Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–Ленца

Задачи урока:

осмыслить применение изученных
физических величин и связывающих их величин.

Цели урока:

  • Учащиеся должны усвоить, что количество
    теплоты, выделяемое проводником с током, равно
    произведению квадрата силы тока, сопротивления
    проводника и времени Q=I?Rt;
  • Учащиеся должны научиться решать задачи на
    нахождение количества теплоты в конкретных
    ситуациях;
  • Закрепление у учащихся навыков решения задач
    расчётных, качественных
  • и экспериментальных;
  • Формирование у учащихся добросовестного
    отношения к труду, положительного
  • отношения к знаниям, воспитание
    дисциплинированности, эстетических взглядов.
  • Ход урока

    Актуализация знаний. Опрос фронтальный.

    Опрос.

    1. Какие три величины связывает 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. Как записывается формула закона Ома?

    I=U/R.

    4. Единицы измерения физических величин,
    входящих в закон Ома.

    Ампер, Вольт, Ом.

    5. Как выразить работу тока за некоторое время?

    A=U*I*t.

    6. Что называют мощностью?

    Чтобы найти среднюю мощность электрического
    тока, надо его работу разделить на время P=A/t.

    7. Как рассчитать мощность?

    P=U*I.

    8. Что принимают за единицу мощности?

    За единицу измерения мощности принят 1 Вт,
    равный 1 Дж/с, 1 Вт=1Дж/с.

    9. Какое соединение проводников называют
    последовательным?

    10. Какая величина одинакова для всех
    проводников, соединённых последовательно?

    Сила тока, I=I1=I2=In

    11. Как найти общее сопротивление цепи, зная
    сопротивление отдельных проводников, при
    последовательном соединении?

    R=R1+R2+:+Rn.

    12. Как найти напряжение участка цепи,
    состоящего из последовательно соединённых
    проводников, зная напряжение на каждом из них?

    U=U1+U2+:+Un.

    13. Какое соединение проводников называют
    параллельным?

    14. Какая величина одинакова для всех
    проводников, соединённых параллельно?

    Напряжение, U=U1=U2=Un.

    15. Как найти общее сопротивление цепи, зная
    сопротивление отдельных проводников, при
    параллельном соединении?

    R=R1*R2*Rn/ (R1+R2+Rn).

    16. Как найти силу тока на участке цепи при
    параллельном соединении?

    I=I1+I2+In.

    17. Электрическим током называется:

    упорядоченное движение свободных электронов.

    18. Формула для расчёта сопротивления
    проводника?

    R=?*l/s.

    19. Амперметр включается в цепь :

    последовательно.

    20. Все потребители находятся под одним и тем же
    напряжением при :

    параллельном соединении.

    21. Отгадайте загадку.

    Очень строгий контролёр со стены глядит в упор,
    Смотрит, не моргает. Стоит только свет зажечь,
    Или включить в розетку печь -
    Всё на ус мотает. (Электросчётчик).

    А что мотает на «ус» электросчётчик?

    Расход электрической энергии.

    Демонстрация эксперимента.

    Определение мощности электрической лампочки.

    P=U*I.

    A=U*I*t=2,6В*1,4А*240с=873,6 Дж.

    Q=c*m*(t2-t1) =4200Дж/ (кг*0С)*0,1кг*20С=840
    Дж.

    Упражнение 27(2) из [1].

    Вопрос: С какой целью провода в местах
    соединения не просто скручивают, но ещё и
    спаивают? Ответ обоснуйте.

    Сила тока в обоих проводах одинакова, так как
    проводники соединены последовательно.



    Если место контакта двух проводников не будет
    спаяно, то его сопротивление будет достаточно
    большое по сравнению с сопротивлением самих
    проводников. Тогда в месте будет выделяться
    наибольшее количество теплоты. Это приведёт к
    расплавлению места контакта двух проводников и
    размыканию электрической цепи.

    Формулировка закона Джоуля — Ленца.

    Q=I2*R*t

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

    Организация самостоятельной деятельности
    учащихся.

    Тест.

    I вариант.

    1. Как изменится количество теплоты, выделяемое
    проводником с током, если силу тока в проводнике
    увеличить в 2 раза?

    А. Увеличится в 2 раза. Б. Уменьшится в 2 раза. В.
    Увеличится в 4 раза.

    Ответ.

    По закону Джоуля — Ленца Q=I2*R*t,
    следовательно увеличится в 4 раза.

    В. Увеличится в 4 раз.

    2. Какое количество теплоты выделит за 30 минут
    проволочная спираль сопротивлением 20 Ом, если
    сила тока в цепи 2А?

    А. 144000 Дж. Б. 28800 Дж. В. 1440 Дж.


    Дано:

    R=20 Ом

    I=2 A

    t=30 мин=1800 с

    Решение:

    По закону Джоуля -
    Ленца

    Q=I2*R*t

    Вычисление:

    Q=42*20*1800=144000 Дж.

    Q-?

    Ответ.

    А. 144000Дж.

    3. Медная и нихромовая проволоки, имеющие
    одинаковые размеры, соединены параллельно и
    подключены к источнику тока. Какая из них выделит
    при этом большее количество теплоты?

    А. Нихромовая. Б. Медная. В. Одинаково.

    Ответ.

    Б. Медная.

    II вариант.

    1. Как изменится количество теплоты, выделяемое
    проводником с током, если силу тока уменьшить в 4
    раза?

    А. Уменьшится в 2 раза. Б. Уменьшится в 16 раз. В.
    Увеличится в 4 раза.

    Ответ.

    По закону Джоуля — Ленца Q=I2*R*t,
    следовательно уменьшится в 16 раз.

    Б. Уменьшится в 16 раз.

    2. В электрической печи при напряжении 220 В сила
    тока 30 А. какое количество теплоты выделит печь
    за 10 минут?

    А. 40000 Дж. Б. 39600 Дж. В. 3960000 Дж.


    Дано:

    U=220 В

    I=30 А

    t=10 мин=600 с

    Решение:

    Q=I2*R*t

    Q=U*I*t

    Вычисление:

    Q=302*220*600=3960000
    Дж.

    Q-?

    Ответ.

    3960000 Дж.

    3. Никелиновая и стальная проволоки, имеющие
    одинаковые размеры, соединены последовательно и
    подключены к источнику тока. Какая из них выделит
    при этом большее количество теплоты.

    А. Никелиновая. Б. Стальная. В. Одинаково.

    Ответ.

    Никелиновая.

    Дополнительное задание.

    Задачи из [2].

    № 1449


    Дано:

    t=5 c

    I=2 А

    R=25 Ом

    Решение:

    Q=I2*R*t

    Вычисление:

    Q=42*25*5=500 Дж.

    Q-?

    Ответ.

    500 Дж.

    №1451


    Дано:

    R=55 Ом

    U=127 В

    t1=60 c

    t2=1800 c

    Решение:

    Q=(U2/R)*t

    Вычисление:

    Q1= (1629/55)*60=17595
    Дж.

    Q2=(1629/55)*1800=55313 Дж.

    Q1-?

    Q2-?

    Домашнее задание.

    Параграф 53, упр.27 (1, 3) из [1].

    Список литературы:

  • Учебник «Физика», 8 класс. А.В. Пёрышкин.
  • «Сборник задач по физике». В.И. Лукашик.



  • Следующий: