Являет ют ся ли источником электрического тока электрический вентилятор
Обновлено: 16.05.2024
Нагревание металлического проводника происходит в результате столкновения электронов с . Они передают свою энергию.
Формулы физических величин
Установите соответствие между физическими величинами и единицами измерения этих величин.
Работа электрического тока
Мощность электрического тока
Работа электрического тока
Заполните пропуск в тексте, выбрав правильный вариант ответа из выпадающего меню.
В проводнике под напряжением 200 В в течении 2 минут проходит ток при силе тока 4 А. При этом током совершена работа .
Закон Джоуля – Ленца
Заполните пропуск в тексте, выбрав правильный вариант ответа из выпадающего меню.
Если уменьшить в 2 раза время прохождения тока по проводнику и сопротивление проводника уменьшить 2 раза, то количество теплоты, выделяемое проводником с током .
Электрический ток
Выделите мышкой 4 слова, которые относятся к теме урока.
1. Элементарная частица, имеющая наименьший отрицательный заряд.
2. Русский физик, работавший в области электромагнетизма.
3. Какое ещё действие, кроме магнитного и химического, оказывает электрический ток?
4. Итальянский ученый, в честь которого названы элементы – химические источники тока.
Сопротивление, мощность и работа тока
Соедините попарно пятиугольники с овалами так, чтобы каждая пара была ответом на вопросы в следующей задаче.
Сила тока в электрической лампе 0,2 А при напряжении 120 В. Найдите её сопротивление, мощность и работу тока за три минуты (в единицах СИ).
Электрический ток
Электрический ток
Соедините попарно геометрические фигуры так, чтобы каждая пара была ответом на вопросы задачи.
К концам длинного однородного проводника приложено напряжение U. Проводник заменили на другой, сделанный из такого же материала, такой же длины, но с меньшей площадью поперечного сечения и приложили к нему прежнее напряжение U. Какими станут при этом напряжение, мощность тока и сопротивление проводника?
Работа электрического тока
Ответьте на вопросы, чтобы решить кроссворд.
Сопротивление лампы 60 Ом, сила тока в ней 3,5 А.
Закон Джоуля – Ленца
Ответьте на вопросы, чтобы решить кроссворд.
Сила тока в электрической лампе 0,2 А при напряжении 220 В. Вычислите:
Мощность электрического тока
Заполните пропуск в тексте. Ответ дайте целым числом.
Закон Джоуля – Ленца
Электрочайник со спиралью нагревательного элемента сопротивлением 30 Ом включен в сеть напряжением 220 В. Какое количество теплоты выделится в нагревательном элемента за 5 мин? Выберите один вариант ответа.
Решебник по физике Л.А. Кирик Самостоятельные и контрольные работы
1. а) Почему тепловое движение электронов в проводнике не может быть названо электрическим током?
В результате беспорядочного движения электронов в проводнике не происходит преимущественного переноса зарядов в каком либо направлении, что является одним из критериев существования тока.
б) Какой заряд проходит за 2 мин через катушку гальванометра, включенного в цепь, если сила тока в цепи 12 мА?
2. а) Можно ли считать, что во время удара молнии протекает электрический ток?
Да, ток — это упорядоченное движение заряженных частиц, для существования тока необходимо электрическое поле и движение заряженных частиц .
б) Сколько времени продолжался перенос заряда 7,7 Кл при силе тока 0,5 А?
3. а) Имеет ли значение для теплового действия электрического тока его направление?
Тепловое действие тока вызывается прохождением электронов через проводник вне зависимости от направления. Роль играет только факт взаимодействия — сила тока и сопротивление проводника.
б) Во включенном в цепь приборе сила тока равна 8 мкА. Какое количество электричества проходит через этот прибор в течение 12 мин?
4. а) Как по химическому действию электрического тока можно судить о количестве прошедшего электричества?
Чем больший заряд прошел через раствор электролита, тем больше вещества осядет на катоде и аноде.
б) По обмотке включенного в цепь прибора идет ток силой 5 мА. Какой заряд пройдет через прибор в течение 1 ч?
5. а) Почему магнитная стрелка компаса перестает показывать на север, если неподалеку от компаса находится провод с электрическим током?
Так как стрелка отклоняется, находясь в любом месте вблизи провода, значит, в пространстве вокруг провода существует силовое поле. Точнее говоря, в пространстве вокруг проводника с током существует магнитное поле.
б) При какой силе тока через проводник проходит заряд 25 Кл в течение 1 ч?
6. а) В чем различие в движении свободных электронов в металлическом проводнике, когда он присоединен к полюсам источника тока и когда он отсоединен от них?
В металлическом проводнике, когда отсоединен от источника тока, свободные электроны совершают хаотическое движение. Если присоединен к источнику тока, свободные электроны двигаются под воздействием разности потенциалов.
б) Сила тока, протекающего через лампу, равна 50 мА. Нормальный срок работы лампы 1000 ч. Какой заряд пройдет через лампу за такой срок эксплуатации?
Тест по технологии Электрический ток и его использование 8 класс с ответами. Тест включает 10 заданий с выбором ответа.
1. Основную часть электрической энергии люди получают преобразованием механической энергии при помощи специальных электромеханических машин. Как называются эти машины?
Составьте слово из букв:
2. Электрический ток, направление и значение которого не меняются со временем, называют …. Выберите один из 3 вариантов ответа
1) непредвиденным
2) переменным
3) постоянным
4. Приведите примеры изоляторов. Выберите несколько из 6 вариантов ответа
1) вода
2) стекло
3) резина
4) пластмасса
5) растворы солей и кислот
6) металл
4. Как называют устройство, которое преобразует какую-либо энергию в электрическую?
Составьте слово из букв:
5. Количество зарядов, прошедших за единицу времени через поперечное сечение проводника, называется …. Выберите один из 3 вариантов ответа
1) напряжением
2) сопротивлением
3) силой тока
6. Укажите единицу измерения силы тока. Выберите один из 4 вариантов ответа
7. Приведите примеры проводников. Выберите несколько из 7 вариантов ответа
1) металлы
2) резина
3) питьевая вода
4) растворы кислот
5) пластмасса
6) стекло
7) растворы солей
8. Упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц под действием электрического поля — это …. Выберите один из 4 вариантов ответа
1) электрический ток
2) электрическая энергия
3) заряженное тело
4) электрический заряд
9. Устройство, которое преобразует электрическую энергию в другие виды энергии: свет, тепло, механическую и химическую энергию, — называют __________
10. Электрический ток, направление и значение которого способны периодически изменяться, называют …. Выберите один из 3 вариантов ответа
1) постоянным
2) непредвиденным
3) переменным
Нагревание металлического проводника происходит в результате столкновения электронов с . Они передают свою энергию.
Формулы физических величин
Установите соответствие между физическими величинами и единицами измерения этих величин.
Работа электрического тока
Мощность электрического тока
Работа электрического тока
Заполните пропуск в тексте, выбрав правильный вариант ответа из выпадающего меню.
В проводнике под напряжением 200 В в течении 2 минут проходит ток при силе тока 4 А. При этом током совершена работа .
Закон Джоуля – Ленца
Заполните пропуск в тексте, выбрав правильный вариант ответа из выпадающего меню.
Если уменьшить в 2 раза время прохождения тока по проводнику и сопротивление проводника уменьшить 2 раза, то количество теплоты, выделяемое проводником с током .
Электрический ток
Выделите мышкой 4 слова, которые относятся к теме урока.
1. Элементарная частица, имеющая наименьший отрицательный заряд.
2. Русский физик, работавший в области электромагнетизма.
3. Какое ещё действие, кроме магнитного и химического, оказывает электрический ток?
4. Итальянский ученый, в честь которого названы элементы – химические источники тока.
Сопротивление, мощность и работа тока
Соедините попарно пятиугольники с овалами так, чтобы каждая пара была ответом на вопросы в следующей задаче.
Сила тока в электрической лампе 0,2 А при напряжении 120 В. Найдите её сопротивление, мощность и работу тока за три минуты (в единицах СИ).
Электрический ток
Электрический ток
Соедините попарно геометрические фигуры так, чтобы каждая пара была ответом на вопросы задачи.
К концам длинного однородного проводника приложено напряжение U. Проводник заменили на другой, сделанный из такого же материала, такой же длины, но с меньшей площадью поперечного сечения и приложили к нему прежнее напряжение U. Какими станут при этом напряжение, мощность тока и сопротивление проводника?
Работа электрического тока
Ответьте на вопросы, чтобы решить кроссворд.
Сопротивление лампы 60 Ом, сила тока в ней 3,5 А.
Закон Джоуля – Ленца
Ответьте на вопросы, чтобы решить кроссворд.
Сила тока в электрической лампе 0,2 А при напряжении 220 В. Вычислите:
Мощность электрического тока
Заполните пропуск в тексте. Ответ дайте целым числом.
Закон Джоуля – Ленца
Электрочайник со спиралью нагревательного элемента сопротивлением 30 Ом включен в сеть напряжением 220 В. Какое количество теплоты выделится в нагревательном элемента за 5 мин? Выберите один вариант ответа.
Если включить в сеть обычную лампочку или электрочайник, спираль этих приборов начнет нагреваться и выделять тепло. А при работе вентилятора теплового излучения нет, хотя он тоже подключается к сети. Этот феномен объясняет закон Джоуля-Ленца, который широко используется в прикладной электротехнике. В данном материале мы познакомимся с ним, узнаем определение, формулы и физический смысл правила.
О чем эта статья:
8 класс, 10 класс
Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).
Закон Джоуля-Ленца
На примере многих бытовых приборов понятно, что если через участок цепи проходит электроток и при этом не совершается какая-либо работа, то происходит нагревание проводника. Иногда оно идет на пользу — например, в лампе накаливания или в аппарате дуговой сварки. Но в других случаях тепловой эффект нежелателен — например, перегрев электрической проводки в здании может вызвать пожар. Поэтому в наших интересах управлять таким эффектом, и правило Джоуля-Ленца определяет, от чего зависит тепловое действие тока.
Правило было сформулировано в результате опытов двух ученых — англичанина Джеймса Прескотта Джоуля и российского физика Эмилия Христиановича Ленца. Поскольку ученые работали независимо друг от друга, новый закон назвали двойным именем.
Закон Джоуля-Ленца кратко: нагревание проводника или полупроводника прямо пропорционально его сопротивлению, времени действия тока и квадрату силы тока.
Поскольку сопротивление проводника определяют такие характеристики, как его длина, площадь и проводимость, верны следующие утверждения:
количество теплоты в проводнике снижается при увеличении площади его сечения;
тепловой эффект снижается при уменьшении длины проводника.
Это легко проиллюстрировать, подключив к источнику питания две лампы с разным сопротивлением вначале последовательно, а после — параллельно. При последовательном подключении лампа с большим сопротивлением будет светить ярче, а при параллельном — наоборот.
Природа тепла в проводниках
Разберемся, как происходит нагрев проводника и каким образом этот процесс отвечает формулировке законе Джоуля-Ленца. Как известно, электрический ток представляет собой направленный поток электронов, если речь идет о металлах, и направленный поток ионов — если о растворах электролитов. Проводником называют такой металл, в котором много свободных электронов.
При подключении проводника к сети электроны начинают двигаться в одном направлении под действием электрического поля. При движении они сталкиваются с атомами проводника и передают им свою кинетическую энергию. Чем выше скорость заряженных частиц, тем чаще происходят такие столкновения и больше выделяется кинетической энергии. Часть этой энергии трансформируется в тепло, поэтому проводник нагревается.
Высокая сила тока означает, что через сечение проводника проходит много свободных электронов и столкновения происходят часто. Соответственно, частицам проводника передается много энергии, и он греется сильнее. Именно поэтому в законе Ленца-Джоуля говорится о том, что количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату силы тока.
Теперь представим, что сечение проводника увеличилось. Конечно, столкновений частиц будет меньше, а значит — выделится меньше тепла. Вспоминаем, что удельное сопротивление проводника обратно пропорционально его сечению. Чем меньше сечение материала, тем выше его сопротивление и тем сильнее он нагревается. Вот мы и описали тепловое действие тока в соответствии с законом Джоуля-Ленца.
Уравнение Джоуля-Ленца
Посмотрим, как данный закон выражается в математическом виде. Допустим, на некоем участке цепи проходит электрический ток и вызывает нагревание проводника. Если на этом участке нет каких-либо механических процессов или химических реакций, требующих энергозатрат, выделенная проводником теплота Q равна работе тока A.
Q = A
Поскольку А = IUt, где I — сила тока, U — напряжение, а t — время, Q = IUt.
Теперь вспомним, что напряжение можно выразить через сопротивление и силу тока U = IR. Подставим это в формулу:
Q = IUt = I(IR)t = I 2 Rt
Q = I 2 Rt
Мы выразили количество теплоты в проводнике через сопротивление — эта формула для закона Джоуля-Ленца называется интегральной.
Но бывает так, что сила электрического тока неизвестна, зато есть информация о напряжении на участке цепи. В таком случае нужно использовать закон Ома:
I = U/R
Исходя из этого, закон Джоуля-Ленца можно записать в виде дифференциальной формулы:
Напомним, что такое уравнение, как и предыдущее, верно только в том случае, когда вся работа электрического тока уходит на выделение тепла и нет других потребителей энергии.
Итак, у нас есть две формулы для определения количества теплоты, выделяемой проводником при прохождении через него электричества:
При расчетах используют следующие единицы измерения:
количество тепла Q— в джоулях (Дж);
силу тока I — в амперах (А);
сопротивление R — в омах (Ом);
время t — в секундах (с).
Практическое применение
Применение на практике закона Джоуля-Ленца заключается в том, что тепловым действием электрического тока можно управлять, подбирая проводники с нужным сопротивлением. К примеру, для электрических нагревательных приборов, которые должны выделять максимум тепла, выбирают проводники с высоким сопротивлением.
Низкое сопротивление, напротив, позволяет проводнику практически не нагреваться при прохождении тока. Поэтому на промышленных предприятиях с усиленными требованиями к пожаробезопасности для прокладки линий электропередач используется медный кабель. Удельное сопротивление меди сечением 1 мм 2 равно 0,0175 Ом, в то время как у алюминия оно составляет 0,0271 Ом. Медь практически не нагревается, чем снижает риск возгораний.
Примеры задач
Задача 1
Электроплита подключена к сети с напряжением 220 В. Какое количество тепла выделит ее нагревательный элемент за 50 минут, если известно, что сила тока в цепи составляет 10 А.
Решение:
t = 50 мин = 3000 с;
Для того, чтобы рассчитать количество тепла, в данном случае подойдет интегральная формула Джоуля-Ленца Q = I 2 Rt, однако мы не знаем, чему равно сопротивление R. Однако согласно закону Ома R = U/I.
Вычислим сопротивление: R = U/I = 220/10 = 22 Ом.
Подставим имеющиеся данные в формулу:
Q = I 2 Rt = 10 2 × 22 × 3000 = 6 600 000 Дж = 6,6 МДж.
Ответ: плита выделит 6,6 мегаджоулей тепла.
Задача 2
Для обогрева дома требуется, чтобы отопительный прибор выделял 125 кДж тепла в час. Напряжение в электрической сети составляет 220 В. Каким должно быть электрическое сопротивление проводника, чтобы обеспечить данную теплоотдачу?
Читайте также: