Презентация к уроку по теме "Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца"

Тема урока

• Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца

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. Какую работу совершит ток силой 5 А за 2 с при напряжении в цепи 10 В?

(100 Дж)

2. Какие три величины связывают закон Ома?

(I, U, R; сила тока, напряжение, сопротивление.)

3. Как формулируется закон Ома?

(Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.)

4. Что представляет собой электрический ток в металлах?

(Эл-ий Ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов )

5. Какова зависимость силы тока от напряжения?

( Во сколько раз увеличивается напряжение в цепи, во столько же раз увеличивается и сила тока)

6. Как выразить работу тока за некоторое время?

( А=U*I*t )

7. Как рассчитать мощность электрического тока?

(P=U*I)

8. При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока?

(При последовательном соединении)

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?

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

БАТАРЕЯ

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.

I 1 =I 2 =I 3

Q 1 ≠Q 2 ≠Q 3

А

никелин

сталь

медь

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

А

никелин

сталь

медь

Вещество

Медь

Удельное сопротивление

Нагрев проводника

0,017

Сталь

Ом мм 2 /м

слабый

Никелин

0,1

средний

0,42

сильный

Чтобы проводник нагревался сильнее,

он должен обладать большим удельным сопротивлением

Сделаем вывод

От чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

Количество теплоты, которое выделяется при протекании

электрического тока по проводнику, зависит от силы тока

в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

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.

Как записывается закон Джоуля-Ленца

Количество теплоты, выделяемое проводником с током,

равно произведению квадрата силы тока, сопротивления

проводника и времени

Q=I 2 Rt

Q – количество теплоты - [Дж]

I – сила тока – [A]

R – сопротивление – [Ом]

t – время – [c]

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

A=UIt из закона Ома I=U/R следует U=IR

следовательно A=IRIt что соответствует закону

Джоуля-Ленца Q=I 2 Rt

Q=A

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. Какие превращения энергии происходят при протекании тока через проводник?

(Электрическая энергия превращается во внутреннюю)

4. Как по закону Джоуля – Ленца рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике?

(Q=I²Rt)

Решим задачу

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

Дано:

Решение:

Си

R=35 Ом

Q=I 2 Rt

-

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

300 с

t=5 мин

-

I=5 А

= 262,5 кДж

Q= ?

Ответ: Q=262,5 кДж

Типовые задачи по содержательным линиям экзаменационных работ ОГЭ 2016 года

«При изучении наук

задачи полезнее правил.»

Исаак Ньютон

Задача №1

При ремонте электроплитки её спираль укоротили в 2 раза. Как изменилась мощность электроплитки?

• 1) Увеличилась в 2 раза
• 2) Увеличилась в 4 раза
• 3) Уменьшилась в 2 раза
• 4) Уменьшилась в 4 раза

Задача №2

• Сопротивление электрического кипятильника 100 Ом. Сила тока в цепи 2 А. Чему равна работа, совершаемая электрическим током за 5 мин работы кипятильника?

1) 12 Дж 2) 2000 Дж

3) 6000 Дж 4) 120000 Дж

• Ответ:

Задача №3

Задача № 4 (экспериментальное задание )

Используя источник тока (4,5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R2, соберите экспериментальную установку для определения работы электрического поля на резисторе. При помощи реостата установите в цепи силу тока

0,3 А. Определите работу электрического тока за 10 минут

В бланке ответов:

1) Нарисуйте схему электрической цепи;

2) Запишите формулу для расчёта работы электрического тока;

3) Укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,3 А;

4) Запишите значение работы электрического тока.

Задача №5

Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

Задача №6

Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?

Домашнее задание

§53, вопросы на стр. 151, упр. 27(1-3).

Спасибо за урок