Индивидуальный проект: " Исследование закона Джоуля-Ленца"

Тема «Исследования закона Джоуля- Ленца»

Выполнил ученик 8 класса:

Кузнецов Евгений

Возраст: 15 лет

Актуальность: Тема закона Джоуля-Ленца представляет собой важный аспект в области электротехники и физики, описывающий процесс теплопроизводства при прохождении электрического тока через проводник. Этот закон, установленный Джеймсом Джоулем и Эмилием Ленцем в 19 веке, имеет фундаментальное значение для понимания взаимодействия электричества и тепла.

Цель: В результате исследования подтвердить закон Джоуля –Ленца.

Задачи:

-Изучить теорию открытия закона.

-Выяснить, от каких физических величин зависит выделенное количество теплоты, при прохождении тока по проводнику.

-Раскрыть значение закона Джоуля-Ленца для человека.

• Предмет исследования: закон Джоуля Ленца.
• Объект исследования: количество теплоты, выделяемое проводником при протекании в нём постоянного электрического тока.
• Методы исследования: изучения, описания, наблюдения, социальный опрос.

Гипотеза: При прохождении электрического тока по проводнику, проводник нагревается, выделяя количества теплоты, которое зависит от длины проводника, площади поперечного сечения, материала из которого изготовлен проводник, а также от силы тока в цепи.

Альтернативная гипотеза: при прохождении электрического тока по проводнику, проводник нагревается, выделяя количества теплоты, которое не зависит от длины проводника, площади поперечного сечения, материала из которого изготовлен проводник, а также не зависит от силы тока в цепи.

• Оборудование: датчик силы тока, датчик напряжения, датчик температуры.
• Продукт: создание брошюры с целью ознакомления с законом Джоуля –Ленца.

Исторический контекст и открытие закона

1841 год

1847 год

Джеймс Прескотт Джоуль проводит эксперименты, демонстрирующие пропорциональность между количеством выделяемого тепла и квадратом силы тока.

Закон Джоуля-Ленца официально публикуется, объединяя открытия Джоуля и Ленца в единое законодательное положение.

3

2

1

1842 год

Эмиль Ленц формулирует закон, описывающий направление индуцируемого тока в соответствии с правилом Ленца.

Опыт 1 : Проверка закона Джоуля-Ленца.

Вывод : Количество теплоты, отданное проводником примерно равно количеству теплоты, полученному водой.

Опыт 2 : Зависимость количества теплоты от длины проводника

Вывод : Количество теплоты прямо пропорционально длине проводника

Опыт 3 : Зависимость количества теплоты от силы тока

Вывод : Количество теплоты прямо пропорционально силе тока в цепи

Опыт 4 : Зависимость количества теплоты от удельного сопротивления проводника

Вывод : Количество теплоты прямо пропорционально удельному сопротивлению проводника

Применение закона Джоуля-Ленца в электротехнике

1

2

Эффективность передачи энергии

Электрический нагрев

Расчет тепловыделения в нагревательных приборах, таких как электрические плиты, утюги, чайники.

Оценка потерь энергии при передаче электричества по линиям электропередач.

4

Измерение тока и сопротивления

3

Защита от перегрева

Применение закона в приборах для измерения электрических величин.

Использование закона для проектирования предохранителей и автоматических выключателей.

Роль закона Джоуля-Ленца в энергетических процессах

Преобразование энергии

Закон Джоуля-Ленца описывает механизм превращения электрической энергии в тепловую.

Эффективность передачи

Данный закон позволяет рассчитать потери при передаче электроэнергии по линиям.

Энергетические системы

Знание закона необходимо для оптимизации работы и проектирования энергетических систем.

Выводы:

- Я убедился в справедливости закона Джоуля –Ленца.

- Изучил теорию открытия закона.

-Я выяснил, что при прохождении электрического тока по проводнику, проводник нагревается, выделяя количества теплоты, которое зависит от длины проводника, площади поперечного сечения, материала из которого изготовлен проводник, а также от силы тока в цепи.

-Раскрыл значение закона Джоуля-Ленца для человека.

Таким образом, рабочая гипотеза о том, что

при прохождении электрического тока по проводнику, проводник нагревается, выделяя количества теплоты, которое зависит от длины проводника, площади поперечного сечения, материала из которого изготовлен проводник, а также от силы тока в цепи, подтвердилась.