Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца.

8 класс

Тема урока: закон Джоуля - Ленца.

Цель урока: сформировать знания о законе Джоуля - Ленца.

Метапредметные результаты: применяет алгоритм познавательного действия «подведение объекта под понятие».

Личностные результаты: готовность и способность вести диалог с другими детьми при формулировке алгоритма «подведения объекта под понятие».

Предметные результаты: сформированы знания о величине «давление».

1) Формулирование темы и цели урока::

- формулирование проблемы и темы урока на основе представленного оборудования;

Продолжаем изучать электрические явления, и предлагаю вам рассмотреть различные электрические приборы и найти лишний.

- возникают сложности с выделение основания для выбора (электронагревательный прибор);

- на столе горит лампа;

- «почему процесс горения лампы с точки зрения физики возможен?»;

- «если оставить светиться лампу на некоторый промежуток времени, а затем после отключения ключа, потрогав лампу руками , что мы обнаружим?»;

- лампа нагрелась; какое действие тока мы наблюдаем? (тепловое);

- тепловое действие тока широко применяется в быту и промышленности, в каких из представленных приборов применяется тепловое действие тока?

-какова причина нагревание части представленных приборов? (прохождение электрического тока);

- сформулируйте тему нашего урока «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца.»

Цели 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; 

Для начала вспомним:

2) Актуализация знаний. Фронтальный опрос.

1. Что называют электрическим током? (Упорядоченное движение заряженных частиц)

2. Что представляет собой электрический ток в металлах? (Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов)

3) Изучение нового материала:

- почему же проводник нагревается? (рассмотреть на модели проводника с движущимися электронами);

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.

- на основе закона сохранения энергии A = Q ;

- Как рассчитать работу поля по перемещению заряда в проводнике?

А = IUt

• Какие параметры электрической цепи могут повлиять на количество теплоты выделенной в проводнике при прохождении тока по проводнику? Как могут повлиять?

• Эксперимент по группам

1группа

Выявляет ли сила тока на количество теплоты, выделенной в проводнике при прохождении электрического тока.

Условие эксперимента: сопротивление сохраняется , но изменяется сила тока.

2 группа

Выявить зависимость количество теплоты, выделенной в проводнике в зависимости от сопротивления проводника.

Условие эксперимента: Сила тока сохраняется, но изменяется сопротивление проводника.

- публикация результатов исследований;

- формулировка выводов :

Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

- историческая справка::

Закон определяющий тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца.

Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889 гг.) - английский физик.

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) - русский физик.

Один из основоположников электротехники. С его именем связано открытие закона определяющего тепловые действия тока, и закона, определяющего направление индукционного тока.

- Вывод закона Джоуля – Ленца

А = IUt

A = Q

Q = IUt , U = IR - закон Ома, Q = I*I*R*t, Q = I²Rt

где Q – выделившееся количество теплоты в Джоулях,

R – сопротивление в Омах,

I – сила тока в Амперах,

t – время в секундах.

4) Первичное закрепление знаний:

Решим задачу

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

5) Рефлексия:

сегодня я узнал...

было трудно…

я понял, что…

я научился…

я смог…

было интересно узнать, что…

меня удивило…

6) Итог урока:

- для каких явлений применяется закон Джоуля-Ленца?

-от каких параметров электрической цепи зависит количество теплоты выделяемой в проводнике.

Д/З § 53 прочитать, ответить на вопросы, выучить формулы и закон Джоуля-Ленца. Упражнение 27 (№1, №2 – устно)

Задание для группы №1

1Цель эксперимента: выявить, влияет ли сила тока на количество теплоты, выделенной в проводнике при прохождении электрического тока.

Условие эксперимента: сопротивление сохраняется , но изменяется сила тока.

2 Собрать по схеме электрическую цепь

3 С помощью приборов (амперметра и вольтметра ) определить силу тока и напряжение, рассчитать количество теплоты по формуле

Q=A. A= I*U*t . t= 10c

4 С помощью реостата изменить силу тока и выполнить пункт задания №3 с новыми данными.

А

V

Задание для группы №2

Цель эксперимента: выявить зависимость количества теплоты, выделенной в проводнике от сопротивления проводника.

Условие эксперимента: сила тока сохраняется, но изменяется сопротивление проводника.

2 Собрать по схеме электрическую цепь

3 С помощью приборов (амперметра и вольтметра ) определить силу тока и напряжение для первого резистора, рассчитать количество теплоты по формуле

Q=A. A= I*U*t . t= 10c

4. С помощью приборов (амперметра и вольтметра ) определить силу тока и напряжение для второго резистора, рассчитать количество теплоты по формуле

Q=A. A= I*U*t . t= 10c

A

Потребители электрического тока

Тема урока: «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца».

Модель строения металлического проводника

Электрическая проводимость металлов обусловлена наличием свободных электронов.

Электрон, несущий на себе отрицательный заряд

Ион металла, несущий на себе положительный заряд

От каких параметров электрической цепи зависит количество теплоты, выделяемое в проводнике, при прохождении электрического тока?

Гипотеза 1

Гипотеза 2

• Количество теплоты зависит от сопротивления проводника.

• Количество теплоты зависит от силы тока в электрической цепи.

Закон Джоуля-Ленца

Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889 гг.) - английский физик.

Джеймс Прескотт Джоуль (1 Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889 гг.) - английский физик. 889 гг.) - английский физик Установил закон определяющий тепловое действие

электрического тока.

Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865) - русский физик.

Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865) - русский физик.

Один из основоположников электротехники. С его именем связано открытие закона определяющего тепловые действия тока.

Вывод закона Джоуля - Ленца

A = Q

А = IUt

Работа тока

U = IR

Q = IUt

Количество теплоты

Q = I²Rt

Q = I * I*R *t

Единица измерения теплоты в СИ: Джоуль

Решим задачу

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

Дано:

R=35 Ом

t=5 мин

I= 5 А

Q= ?

Си

-

300 с

-

Решение:

Q=I 2 Rt

Q= (5A) 2 . 35 Ом . 300 с = 262500Дж =

= 262,5 кДж

Ответ: Q= 262,5 кДж

Итог урока:

- для каких явлений применяется закон Джоуля-Ленца?

- от каких параметров электрической цепи зависит количество теплоты, выделяемое в проводнике, при прохождении электрического тока?

Домашнее задание

• Параграф
• Сообщение «Применение теплового действия тока в биологии и химии»