Презентация на тему «Нагревание проводников электрическим током»

Нагревание проводников электрическим током

Закон Джоуля-Ленца

U=IR

Q=A

A=UIt

Q=I2Rt

А=irit

Цель урока

1. Объяснить явление нагревания проводников электрическим током;

2. Установить зависимость выделяющейся 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.

Актуализация знаний

1.Какие три величины связывают закон Ома? (I, U, R; сила тока, напряжение, сопротивление.) 2. Как формулируется закон Ома? (Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.) 3. Что представляет собой электрический ток в металлах? (Эл-ий Ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов ) 4. Как выразить работу тока за некоторое время? ( А=U*I*t ) 5. Назовите единицу работы тока (Дж) 6. Какую работу совершит ток силой 5 А за 2 с при напряжении в цепи 10 В? (100 Дж) 7. Как рассчитать мощность электрического тока? (P=U*I) 8. Назовите единицу мощности тока? (Вт, кВт)

1 вариант 1. В 2. б 3. Б 4. Г 2 вариант Г г А В

Потребители электрического тока

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

Почему же проводники нагреваются

Батарея

Рассмотрим на примере движении одного электрона по проводнику

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 его температура. А это и значит что, проводник нагревается

I1=I2=I3

Q1?Q2?Q3

А

От каких величин зависит нагревание проводника?

Многочисленные опыты показывают, что чем больше сила 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.

Никелин

Медь

Сталь

А

Следовательно количество теплоты зависит не только от силы тока, но и от того, из какого вещества изготовлен проводник. Точнее - от электрического сопротивления проводника (R)

Медь

0,017

Слабый

Сталь

0,1

Средний

Никелин

0,42

Сильный

Чтобы проводник нагревался сильнее, он должен обладать большим удельным сопротивлением

Вещество

Удельное сопротивление Ом мм2/м

Нагрев проводника

Никелин

Медь

Сталь

Сделаем вывод

От чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

Количество теплоты, которое выделяет проводник с током, зависит от силы тока, сопротивления проводника и времени протекания тока.

Закон определяющий тепловое действие тока. ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА

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.

Q=A

Q=I2Rt

Как записывается закон Джоуля-Ленца

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

Q – количество теплоты - [Дж] I – сила тока – [A] R – сопротивление – [Ом] t – время – [c]

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

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

Вывод: Количество теплоты электрического тока равно работе электрического тока.

Систематизация знаний

1. В чем проявляется тепловое действие тока? (В нагревании проводника) 2. Как можно объяснить нагревание проводника с током? (Движущиеся электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решетки и передают им свою энергию) 3. Почему же не греется электропроводка, соединяющая лампу и розетку? (Проводка греется, но слабо, так как ее сопротивление намного меньше сопротивления лампы.) 4. Как по закону Джоуля – Ленца рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике? (Q=I?Rt)

Решим задачу

Си - 300 с -

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

Дано: R=35 Ом t=5 мин I=5 А Q= ?

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

Спасибо за урок

Домашнее задание

§53 вопр., Выуч.Опред., Упр. 27(1),

Обобщенный план изучения физических законов

Когда и кем был открыт и сформулирован закон; Связь между какими явлениями или величинами выражает закон; Формулировка закона; Математическое выражение закона; Опыты, подтверждающие справедливость закона; Объяснение закона на основании современных научных теорий; Примеры использования закона на практике;

Обобщенный план изучения физических законов

Когда и кем был открыт и сформулирован закон; Связь между какими явлениями или величинами выражает закон; Формулировка закона; Математическое выражение закона; Опыты, подтверждающие справедливость закона; Объяснение закона на основании современных научных теорий; Примеры использования закона на практике;