Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Содержание

Слайд 2

Цель урока

1. объяснить явление нагревания проводников электрическим током;

2. установить зависимость выделяющейся

Цель урока 1. объяснить явление нагревания проводников электрическим током; 2. установить зависимость
при этом тепловой
энергии от параметров электрической цепи;

3. сформулировать закон Джоуля – Ленца;

4. формировать умение применять этот закон для решения
качественных и количественных задач.

Слайд 3

Актуализация знаний.

1. Какую работу совершит ток силой 5 А за 2 с

Актуализация знаний. 1. Какую работу совершит ток силой 5 А за 2
при напряжении в цепи 10 В?
(100 Дж)
2. Какие три величины связывают закон Ома?
(I, U, R; сила тока, напряжение, сопротивление.)
3. Как формулируется закон Ома?
(Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.)
4. Что представляет собой электрический ток в металлах?
(Эл-ий Ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов )
5. Какова зависимость силы тока от напряжения?
( Во сколько раз увеличивается напряжение в цепи, во столько же раз увеличивается и сила тока)
6. Как выразить работу тока за некоторое время?
( А=U*I*t )
7. Как рассчитать мощность электрического тока?
(P=U*I)
8. При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока?
(При последовательном соединении)

Слайд 4

Потребители электрического тока

Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.
Чем

Потребители электрического тока Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.
ты руководствовался, делая выбор?
Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах?
(Тепловое)

Слайд 5

БАТАРЕЯ

Почему же проводники нагреваются?

Рассмотрим на примере движении одного электрона по проводнику

Электрический ток

БАТАРЕЯ Почему же проводники нагреваются? Рассмотрим на примере движении одного электрона по
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 его температура. А это и значит что, проводник нагревается

Слайд 6

От каких величин зависит нагревание проводника?

Многочисленные опыты показывают, что чем больше сила

От каких величин зависит нагревание проводника? Многочисленные опыты показывают, что чем больше
тока в проводнике тем и количество теплоты выделившееся в проводнике будет больше. Значит нагревание проводника зависит от силы тока (I).
Но не только сила тока отвечает за то, что выделяется большое количество теплоты.
Был проведен эксперимент.

медь

никелин

сталь

А

I1=I2=I3

Q1≠Q2≠Q3

Слайд 7

медь

никелин

сталь

А

Следовательно количество теплоты зависит не только от силы тока, но и от

медь никелин сталь А Следовательно количество теплоты зависит не только от силы
того, из какого вещества изготовлен проводник. Точнее - от электрического сопротивления проводника (R)

Чтобы проводник нагревался сильнее,
он должен обладать большим удельным сопротивлением

Слайд 8

Сделаем вывод

От чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

Количество теплоты, которое

Сделаем вывод От чего зависит количество теплоты в проводнике с током? Количество
выделяется при протекании
электрического тока по проводнику, зависит от силы тока
в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

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.

Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865)
Один из основоположников электротехники. С его именем связано открытие закона определяющего тепловые действия тока, и закона, определяющего направление индукционного тока.

Закон определяющий тепловое действие тока.
ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА

Слайд 9

Как записывается закон Джоуля-Ленца

Q – количество теплоты - [Дж]
I – сила

Как записывается закон Джоуля-Ленца Q – количество теплоты - [Дж] I –
тока – [A]
R – сопротивление – [Ом]
t – время – [c]

Q=I2Rt

Формулу которую мы получили, в точности соответствует формуле которую мы изучили ранее. Это формула работы электрического тока

A=UIt из закона Ома I=U/R следует U=IR
следовательно A=IRIt что соответствует закону
Джоуля-Ленца Q=I2Rt

Вывод: Количество теплоты электрического
тока равно работе электрического тока.

Q=A

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

Слайд 10

Систематизация знаний

1. В чем проявляется тепловое действие тока?
(В нагревании проводника)
2. Как можно

Систематизация знаний 1. В чем проявляется тепловое действие тока? (В нагревании проводника)
объяснить нагревание проводника с током?
(Движущиеся электроны взаимодействуют с ионами кристаллической
решетки и передают им свою энергию)
3. Какие превращения энергии происходят при протекании тока через проводник?
(Электрическая энергия превращается во внутреннюю)
4. Как по закону Джоуля – Ленца рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике?
(Q=I²Rt)

Слайд 11

Решим задачу

Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 35 Ом, в течении

Решим задачу Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 35 Ом, в
5 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

Дано:
R=35 Ом
t=5 мин
I=5 А
Q= ?

Си
-
300 с
-

Решение:
Q=I2Rt
Q= (5A)2 .35 Ом . 300 с = 262500Дж =
= 262,5 кДж
Ответ: Q=262,5 кДж

Слайд 12

Типовые задачи

«При изучении наук
задачи полезнее правил.»
Исаак Ньютон

Типовые задачи «При изучении наук задачи полезнее правил.» Исаак Ньютон

Слайд 13

Задача №1

При ремонте электроплитки её спираль укоротили в 2 раза. Как

Задача №1 При ремонте электроплитки её спираль укоротили в 2 раза. Как
изменилась мощность электроплитки?
1) Увеличилась в 2 раза
2) Увеличилась в 4 раза
3) Уменьшилась в 2 раза
4) Уменьшилась в 4 раза

Слайд 14

Задача №2

Сопротивление электрического кипятильника 100 Ом. Сила тока в цепи 2 А.

Задача №2 Сопротивление электрического кипятильника 100 Ом. Сила тока в цепи 2
Чему равна работа, совершаемая электрическим током за 5 мин работы кипятильника?
1) 12 Дж 2) 2000 Дж
3) 6000 Дж 4) 120000 Дж
Ответ:

Слайд 15

Задача №3

Задача №3

Слайд 16

Задача №4

Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с

Задача №4 Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с
потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

Слайд 17

Задача №5

Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть

Задача №5 Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть
с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?