Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца. 8 класс

Потребители электрического тока
Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.
Чем вы руководствовались, делая выбор?
Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах?
Потребители электрического тока

БАТАРЕЯ
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, увеличивается его температура. А это означает, что проводник нагревается.
Почему же проводники нагреваются?

+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-

Тепловое действие тока
Электрический ток нагревает проводник.

Нагревание металлических проводников
В неподвижных металлических проводниках работа электрического тока идёт на увеличение их внутренней энергии.
Нагретый проводник отдаёт полученную энергию окружающим телам путём теплопередачи.
А = Q

От чего зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду?
Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике.
Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от того, из какого вещества изготовлен проводник.

Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от электрического сопротивления проводника (R).
От чего зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду?

Какой проводник нагреется сильнее?
Нагреется сильнее проводник с большим удельным сопротивлением.

ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.
Q = I2 R t
Q – количество теплоты, [Дж]
I – сила тока, [A]
R – сопротивление, [Ом]
t – время, [c]

Автобиографическая справка
Ленц Эмилий Христианович (1804 –1865гг)
Один из основоположников электротехники. С его именем связано открытие закона, определяющего тепловое действие тока, и закона, определяющего направление индукционного тока.
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.

Использование теплового действия тока

Нагревательный элемент
Тонкий проводник в виде спирали, изготовленный из материала с большим удельным сопротивлением и высокой температурой плавления.

Короткое замыкание
Соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи.
Назначение предохранителей — отключение линии, если сила тока превысит допустимую норму.

Упр.37(1,4), П-1196

П-1201

Количество теплоты, выделяемое током в проводнике:
Q = А = U I t 1
Q = I2 R t 2
3

A
Опыт 1

Опыт 1
I1 = I2 = I =1 A
U1 = 2 B
U2 = 4 B
t = 60 c

Опыт 1
Q1=I1U1t = 1A ∙ 2В ∙ 60 с = 120 Дж
Q2=I2U2t = 1A ∙ 4В ∙ 60 с = 240 Дж

Опыт 2
V
A
A

Опыт 2
U1=U2=U=6 B
I1=3A
I2=2,5 A
t = 60 c

Опыт 2
Q1=I1U1t = 3A ∙ 6В ∙ 60 с = 1080 Дж
Q2=I2U2t = 2,5A ∙ 6В ∙ 60 с = 900 Дж