», постеры и маркеры, карточки с заданиями для групп «ЖИГСО».

Содержание этапа

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Модули

Формы работы/

Оценивание

Время

Психологический настрой. Приветствие, организация и создание групп по цветам стикеров. Психологический приём КМ: «Я желаю тебе…»

Приветствует учащихся. Предлагает написать пожелания друг другу на стикерах.

Учащиеся приветствуют друг друга, и пишут пожелания друг другу на стикерах.

-Создание коллаборативной среды.

-Новые подходы в образовании (обучение тому, как учиться).

Приём КМ: «Светофор»

Учитель проверяет Д/З, путем сигнальных карточек. После урока собирает тетради и проверяет работы, выставляя оценки в журнал.

Учащиеся работают с сигнальными карточками.

Актуали-зация знаний / Осмысление (реализация урока).

Учитель объявляет тему урока, и вместе с учащимися формулирует цель урока.

Учащиеся внимательно слушают учителя и активно участвуют, формируя вместе с учителем цель урока.

-Новые подходы в образовании

-Приём КМ: «ЖИГСО». Карточки с заданиями для трёх групп.

-Приёмы КМ: «Светофор», «Мозговой штурм».

Учитель раздает карточки с заданиями для групп. Активно наблюдает за работой учащихся в группах, выступает в роли фасилитатора (оказывая помощь, в случае необходимости).

удовлетворительно. 1 этап: Получение заданий и составление постеров, распределение ролей в группах ( Спикер, Лидер, Секретарь и Наблюдатель )

1 гр. – «Работа электрического тока»;

2 гр. – «Мощность электрического тока»; 3 гр. – «Закон Джоуля-Ленца».

2 этап: Защита постеров.

3 этап: Оценивание работ. Группы выставляют оценки друг другу, используя технику светофор: «зеленый цвет» – отлично, «желтый» – хорошо, «красный» –

Пожмите друг другу руки и скажите: «Мы молодцы!».

— Проверка степени усвоения материала : Тест.

Учитель раздает тесты (в двух вариантах). Выброс на интерактивную доску ключей с правильными ответами к тесту и критериями оценивания.

Читайте также:  Для чего заземляется вторичная обмотка трансформатора тока

Учащиеся выполняют тест, а после проверяют тесты, путем взаимопроверки, обмениваясь тетрадями и выставляя оценки.

Приём КМ: «Синквейн»

Раздаёт стикеры и наблюдает за работой учащихся.

Составляют синквейны (пятистишье), некоторые учащиеся озвучивают вслух синквейны.

Информация о домаш-нем задании.

§42 читать, экспериментальное задание №6 (выполнить письменно)

Задаёт задание на дом.

Фиксируют домашнее задание в дневниках.

Что такое электрический ток?

Дайте определение понятию работа электрического тока.

Обозначение работы электрического тока.

Отчего зависит работа постоянного электрического тока?

Выведите формулу для подсчёта работы электрического тока.

Единица измерения работы электрического тока в международной системе СИ?

Прибор для измерения работы электрического тока?

Дайте определение понятию мощность электрического тока.

Обозначение мощности электрического тока.

Отчего зависит мощность электрического тока?

Выведите формулу для подсчёта мощности электрического тока.

Какие единицы мощности используют на практике (в международной системе СИ)?

Прибор для измерения мощности электрического тока?

Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.

Обозначение количества теплоты, выделившегося при нагревании проводников.

Отчего зависит нагревание проводников?

Формула закона Джоуля-Ленца.

Единица измерения количества теплоты в международной системе СИ?

Для чего служит предохранитель?

Тест по теме: «Мощность и работа электрического тока,

закон Джоуля — Ленца»

I — вариант

По закону Джоуля-Ленца:

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Вся работа электрического тока идет на нагревание

2) Мощность электрического тока равна отношению работы тока к промежутку времени, за который эта работа была совершена

3) Работа электрического тока не зависит от напряжения в сети

4) Степень нагревания проводов не зависит от времени работы приборов

Сколько энергии потребляет стоваттная лампочка за 10 минут?

При коротком замыкании верны следующие утверждения:

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

1) Сила тока в цепи резко возрастает

2) Сопротивление цепи резко возрастает

3) Значительно увеличивается риск пожара

4) Укорачиваются провода

Каково назначение предохранителя:

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) При коротком замыкании выключить из цепи прибор или целую линию

2) При коротком замыкании заново замкнуть цепь и вернуть её в нормальное состояние

3) При коротком замыкании предохранитель обеспечивает падение напряжения

4) Предохранитель ограничивает чрезмерное потребление энергии, чтобы не перегревались провода

В лампе накаливания могут быть использованы:

Выберите несколько из 5 вариантов ответа:

Верны ли утверждения?

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

__ В лампе накаливания порядка 30 % энергии преобразуется в свет

__ Через лампу накаливания, как правило, проходит тока порядка 5 ампер

__ В лампе накаливания более 90% энергии преобразуется в тепло

__ В промышленных лампах накаливания Эдисона устанавливаются предохранители

В обогревателях значительно больше тепла получает нагревательный элемент, а не провода, потому что.

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

1) Закон Джоуля-Ленца по-разному применяется для разных металлов

2) Нагревательный элемент имеет значительно большее сопротивление, чем провода

3) Через нагревательный элемент проходит значительно больший ток, чем через провода

4) Нагревательный элемент сделан из металла с большим удельным сопротивлением, а провода — нет

Вам нужно подключить 4 прибора с одинаковым сопротивлением, каким угодно образом, чтобы они работали. Сколько минимум понадобится предохранителей, чтобы в случае необходимости отключить все приборы?

Две лампочки с сопротивлением 2 и 4 Ом подключены параллельно. Через лампочку с сопротивлением 2 Ом проходит ток 1 ампер. Сколько джоулей теплоты они выделят за минуту?

К одинаковым источникам подключены приборы с одинаковыми проводами и сопротивлением. Один прибор вдвое мощнее другого. Тогда, исходя из закона Джоуля-Ленца:

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Провода более мощного прибора будут нагреваться вдвое больше

2) Провода более мощного прибора будут нагреваться в 4 раза больше

3) Провода будут нагреваться одинаково у обоих приборов

4) Никакой из перечисленных вариантов не является правильным

Тест по теме: «Мощность и работа электрического тока,

закон Джоуля — Ленца» (8 класс)

II — вариант

Задание #1

Мощность электроприбора, потребляемая из сети зависит от:

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

1) Напряжения в розетке

2) Силы тока в несущем проводе

3) Силы тока в приборе

4) Времени работы

В первом чайнике нагревательный элемент обладает сопротивлением вдвое больше, чем во втором чайнике. Второй чайник рассчитан на силу тока вдвое большую, чем первый. Который из этих чайников быстрее нагреет одинаковое количество воды?

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Первый чайник

2) Второй чайник

3) Оба чайника нагреют воду за одинаковое время

4) В задаче не хватает данных для того, чтоб дать однозначный ответ

Расположите в порядке возрастания мощности следующее:

Укажите порядок следования всех 4 вариантов ответа:

__ Стиральная машина

__ Генератор на электростанции

Напряжение между обкладками конденсатора составляет 150 В. Конденсатор включают в цепь, и он начинает разряжаться и полностью теряет свой заряд за 3 секунды. Если считать, что сила тока в цепи была постоянна и составляла 100 мА, то какова электроёмкость этого конденсатора?

Электроёмкость в мФ __________________________

Определите, какой ток проходит через стоваттную лампочку, если считать, что напряжение в сети 200 В?

Чтобы прибор функционировал нормально, электрический ток должен совершать работу не менее 66 кДж за полминуты. Если этот прибор включен в стандартную розетку, то какова минимальная сила тока в нем?

Читайте также:  Условные обозначения источников тока в электрических схемах

Сила тока в амперах ___________________________

Укажите величины, которые зависят от времени:

Выберите несколько из 5 вариантов ответа:

1) Мощность электрического тока

2) Работа электрического тока

3) Сила тока в цепи

4) Напряжение на полюсах источника

5) Количество теплоты, выделяемое нагревателем

Сопоставьте величины и единицы измерения

Укажите соответствие для всех 5 вариантов ответа:

__ Лошадиная сила

Укажите величину, которая не имеет физического смысла

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Количество заряда поделить на напряжение

2) Сила тока умножить на время

3) Напряжение умножить на время

4) Напряжение поделить на силу тока

Что больше: киловатт или лошадиная сила?

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Лошадиная сила

4) Вопрос некорректен, поскольку киловатт и лошадиная сила — это единицы измерения, присущие разным физическим величинам

Ответы к 1 варианту:

1) (1 б.) Верные ответы: 1;

2) (2 б.): Верный ответ: 60000.;

3) (2 б.) Верные ответы: 1; 3;

4) (1 б.) Верные ответы: 1;

5) (1 б.) Верные ответы: 2; 3; 4;

6) (1 б.) Верные ответы:

7) (1 б.) Верные ответы: 2; 4;

8) (2 б.): Верный ответ: 1.;

9) (3 б.): Верный ответ: 180.;

10) (1 б.) Верные ответы: 2;

Ответы ко 2 варианту:

1) (2 б.) Верные ответы: 1; 3;

2) (2 б.) Верные ответы: 2;

3) (1 б.) Верные ответы:

4) (3 б.): Верный ответ: 2.;

5) (1 б.): Верный ответ: 0,5.;

6) (1 б.): Верный ответ: 10.;

7) (1 б.) Верные ответы: 2; 5;

8) (1 б.) Верные ответы:

9) (2 б.) Верные ответы: 3;

10) (2 б.) Верные ответы: 2;

  • Все материалы
  • Статьи
  • Научные работы
  • Видеоуроки
  • Презентации
  • Конспекты
  • Тесты
  • Рабочие программы
  • Другие методич. материалы

Номер материала: ДБ-049086

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник



ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

  • Главная
  • Мир физики
    • Физика в формулах
    • Теоретические сведения
    • Физический юмор
    • Физика вокруг нас
    • Физика студентам
      • Для рефератов
      • Экзамены
      • Лекции по физике
      • Естествознание
  • Мир астрономии
    • Солнечная система
    • Космонавтика
    • Новости астрономии
    • Лекции по астрономии
    • Законы и формулы — кратко
  • Мир психологии
    • Физика и психология
    • Психологическая разгрузка
    • Воспитание и педагогика
    • Новости психологии и педагогики
    • Есть что почитать
  • Мир технологий
    • World Wide Web
    • Информатика для студентов
      • 1 курс
      • 2 курс
    • Программное обеспечение компьютерных сетей
      • Мои лекции
      • Для студентов ДО
      • Методические материалы
  • Физика школьникам
  • Физика студентам
  • Астрономия
  • Информатика
  • ПОКС
  • Арх ЭВМ и ВС
  • Методические материалы
  • Медиа-файлы
  • Тестирование

Как сказал.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Урок 29. Лекция 29. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца.

При протекании тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу.

За время t по цепи протекает заряд q = It. Работа электростатических сил при перемещении единичного заряда равна разности потенциалов Δφ 12 = φ 1 – φ 2 между начальной (1) и конечной (2) точками однородного участка. Величину U 12 = Δφ 12 принято называть напряжением на участке цепи 1–2.

A = (φ1 φ2)q = UIt

где U – напряжение, I – сила тока в цепи, t – время протекания тока.

Эту работу называют работой электрического тока.

Работа электрического тока в СИ выражается в джоулях [Дж].

Используя закон Ома для участка цепи для работы тока можно получить формулы:

A = I 2 Rt A = U 2 t/R

При протекании тока по участку цепи, обладающему сопротивлением, энергия электрического тока преобразуется во внутреннюю энергию проводника – в тепло. Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца.

Работа A электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло Q, выделяющееся на проводнике.

Q = A = I 2 Rt

Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени.

Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени t, за которое эта работа была совершена:

Мощность электрического тока в СИ выражается в ваттах [Вт].

Источник