Задачи на закон джоуля ленца
Урок по теме «Закон Джоуля–Ленца. Решение задач». 8-й класс
Разделы: Физика
Тема «Закон Джоуля – Ленца» изучается в школьном курсе физики дважды – в 8 и в 10 классах общеобразовательной школы. Не смотря на это, физическое содержание этого закона усваивается учащимися достаточно формально. В дальнейшем, значительная часть абитуриентов не умеет применять теоретические знания в конкретной ситуации при решении задач.
Настоящая статья – попытка автора построить классический урок решения задач, взглянув на него с практической точки зрения. Значительное место на уроке отводится качественным задачам, которые позволяют значительно глубже усвоить физическое понимание закона, поскольку, не требуя громоздких математических выкладок, концентрируют внимание учащихся на физической сущности явлений, на их взаимосвязи и формах проявления. Урок рассчитан на преподавание физики в 8 классе по программе с углубленным изучением предмета, рассчитанной на 3 часа в неделю.
Поскольку контрольные измерительные материалы ГИА по физике содержат экспериментальное задание, которое выполняется выпускниками с использованием реального лабораторного оборудования, закрепление полученных знаний, их обобщение и систематизацию рекомендуется проводить с использованием средств лаборатории «L-микро» и привлечением компьютера.
Задачи урока:
- повторение закона Джоуля – Ленца, углубление понимания его физической сущности, изучение практического применения этого закона;
- формирование интеллектуальных умений, овладение операциями анализа, сравнения, обобщения;
- развитие самостоятельности и творческого анализа в умственной деятельности; создание познавательной мотивации при постановке экспериментальных задач.
- Какие действия тока вам известны? Какое из этих действий наблюдается в любом случае?
- Как бы вы могли объяснить процесс нагревания проводника с током с точки зрения электронной теории?
- Сформулируйте закон Джоуля – Ленца.
- тепловому,
- химическому,
- магнитному.
- резистор 2 Ом;
- лампа 12 В, 21 Вт;
- ключ;
- медная проволока;
- модуль с зажимами;
- модуль для подключения источника тока;
- источник постоянного тока.
- Перышкин А.В. Физика. Учеб. 8 кл. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2009.
- Мякишев Г.Я., Синяков А.З., Слободсков Б.А. Физика. Электродинамика. 10 – 11кл.: Учеб. Для углубленного изучения физики. – М.:Дрофа, 2012.
- Кирик Л.А. Физика-8. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. – М.: Илекса, 2013.
- Генденштейн Л.Э., Кирик Л.А., Гельфгат И.М. Решение ключевых задач по физике для основной школы. 7-9 классы. – М.: Илекса, 2009.
- Лабковский В.Б. 220 задач по физике с решениями: кн. Для учащихся 10-11 кл. общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2006.
- Аганов А. В., Сафиуллин Р.К., Скворцов А.И., Таюрский Д.А. Физика вокруг нас. Качественные задачи по физике. – Дом педагогики, 1998.
- Савченко Н.Е. Физика. Интенсивный курс подготовки к экзамену. Основные методы решения задач. – М.: Айрис-пресс, 2006.
- освоение знаний о механических, тепловых, электромагнитных и квантовых явлениях; величинах, характеризующих эти явления; законах, которым они подчиняются; методах научного познания природы и формирование на этой основе представлений о физической картине мира;
- овладение умениями проводить наблюдения природных явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, использовать простые измерительные приборы для изучения физических явлений; представлять результаты наблюдений или измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости; применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, принципов действия важнейших технических устройств, для решения физических задач;
- развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей, самостоятельности в приобретении новых знаний при решении физических задач и выполнении экспериментальных исследований с использованием информационных технологий;
- воспитание убежденности в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, уважения к творцам науки и техники; отношения к физике как элементу общечеловеческой культуры;
- применение полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни, для обеспечения безопасности своей жизни, рационального природопользования и охраны окружающей среды.
- Познавательная деятельность:
- использование для познания окружающего мира различных естественно-научных методов: наблюдение, измерение, эксперимент, моделирование;
- формирование умений различать факты, гипотезы, причины, следствия, доказательства, законы, теории;
- овладение адекватными способами решения теоретических и экспериментальных задач.
- Информационно-коммуникативная деятельность:
- владение монологической и диалогической речью, развитие способности понимать точку зрения собеседника и признавать право на иное мнение.
- Рефлексивная деятельность:
- владение навыками контроля и оценки своей деятельности, умением предвидеть возможные результаты своих действий.
Цели урока:
- Образовательные:
- выяснить причины нагревания проводника с током;
- усвоить закона Джоуля Ленца, показать универсальность закона сохранения и превращения энергии.
- Развивающие:
- развитие коммуникативных навыков через разнообразные виды речевой деятельности;
- развитие таких аналитических способностей учащихся, как умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, обобщать познавательные объекты, делать выводы; развития памяти, внимания, воображения.
- Воспитательные: содействовать повышению уровня мотивации на уроках через средства обучения.
- «Лампы накаливания и история их изобретения»
- «Использование теплового действия тока в промышленности и сельском хозяйстве»
- «Джеймс Преснот Джоуль».
Оборудование: ноутбук, мультимедиа-проектор, компьютерная презентация, модели кристаллических решеток, электронагревательные приборы, проводники из разных веществ для демонстрации нагревания электрическим током, источник питания, соединительные провода.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Структура урока:
I. Организационный этап.
II. Мотивация.
III. Актуализация опорных знаний.
IV. Изучение нового материала.
V. Закрепление и обратная связь.
VI.Домашнее задание.I. Организационный этап
Сообщение темы урока, целей и плана урока.
II. Мотивация
Учитель: Тепловое действие тока находит очень широкое применение в быту и промышленности. Как вы думаете, как в быту используется тепловое действие тока?
Ученики: Утюги, кипятильники, электрические чайники, нагреватели, плиты.
Учитель: В промышленности используется в паяльниках, сварочных аппаратах. Российские специалисты г.Петрозаводска, фирма «Карбон-Шунгит» предложили подогрев дороги электрическим током, т.к. соль портит обувь и шины машин. Разработанная ими технология основана на использовании минерала «шунгит». Этот минерал – природный аналог стеклоуглерода имеет несколько разновидностей и обладает ценными свойствами для промышленности и строительства. Для борьбы с зимним оледенением дорог использована хорошая электропроводность шунгита. Он добавляется в асфальт или бетон, к ним подводятся токопроводящие шины и электрический ток пропускается через само дорожное покрытие.
III. Актуализация опорных знаний
Письменная проверочная работа по вариантам.
1. Напряжение на концах электрической цепи 45 В. Какую работу совершит в ней электрический ток в течение 10с при силе тока 0,05 А?
2. По проводнику, к концам которого приложено напряжение 5 В, прошло 100 Кл электричества. Определите работу тока.1. Какую работу совершит ток силой 3 А за 10 мин при напряжении в цепи 15 В?
2. Электрическая лампочка включена в цепь с напряжением 10 В. Током была совершена работа 150 Дж. Какое количество электричества прошло через нить накала лампочки?Фронтальный опрос:
Учитель: Чтобы понять, почему нагревается проводник, нужно вспомнить какая связь между температурой вещества и движением молекул или атомов, из которых оно состоит.
Ученики: Чем быстрее движутся молекулы или атомы, тем выше температура вещества.
Учитель: Каково внутреннее строение металла?
Ученики: Металл состоит из атомов, расположенных в узлах кристаллической решетки, которые совершают колебательные движения. Электроны, оторванные от атомов, свободные. Они хаотично двигаются внутри проводника.
Учитель: Что называется электрическим током?
Ученики: Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц.
Учитель: Условия возникновения тока?
Ученики: Наличие электрического поля и свободных заряженных частиц.
IV. Изучение нового материала
Учитель: Электрический ток нагревает проводник. Это явление всем известно. Объясняется оно тем, что свободные электроны в металлах, перемещаясь под действием электрического поля, взаимодействуют с ионами и атомами вещества проводника и передают им свою энергию. В результате работы электрического тока увеличивается скорость колебаний ионов и атомов и внутренняя энергия проводника увеличивается. Работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи.
Демонстрация:
На опыте с лампой накаливания вы убеждались в том, что накал лампы возрастал при увеличении силы тока. Но нагревание проводников зависит не только от силы тока, но и от сопротивления проводников. Соберем цепь из трех последовательно соединенных проводников разного сопротивления: медного, стального и никелинового. Ток во всех последовательно соединенных проводниках одинаков. Количество выделяющейся теплоты в проводниках разное. Из опыта делаем вывод:
Нагревание проводников зависит от их сопротивления. Чем больше сопротивление проводника, тем большее количество теплоты он выделяет.
Из какого материала нужно изготовлять спирали для лампочек накаливания?
Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали нагревательных элементов?Запишем в тетради:
q – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника
Из формулы I =
, q = It, где I – сила тока, t – время прохождения тока.
Из формулы U =
, A = Uq, где А – работа электрического поля, U – напряжение поля.
Работу тока можно вычислить так: A = UItИз сказанного выше следует, что количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.
Из закона Ома для участка цепи I =
, U = IR, где R – сопротивление проводника.Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что U = IR, получим Q = IRIt, т.е.
Закон Джоуля – Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени протекания тока.
К этому же выводу, но на основании опытов впервые пришли независимо друг от друга английский ученый Джоуль и русский ученый Ленц. Поэтому данный вывод называется законом Джоуля – Ленца.
V. Закрепление и обратная связь
1. В проводнике сопротивлением 2 Ом сила тока 20 А. Какое количество теплоты выделится в проводнике за 1 мин?
Дано: СИ: Формулы: Решение:
I = 20 А Q = I 2 Rt Q = (20 А) 2 * 2 Ом * 60 с = 48000 Дж
R = 2 Ом
t = 1 мин 60 с
Найти:
Q
Ответ: Q = 48 к Дж.2. Электрический паяльник рассчитан на напряжение 12 В силу тока 5 А. Какое количество теплоты выделится в паяльнике за 30 мин работы?
U = 12 В A = UIt Q = 12 В * 5А * 1800с = 108000 Дж
I = 5А Q = A
T = 30 мин 1800 c Q = UIt
Найти:
Q
Ответ: Q = 108 кДж.3. Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике увеличить в 2 раза?
4. Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике уменьшить в 4 раза?
VI. Домашнее задание
Прочитать параграф 53, ответить на вопросы на стр.125, письменно выполнить упражнение 27. Желающие могут подготовить доклады к следующему уроку по темам:
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–ЛенцаМодульная технология. 8-й класс
В настоящее время очень много говорят о том, что наша система образования не отвечает современным требованиям. Подготовка выпускников оставляет желать лучшего. Учащиеся тяжело ориентируются в меняющихся ситуациях, не могут самостоятельно приобретать знания и применять их на практике, не умеют грамотно работать с информацией и т.д. Решение этих проблем возможно через личностно-ориентированные технологии обучения, одной из которых является модульная технология.
Сущность модульной технологии состоит в том, что взаимодействие педагога и обучающегося в учебном процессе осуществляется на принципиально новой основе: с помощью учебных элементов (модулей) обеспечивается осознанное самостоятельное достижение обучающимися определённого уровня подготовки. Учащийся полностью самостоятельно работает над предложенной ему индивидуальной программой, включающей в себя целевой план действий, информацию и методическое руководство по достижению поставленных дидактических целей. Успешность модульного обучения предопределяется соблюдением паритетных взаимоотношений между педагогом и учащимися. Принцип такого обучения выражает прежде всего его целенаправленность, способствующую формированию мотивации в обучении. Использовать модульную технологию можно как при изучении новых тем, которые учащиеся способны освоить самостоятельно (материал основан на ранее изученном), так и при закреплении, обобщении и систематизации изученного. Учитель на этих уроках выполняет роль консультанта, корректирует и направляет работу ученика. Все эти условия являются благотворной почвой для развития у учащихся способностей использовать имеющиеся знания в новых ситуациях. Модульное обучение обеспечивает самостоятельность приобретения дополнительных знаний к уже известным и их перенос в новые условия, ученик учится самостоятельно организовывать усвоение нового материала.
Модульный урок позволяет решить задачу дифференциации, способствует осознанному подходу к обучению, даёт возможность сориентироваться в предложенном материале и выбрать уровень изучения по своим знаниям, а также формирует стремление к освоению более сложного материала темы.
Рассмотрим примерную логическую структуру содержания урока по модульной технологии.
Хотя модульный урок требует большой затраты времени на подготовку (обдумывание темы и хода урока, подбор материала, оформление урока), работа учителя во время урока облегчается. Кроме того, в процессе такой систематической работы происходит накопление материала, что ведёт к уменьшению времени подготовки в дальнейшем.
Рассмотрим, как можно использовать данную технологию, на примере представленного урока физики. Этот урок стоит в конце темы «Электрические явления», материал не сложен для самостоятельного изучения, т.к. у учащихся к этому времени уже имеется багаж знаний по теме и отработан навык решения задач.
Логическая структура урока по модульной технологии может выглядеть так.
1. Постановка целей урока.
2. Повторение изученного по теме (входной контроль). Первые 5–7 мин можно посвятить проверке качества усвоения материала, для чего дать письменную работу по карточкам с разноуровневыми заданиями или провести устный опрос.
3. Изучение теоретического материала по новой теме. Самостоятельная работа учащихся с использованием учебника и карты учащегося.
4. Закрепление материала. Ответы на вопросы и решение задач.
5. Самопроверка. Решение задач.
6. Осмысление. Ученик возвращается к целям, поставленным в начале урока.
7. Экспертный контроль. Ответы на вопросы учителя, небольшая проверочная работа.
Например (в четырёх вариантах):
Карта учащегося
Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–Ленца
fiz.1september.ru
Смотрите так же:
I. Проверка домашнего задания, повторение пройденного
Урок начинается с проверки домашнего задания по теме: «Соединения проводников».
На дом учащимся было предложено домашнее задание :
Найти распределение токов и напряжений в цепи, если известно, что на резисторе R4 выделяется мощность 20 Вт, а на резисторе R3 в 5 раз меньше, R1 = 40 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 4 Ом, R5 = 12 Ом, R6 = 8 Ом, R7 = 4 Ом.
Актуализация момента осуществляется по следующим вопросам :
Учитель кратко подводит итог пройденного накануне.
О наличии электрического тока в цепи мы можем судить по действиям тока:
Магнитное действие тока в отличие от теплового и химического действия является основным, так как оно сопровождает ток всегда, без каких-либо исключений. Химическое действие имеет место лишь при прохождении тока через растворы и расплавы электролитов, а нагревание током отсутствует при прохождении тока через сверхпроводники.
Итак, если единственным результатом прохождения электрического тока по проводнику является только нагревание проводника, то работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником, т.е. справедливы соотношения :
Q = I 2 R t (1) Q = U 2 /R t (2)
Если же на участке цепи часть электрической энергии превращается механическую или химическую, то количество теплоты нужно находить только по формуле (1). [2]
Таким образом, допуская справедливость обеих формул, мы приходим к противоречию: количество тепла, выделяющееся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, одновременно и прямо пропорционально, и обратно пропорционально сопротивлению участка цепи R! Учащимся предлагается объяснить противоречие. [6]
Ответ: Обе формулы тождественны, т.к. U = I R. При последовательном соединении двух проводников количество теплоты, выделяемое в них пропорционально их сопротивлениям, т.к. при одной силе тока количество теплоты будет зависеть от напряжения, а U прямо пропорционально R. При параллельном соединении двух проводников количество теплоты обратно пропорционально их сопротивлениям, т.к. при одинаковом напряжении сила тока больше у проводника с меньшим сопротивлением.
II. Формирование знаний, умений, навыков
Учитель обращает внимание на практическую сторону этого закона. Тепловое действие тока используют в различных электронагревательных приборах и установках. В домашних условиях применяют электрические плитки, утюги, чайники, кипятильники. В промышленности используют для выплавки металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, инкубаторы, сушат зерно.
Рассмотрим устройство лампы накаливания . Основной частью современной лампы накаливания является спираль из тонкой вольфрамовой проволоки 2. Спираль помещают в стеклянную колбу 1, из которой выкачивают воздух, чтобы спираль не перегорела. Чтобы предотвратить испарение вольфрама, лампы наполняют азотом, иногда инертными газами – криптоном и аргоном. Молекулы газа препятствуют выходу частиц вольфрама из нити. Концы спирали приварены к двум проволокам 5, которые проходят через стеклянный баллон и припаяны к металлическим частям цоколя 7 лампы: одна к винтовой нарезке, а другая к изолированному от нарезки основанию цоколя 9.
Для углубления учебной проблемы переходят к решению задач.
Задача 1
Две электрические лампы, мощности которых 60 Вт и 100 Вт, рассчитаны на одно и то же напряжение. Сравните длины нитей накала обеих ламп, если их диаметры одинаковы.
Ответ: Мощность равна U 2 /R. Поэтому у лампы 100 Вт сопротивление нити накала меньше. Следовательно, ее нить короче, чем у лампы 60 Вт. [4]
Задача 2
Из-за испарения и распыления материала с поверхности нити накала лампы нить становится тоньше. Как это отражается на потребляемой мощности? [6]
Ответ: Уменьшается.
Основной частью нагревательных электроприборов является нагревательный элемент, который представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный выдерживать, не разрушаясь, нагревание до высокой температуры (1000-1200°C) Для изготовления нагревательного элемента чаще применяется нихром с удельным сопротивлением почти в 70 раз большим, чем удельное сопротивление меди.
Задача 3
Почему спирали электронагревательных приборов делают из материала с большим удельным сопротивлением? Спираль нагревательного прибора – рефлектора при помощи шнура и вилки соединяется с розеткой. Шнур состоит из проводов, подводящих ток к спирали, покрытых изоляцией. Спираль и провода соединены последовательно. Как распределяется подаваемое от сети напряжение между проводами и спиралью? Почему спираль раскаляется, а провода практически не нагреваются? Какими особенностями устройства спирали и проводов достигается эта разница? [6]
Задача 4
В каком из двух резисторов мощность тока больше при последовательном (см. рис. 2а) и параллельном (см. рис. 2б) соединении? Во сколько раз больше, если сопротивления резисторов R1 = 10 Ом и R2 = 100 Ом? [4]
Ответ: а) Во втором в 10 раз; б) В первом в 10 раз. При последовательном соединении сила тока в обоих резисторах одинакова. Из формулы P = I 2 R следует, что при последовательном соединении мощность тока в резисторе прямо пропорциональна его сопротивлению. При параллельном соединении сила тока в резисторах неодинакова, поэтому использовать формулу P = I 2 R нецелесообразно. В этом случае на всех резисторах одно и то же напряжение, поэтому целесообразно воспользоваться формулой P = U 2 /R. Из нее следует, что при параллельном соединении мощность тока в резисторе обратно пропорциональна его сопротивлению.
Задача 5
На двух лампочках написано «220 В, 60 Вт» и «220 В, 40 Вт». В какой из них будет меньше мощность тока, если обе лампы включить в сеть последовательно? Какова мощность тока в каждой из лампочек при последовательном включении, если напряжение в сети равно 220 В? [4]
Ответ: В соответствии с формулой P = U 2 /R меньшее сопротивление имеет лампочка, рассчитанная на большую мощность, т.е. на 60 Вт. Пользоваться формулой P = U 2 /R для сравнения мощностей при последовательном включении лампочек нецелесообразно: ведь напряжения на лампочках в этом случае различны. При последовательном соединении одинакова сила тока в обеих лампочках, поэтому лучше воспользоваться формулой P = I 2 R, из которой следует: меньшая мощность тока при последовательном включении будет в той лампе, у которой сопротивление меньше (т.е. рассчитанной на мощность 60 Вт).
Решение следующей задачи лучше продемонстрировать экспериментально для большей наглядности.
Задача 6
Последовательно с электрическим звонком включена лампа мощностью 60 Вт. Звонок работает тихо. В вашем распоряжении две лампы мощностью 25 и 100 Вт. Какой из них нужно заменить 60-ваттную лампу, чтобы усилить звук? [5]
Обычно сразу, не задумываясь, учащиеся предлагают неправильный ответ – лампой на 25 Вт. Эксперимент позволяет выбрать единственно правильное решение.
Ответ: Для усиления звука нужно увеличить силу тока в катушке звонка, а для этого уменьшить сопротивление цепи. Сделать это можно, заменив 60-ваттную лампу на ту, которая имеет меньшее сопротивление. Из формулы мощности P = U 2 /R следует, что 100-ваттная лампа имеет меньшее сопротивление (ведь числитель одинаковый). Ее и нужно установить.
Задача 7
Электрический чайник имеет две обмотки. При включении одной из них вода закипает через t1 = 12 мин, при включении другой – через t2 = 24 мин. Через какое время закипит вода в чайнике, если включить обе обмотки параллельно? Последовательно? Теплообмен с воздухом не учитывайте. [4]
Ответ: При решении задачи мы предполагали, что необходимое количество теплоты во всех случаях одинаково. На самом деле теплопередача от чайника к окружающему воздуху достаточно велика. Потери теплоты тем больше, чем медленнее происходит нагревание. Поэтому они максимальны при последовательном включении и минимальны при параллельном. tпосл > 36 мин, tпарал называется соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи. Сопротивление цепи при коротком замыкании не значительно, поэтому в цепи возникает большая сила тока, провода при этом могут сильно накалиться и стать причиной пожара. Чтобы избежать этого, в сеть включают предохранители . Назначение предохранителя – сразу отключить линию в случае, если сила тока окажется больше допустимой. Главная часть предохранителя – проволочка из легкоплавкого металла (например, свинца). Свинцовая проволочка в предохранителе является частью общей цепи. Толщина свинцовой проволочки рассчитана так, что она выдерживает определенную силу тока. Такие предохранители с плавящимся проводником, называются плавкими предохранителями.
Демонстрация действия плавкого предохранителя проводится на оборудовании лаборатории «L-микро».
Цель опыта: продемонстрировать действие плавкого предохранителя.
Оборудование:
Соберите на стенде электрическую цепь, схема которой показана на рис.3.
Роль плавкого предохранителя в эксперименте выполняет медная проволока диаметром 0,16 мм и длиной 12 см. Проволочка укрепляется в зажимах, смонтированных на одном из модулей. Концы проволочки необходимо тщательно зачистить. Резистор вначале остается неподключенным. На выходе выпрямителя устанавливается напряжение 10 В.
Перед проведением эксперимента напомните ученикам, что все источники питания, в том числе и электрическая сеть, рассчитаны на определенную мощность нагрузки, или, иными словами имеют максимальную силу тока, при которой эксплуатация источника питания или сети безопасна. Плавкие предохранители служат для отключения всех устройств, которые включены в сеть, если сила тока в электрической цепи превысит допустимое значение. Увеличение силы тока может произойти из-за короткого замыкания или включения слишком мощных потребителей электроэнергии.
Продемонстрируйте учащимся срабатывание предохранителя при включении слишком мощной нагрузки. Замкните ключ и покажите, что лампа является нормальной нагрузкой для собранной цепи и горит неограниченно долго. Затем попытайтесь подключить к работающей цепи дополнительный потребитель электроэнергии – проволочный резистор. Сразу после подключения параллельно лампе резистора проволочка, имитирующая плавкий предохранитель, ярко вспыхивает, и перегорает, в результате чего цепь обесточивается.
После этого продемонстрируйте действие предохранителя при коротком замыкании. Выключите источник питания. Измените схему установки как показано на рис.4.
Вставьте в зажимы новую проволочку диаметром 0,16 мм. Ключ подключите параллельно лампе и оставьте разомкнутым.
Включите источник питания и продемонстрируйте свечение лампы. Замкните ключ. Проволочка мгновенно перегорит, поскольку сопротивление цепи при замыкании ключа резко уменьшилось, (произошло короткое замыкание), и сила тока превысила допустимое значение.
Задача 8
Можно ли на место перегоревшего предохранителя вставить толстую проволоку или пучок медных проволок («жучок»)? Почему? [4]
Ответ: Недопустимо. Медная проволока имеет малое удельное сопротивление и поэтому может выдержать большой ток, превосходящий нормальную нагрузку в сети. В случае короткого замыкания такая проволока может не расплавиться, цепь не разорвется, а накалившаяся проводка может вызвать пожар.
IV. Подведение итогов. Домашнее задание :
§§ 54, 55, [1], задачи стр.79 №№ 3, 7, [3].
Список литературы
Решение задач по теме «Работа и мощность тока. Закон Джоуля Ленца»
Главная > Решение
Практическое занятие № 3
Решение задач по теме «Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца»
Цель: научиться применять формулы и законы изученной темы для решения задач, научиться оценивать реальность полученных результатов.
Теоретическое обоснование работы:
I=U/R – закон Ома для участка цепи;
I=E/(R+r) – закон Ома для замкнутой цепи;
R=ρ·l/S- сопротивление цилиндрического проводника;
A=I·U·∆t – работа тока;
Q=I 2 ·R·∆t – закон Джоуля – Ленца;
P=I·U – мощность тока.
Примеры решения качественных и расчетных задач:
1). В каком из двух резисторов мощность тока больше при последовательном (см. рис. а) и параллельном (см. рис. б) соединении? R1 2 ·R следует, что при последовательном соединении мощность тока в резисторе прямо пропорциональна его сопротивлению. При параллельном соединении сила тока в резисторах не одинакова, поэтому использовать формулу P=I 2 ·R нецелесообразно. В этом случае на всех резисторах одно и то же напряжение, поэтому целесообразно воспользоваться формулой P=U 2 /R. Из нее следует, что при параллельном соединении мощность тока в резисторе обратно пропорциональна его сопротивлению.
Ответ. а). Во втором; б). В первом.
2). Две электрические лампы, мощности которых 60 Вт и 100 Вт, рассчитаны на одно и то же напряжение. Сравните длины нитей накала обеих ламп, если их диаметры одинаковы.
Решение. Мощность равна P=U 2 /R. Поэтому у лампы 100 Вт сопротивление нити накала меньше. Следовательно, ее нить короче, чем у лампы в 60 Вт.
3
). Рассчитайте количество теплоты, которое выделит за 5 минут проволочная спираль сопротивлением 50 Ом, если сила тока 1,5 А.
Дано: СИ Решение
R = 50 Ом Q = I 2 ·R·∆t = 1,5 2 ·50·300 = 33750 (Дж)
Найти: Ответ: Q = 33750 Дж
4). Определите сопротивление нити накала лампочки, имеющей номинальную мощность 100 Вт, включенной в сеть с напряжением 220 В.
Дано: Решение
Р = 100 Вт Используя формулы P = I·U, I = U/R, получаем формулу для
U = 220 В вычисления мощности P = U 2 /R.
Найти: Выражаем из этой формулы сопротивление R = U 2 /P.
R R = 220 2 /100 = 484 (Ом)
Ответ: R = 484 Ом
З
адачи для самостоятельного решения:
1). Комната освещена с помощью елочной гирлянды, состоящей из 35 электрических лампочек, соединенных последовательно и питаемых от городской сети. После того как одна лампочка перегорела, оставшиеся 34 лампочки снова соединили последовательно и включили в сеть. Когда в комнате светлее: при 35 или при 34 лампочках?
2) Можно ли на место перегоревшего предохранителя вставить пучок медных проволок («жучок»)? Ответ обосновать.
3). Определите сопротивление электрического паяльника, потребляющего ток мощностью 300 Вт от сети напряжением 220 В.
4). Электродвигатель, включенный в сеть, работал 2 ч. Расход энергии при этом составил 1600 кДж. Определите мощность электродвигателя.
5). Нагреватель из нихромовой проволоки (ρ = 110·10 -8 Ом·м) длиной 5 м и диаметром
0,25 мм включается в сеть постоянного тока напряжением 110 В. Определите мощность нагревателя.
gigabaza.ru
Урок физики по теме «Закон Джоуля–Ленца»
Физика как наука о наиболее общих законах природы, выступая в качестве учебного предмета в школе, вносит существенный вклад в систему знаний об окружающем мире. Она раскрывает роль науки в экономическом и культурном развитии общества, способствует формированию современного научного мировоззрения. Для решения задач формирования основ научного мировоззрения, развития интеллектуальных способностей и познавательных интересов школьников в процессе изучения физики основное внимание следует уделять не передаче суммы готовых знаний, а знакомству с методами научного познания окружающего мира, постановке проблем, требующих от учащихся самостоятельной деятельности по их разрешению.
Физика вооружает школьника научным методом познания, позволяющим получать объективные знания об окружающем мире.
Знание физических законов необходимо для изучения химии, биологии, физической географии, технологии, ОБЖ.
Изучение физики направлено на достижение следующих целей:
Приоритетами являются: