Закон Джоуля-Ленца и его применение
Раздел ОГЭ по физике: 3.9.Закон Джоуля-Ленца
Раздел ЕГЭ по физике: 3.2.8. Работа электрического тока. Закон Джоуля–Ленца
Рассмотрим Закон Джоуля-Ленца и его применение.
При прохождении электрического тока по проводнику он нагревается. Это происходит потому, что перемещающиеся под действием электрического поля свободные электроны в металлах и ионы в растворах электролитов сталкиваются с молекулами или атомами проводников и передают им свою энергию. Таким образом, при совершении током работы увеличивается внутренняя энергия проводника, в нём выделяется некоторое количество теплоты, равное работе тока, и проводник нагревается: Q = А или Q = IUt. Учитывая, что U = IR, в результате получаем формулу:
Q = I2Rt , где
Q — количество выделяемой теплоты (в Джоулях)
I — сила тока (в Амперах)
R — сопротивление проводника (в Омах)
t — время прохождения (в секундах)
♦ Закон Джоуля–Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока.
В XIX в. независимо друг от друга англичанин Д. Джоуль и россиянин Э. Ленц изучали нагревание проводников при прохождении электрического тока и опытным путём обнаружили закономерность: количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока по проводнику, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени: Q = I2Rt (в случае постоянных силы тока и сопротивления). Эту закономерность называют законом Джоуля-Ленца. Данный закон дает количественную оценку теплового действия электрического тока.
Применяя закон Ома, можно получить эквивалентные формулы: Q = IUt, Q= U2t/R
Где применяется закон Джоуля-Ленца ?
1. Например, в лампах накаливания и в электронагревательных приборах применяется закон Джоуля-Ленца. В них используют нагревательный элемент, который является проводником с высоким сопротивлением. За счет этого элемента можно добиться локализованного выделения тепла на определенном участке. Выделение тепла будет появляться при повышении сопротивления, увеличении длины проводника, выбором определенного сплава.
2. Одной из областей применения закона Джоуля-Ленца является снижение потерь энергии. Тепловое действие силы тока ведет к потерям энергии. При передаче электроэнергии, передаваемая мощность линейно зависит от напряжения и силы тока, а сила нагрева зависит от силы тока квадратично, поэтому если повышать напряжение, при этом понижая силу тока перед подачей электроэнергии, то это будет более выгодно. Но повышение напряжения ведет к снижению электробезопасности. Для повышения уровня электробезопасности повышают сопротивление нагрузки соответственно повышению напряжения в сети.
3. Также закон Джоуля-Ленца влияет на выбор проводов для цепей. Потому что при неправильном подборе проводов возможен сильный нагрев проводника, а также его возгорание. Это происходит когда сила тока превышает предельно допустимые значения и выделяется слишком много энергии.
Нагревание проводов является вредным, поскольку приводит к потерям электроэнергии при передаче ее от источника к потребителю. Для уменьшения этих потерь силу тока уменьшают, повышая напряжение источника с тем, чтобы передаваемая мощность осталась прежней. Чтобы избежать электрического пробоя изоляции проводов, их поднимают на большую высоту на мачтах высоковольтных линий электропередач, связывающих крупные электростанции с городами и поселками, отстоящими от них на десятки и сотни километров.
Вы смотрели конспект урока физики в 8 классе «Закон Джоуля-Ленца и его применение».
Выберите дальнейшие действия:
- Посмотреть «Решение ЗАДАЧ на Закон Джоуля-Ленца»
- Вернуться к Списку конспектов по Физике.
- Проверить свои знания по Физике.
- Смотреть следующий конспект «Работа и мощность электрического тока».
Определение силы тока .
Силой тока называют отношение(деление) величины заряда, прошедшего по проводнику к времени,
за которое этот заряд прошел через этот проводник.
(I= dfrac{q}{t} )
(I ) — сила тока, измеряется в Амперах [А]
(q) — заряд, измеряется в Кулонах [Кл]
(t ) — время, измеряется в секундах [с]
Задача 1.
Через поперечное сечение проводника проходит заряд ( q=1 Кл ) за время (t= 10 с . )
Найдите силу тока в этом проводнике.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 2.
Через провод проходит заряд ( q=0,2 Кл ) за время (t= 40 с . )
Найти силу тока в этом проводе.
Дать ответ в миллиамперах.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 3.
Через провод, идущий от плюсовой клеммы аккумулятора тепловоза проходит заряд ( q=9000 Кл ) за время (t= 8 с . )
Найти силу тока в этом проводе.
Дать ответ в килоамперах.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 4.
Через поперечное сечение проводника за минуту проходит заряд (q=30 Кл . )
Найти силу тока в этом проводнике.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 5.
Через спираль лампы накаливания за час
проходит заряд (q=900 Кл . )
Найти силу тока в этой лампе.
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Задача 6.
Какой заряд пройдет через обмотку электродвигателя за две секунды, если сила тока в нем (I=3 А ? )
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Электричество. Закон сохранения электрического заряда,
закон Кулона, конденсатор, сила тока,
закон Ома для участка цепи, последовательное и параллельное соединение
проводников, работа и мощность тока,
закон Джоуля – Ленца
В. З. Шапиро
В задании 14 проверяются знания по теме «Постоянный электрический ток». Это задание базовому уровня. Задачи носят, в основном, расчетный характер. Их решение основывается на знаниях законов и закономерностей постоянного электрического тока, умении «читать» электрические схемы, работать с графическими зависимостями.
1. На графике показана зависимость силы тока I в проводнике от времени t. Определите заряд, прошедший через проводник за Δt = 60 с с момента начала отсчёта времени.
Ответ: _____________________ Кл.
Необходимая теория: Постоянный электрический ток
Используя зависимость силы тока от времени, электрический заряд можно определить как площадь геометрической фигуры под графиком. В данной задаче требуется рассчитать площадь трапеции 
Применяя геометрическую формулу площади трапеции и подставляя значения физических величин, получим 
(Кл).
Ответ: 180 Кл.
Секрет решения. Подобный прием нахождения значения физической величины через площадь под графиком применяется во многих разделах физики: в «Механике», «МКТ и термодинамике», «Электродинамике». Здесь важно правильно выделить геометрическую фигуру, так как иногда требуется найти площадь не всей фигуры, а только ее части. Как всегда, в расчетах требует особого внимания система единиц (СИ). Пренебрежение одним из перечисленных моментов приведет к потере «легкого» балла.
2. Пять одинаковых резисторов с сопротивлением 3 Ом соединены в электрическую цепь, через которую течёт ток I (см. рисунок). Идеальный вольтметр показывает напряжение 9 В. Чему равна сила тока I?
Ответ: __________________________ А.
Необходимая теория: Соединения проводников
Резисторы, подключенные к вольтметру, соединены между собой последовательно. Отсюда следует, что сумма напряжений на каждом резисторе равна значению напряжения, которое показывает вольтметр. Запишем это в виде формулы 
Используя закон Ома, выразим значения напряжений 
и 
Здесь учтено, что в указанной точке (см. схему) ток I разделяется на две равные части из-за равенства сопротивлений в разветвленных частях цепи.
Деление силы тока на две равные части
Таким образом, 
Подставляя численные значения, получим
Ответ: 2А.
Секреты решения. В задачах со схемами необходимо уметь выделять виды соединения проводников. После этого можно использовать известные закономерности для силы тока, напряжения и сопротивления. Ввиду того, что в задачах может быть большое количество проводников, решение в общем виде бывает громоздким, что может привести к математической ошибке. Поэтому лучше подставлять численные значения на ранних этапах решения.
3. На плавком предохранителе счётчика электроэнергии указано: «15 А, 380 В». Какова максимальная суммарная мощность электрических приборов, которые можно одновременно включать в сеть, чтобы предохранитель не расплавился?
Ответ: _________________________Вт.
Необходимая теория: Работа и мощность тока
Формулы для расчета мощности электрического тока имеют вид:
В зависимости от условия задачи, надо применять ту или иную формулу. Так как в задаче дается сила тока и напряжения, необходимо воспользоваться формулой 
Подставляя численные значения, проведем расчет:
(Вт).
Ответ: 5700 Вт.
Секреты решения.
Формулы для расчета мощности лучше изучать как следствия формул для расчета работы тока или количества теплоты, выделяющейся в проводнике с током.
При делении этих формул на время t получим формулы для расчета мощности.
Спасибо за то, что пользуйтесь нашими статьями.
Информация на странице «Задание 14 ЕГЭ по физике» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.
Публикация обновлена:
07.05.2023
Авторы:
Год:2022
Тип:учебник
Нужно другое издание?
Страница 131
Параграф 36. Сила тока. Измерение силы тока.
Ответы на вопросы
1. Физическую величину, равную отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его движения, называют силой тока
2. По формуле (I = frac{q}{t} )можно определить силу тока
3. Единица заряда используется для установления единицы силы тока. Единицей заряда является кулон
4. Дольные и кратные единицы силы тока используются на практике: миллиампер (мА), микроампер (мкА), килоампер (кА).1 мА = 0,001 А = 10–3 А;1 мкА = 0,000001 А = 10–6 А;1 кА = 1000 А = 103 А.
5. Чтобы определить электрический заряд, зная силу тока в проводнике и время его прохождения, используем формулу : (I = frac{q}{t} ), (q = I*t) 1 Кл — это электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока в проводнике 1 А.1 Кл = 1 A•c
6. Амперметром измеряют силу тока
7. Включается амперметр в цепь так, что конец одного проводника соединяется с началом другого. Такое включение называют последовательным. Клемму амперметра со знаком «+» надо соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока (рис. 83). При этом заряд, проходящий через любое поперечное сечение проводника в единицу времени, одинаков, поскольку заряд нигде не накапливается. Поэтому амперметр можно включать в любой участок последовательной цепи. 
Стр. 131
Упражнение 28
1. На цоколе лампочки от карманного фонарика написано: «0,28 А» — это означает, что сита тока за одну секунду вырабатывается батарейкой 0,28 А.
2.
|
Дано: t= 2 мин q= 600 Кл |
Решение: Из определения силы тока: (I = frac{q}{t})= (frac{600}{2*60с} = 5 А) Ответ: Сила тока I= 5 А |
|---|---|
|
Найти: I — ? |
|
По какой формуле рассчитывается сила тока.Сила тока формула?
Мгновенное значение электрического тока: i=dq/dt Т.е. равна производной заряда по времени.. Для постоянного тока I=Q/t количество заряда в кулонах, прошедшее через проводник за определённый отрезок времени, т.е. это физическое определение силы тока.. Эта формула используется обычно для задания размерности силы тока 1[A]=1[Кл]/1[с] (ампер равен кулон за секунду) Для цепей постоянного тока сила тока определяется законом Ома: I=U/R, где U-электрическое напряжение на концах рассматриевого проводника (Вольт), R-электрическое сопротивление проводника по постоянному току (Ом).. Если на рассматриваемом участке имеется источник ЭДС E, то закон Ома описывается в более обобщённой форме: I=(U-E)/R Для цепей переменного тока: I=U/Z, где I,U,Z-соответственно комплексные ток, напряжение и сопротивление цепи.. автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
olchiknikol 8 лет назад Формула имеет такой вид, то есть соотношение такого вида:
Где: I — это сила тока в проводнике, эта величина измеряется в Амперах (А), q — это заряд, который протекает по проводнику, измеряется он в Кулонах (Кл), t — это время прохождения заряда, измеряют в секундах (с).
РУДЬКО 6 лет назад Лично мне знакомы две формулы силы тока из школьной программы, одна из них через напряжение и сопротивление проводника тока.Так называемый, закон Ома
Вторая через количество электричества и время
Обе формулы верны, так что дерзайте..
alexiven 5 лет назад Упрощенно — силой тока называется количество электричества проходящего по проводу за единицу времени. Электрики обычно говорят просто — ток, и они в принципе правы. Ток на участке цепи будет зависеть от того с какой силой его будет толкать по проводу напряжение, и от того как провод будет сопротивляться движению тока по нему. Поэтому чем больше напряжение, тем больше и тока, и наоборот, чем больше сопротивление провода, тем тока будет меньше . Для определения основных физических величин очень удобно пользоваться вот такой таблицей. смотришь в центральном круге, какие величины необходимо найти, и в этом же секторе во внешнем круге, даются форму по которым их можно найти. Что бы найти ток по закону Ома, нужно напряжение разделить на сопротивление.
Zolotynka 5 лет назад Электрический ток — это не что иное, как скорость изменения электрического заряда, проходящего по цепи. Ток зависит от напряжения и сопротивления цепи. Его обозначают как «I», а единицей измерения в системе СИ являются амперы. Согласно закону Ома, формула электрического тока будет следующей: I=U/R, где U является напряжением, а R — сопротивлением. Зная данную формулу, можно без труда решить, например, такую задачу: Рассчитать ток, проходящий по цепи, в которой напряжение и сопротивление составляют соответственно 15 В и 3 Ом. Решение: Данные параметры, U = 15В и R = 3 Ом Уравнение для тока, использующее закон Ома, I = U/R, т.е. 15/3. Следовательно I = 5A
tana76 6 лет назад Сила тока (I) — это физическая величина, определяется как отношение количества заряда q (измеряется в Кулонах), который проходит через имеющуюся поверхность за определенный промежуток времени, к этому самому определенному промежутку времени t (измеряется в секундах). Формула выглядит как I=q/t. Часто поверхность представляет собой поперечное сечение проводника тока. Измеряется сила тока в Амперах, А. Если определять силу тока исходя из закона Ома, то она прямо пропорциональна напряжению на этом участке цепи U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R на этом участке. В виде формулы это выглядит как I=U/R.
Victor-59 8 лет назад Сила тока в приближенном для простого человека виде ( всем известный закон Ома ): Сила тока в проводнике прямопропорциональна приложенному напряжению, и обратно пропорционально удельному сопротивлению проводника. I=U:R
FantomeRU 5 лет назад Силу тока можно посчитать различными способами в зависимости от того, какие данные известны. Так, зная заряд (измеряется в Кулонах) и время его прохождения (в секундах), вычислить силу тока можно по данной формуле: I = q/t (где I — сила тока (Амперы); q — заряд (Кулоны), t — время (секунды)). Также по закону Ома, зная напряжение и сопротивление можно найти и силу тока: I = U / R (где I — сила тока (Амперы); U — напряжение (Вольты), R — сопротивление (Омы))
I=дельтаQдельтаt Сила тока — физическая величина I, равная отношению количества заряда Delta Q, прошедшего через некоторую поверхность за время Delta t, к величине этого промежутка времени . I=UR — напряжение делить на сопротивление .
Силу тока можно сравнить с давление воды и сечением шланга. Суть та же самая, только здесь «количество электричество пройденное через проводник определенного сечения, а там количество воды пройденное через шланг определенного сечения.
moreljuba 6 лет назад В первую очередь отметим тот факт, что сила тока является именно физической величиной. А рассчитана сила тока может быть по следующей формуле: СИЛА ТОКА = НАПРЯЖЕНИЕ на концах проводника / СОПРОТИВЛЕНИЕ самого данного проводника.
Татьяна и Николай 6 лет назад Силой тока через некоторую поверхность называют скалярную физическую величину, которую обозначают буквой l, равную l=dq:dt(1)/ где l заряд,проходящий сквозь поверхность S,t-время прохождения заряда. Выражение (1) определяет величину силы тока в момент времени t (мгновенное значение величины силы тока) Знаете ответ? |
