Формулы, используемые на уроках
«Задачи на Закон Джоуля-Ленца»
|
Название величины
|
Обозначение
|
Единица измерения
|
Формула
|
|
Сила тока
|
I
|
А
|
I = U / R
|
|
Напряжение
|
U
|
В
|
U = IR
|
|
Время
|
t
|
с
|
t = Q / I2R
|
|
Количество теплоты
|
Q
|
Дж
|
Q = I2Rt
|
1 мин = 60
с; 1 ч = 60 мин; 1 ч = 3600 с.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Для решения любой
физической задачи существует алгоритм: сначала записываются все
известные данные, затем определяются величины, которые нужно найти.
Подробнее о решении физических задач читайте в нашей памятке для
студентов. Также советуем держать под рукой формулы, это существенно
облегчит процесс решения.
Кстати, если вы интересуетесь задачами на закон Джоуля-Ленца, вам также
может быть полезно ознакомиться с задачами на мощность тока.
Задача на закон Джоуля-Ленца №1
Условие
Какое количество теплоты выделяет за 5 минут нагреватель электрочайника,
если его сопротивление равно 30 Ом, а сила тока в цепи 1,5 А?
Решение
Это простейшая задача на закон Джоуля-Ленца для участка цепи. Запишем
сам закон:
Q=I2Rt
Подставив значения из условия в формулу, найдем:
Q=1,52⋅30⋅300=20250 Дж
Ответ: 20,25кДж.
Задача на закон Джоуля-Ленца №2
Условие
Какое количество теплоты выделит за 40 минут спираль электроплитки, если
сила тока в цепи 3 А, а напряжение 220 В?
Решение
Эта также простейшая задача на закон Джоуля-Ленца, но, в отличие от
первой задачи, при ее решении используется другая формулировка закона.
Сначала запишем закон Джоуля-Ленца:
Q=I2Rt
Теперь перепишем его с учетом закона Ома:
I=URR=UIQ=I2UIt=IUt
Осталось подставить значения и вычислить:
Q=3⋅220⋅2400=1,584 МДж
Ответ: 1,584 МДж.
Задача на закон Джоуля-Ленца №3
Условие
Сколько минут ток шел по проводнику сопротивлением 25 Ом, если при силе
тока 1 А проводник вылелил 6 кДж теплоты.
Решение
Запишем закон Джоуля-Ленца и выразим время:
Q=I2Rtt=QI2R
Найдем:
t=600012⋅25=240 c=4 мин
Ответ: 4 минуты.
При расчетах не забывайте переводить все величины из условия в систему
СИ.
Задача на закон Джоуля-Ленца №4
Условие
Электрическая плитка при силе тока 4 А за 20 минут потребляет 1000 кДж
энергии. Рассчитайте сопротивление плитки.
Решение
Выразим сопротивление из закона Джоуля-Ленца:
Q=I2RtR=QI2t
Подставим значения и вычислим:
R=1000⋅10316⋅1200=52 Ом
Ответ: 52 Ом.
Задача на закон Джоуля-Ленца №5
Условие
По проводнику с сопротивлением 6 Ом пропускали постоянный ток в течение 9
c. Какое количество теплоты выделилось в проводнике за это время, если
через его сечение прошел заряд 3 Кл?
Решение
Заряд можно определить, зная время и силу тока. А зная заряд и врямя, за
которое он прошел по проводнику, найдем силу тока:
I=qt
Запишем закон Джоуля-Ленца для количества теплоты:
Q=I2RtQ=q2t2Rt=q2Rt
Подставим значения и вычислим:
Q=32⋅69=6 Дж
Ответ: 6 Дж.
Вопросы на закон Джоуля-Ленца
Вопрос 1. Как звучит закон Джоуля-Ленца?
Ответ. Закон Джоуля-Ленца гласит:
Количество теплоты, выделившейся в проводнике при прохождении по
нему электрического тока, прямо пропорционально квадрату силы тока,
сопротивлению проводника и времени прохождения тока.
Q=I2Rt
Вопрос 2. Почему проводник с током нагревается?
Ответ. При прохождении тока по проводнику положительные ионы в узлах
кристаллических решеток проводника за счет энергии тока начинают сильнее
колебаться. Это сопровождается увеличением внутренней энергии
проводника, т.е. его нагреванием. При этом энергия тока выделяется в
виде теплоты, которую называют джоулевым теплом.
Вопрос 3. Как был открыт закон Джоуля-Ленца?
Ответ. По спирали, помещенной в калориметр с водой, пропускали
электрический ток. Через некоторое время вода нагревалась. По
температуре воды можно было вычислить количество выделившейся теплоты.
Эмпирическим путем было доказано, что при прохождении тока по
проводнику, обладающему определенным сопротивлением, в течение времени
током совершается работа, проявляющаяся в виде выделившейся теплоты.
Английский физик Джеймс Джоуль и русский физик Эмилий Ленц изучали
зависимость количества выделяемой теплоты от силы тока одновременно. Они
пришли к одному и тому же выводу независимо друг от друга.
Вопрос 4. Как еще можно записать закон Джоуля-Ленца?
Ответ. Воспользовавшись законом Ома для участа цепи, закон Джоуля-Ленца
можно переписать следующим образом:
Q=UIt=U2Rt
Вопрос 5. Каково практическое применение закона Джоуля-Ленца?
Ответ. Закон Джоуля-Ленца находит широкое применение на практике:
На нем основан принцип действия многих нагревательных приборов
(чайник, электроплитка, фен, утюг, паяльник и т.д).
На принципе закона Джоуля-Ленца основана контактная сварка, где
создание неразъемного сварного соединения достигается путем нагрева
металла за счет проходящего через него электрического тока и
пластической деформации свариваемых деталей путем сжатия. Электродуговая
сварка также использует закон Джоуля-Ленца.
Расчеты на основе закона Джоуля-Ленца позволяют стабилизировать и
минимизировать тепловые потери в линиях электропередач.
Нужна помощь в решении задач и выполнении других заданий по учебе?
Обращайтесь в профессиональный сервис для учащихся в любое время.
Мы поможем сдать на отлично и без пересдач
Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
Курсовая работа 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость
Смотреть все услуги
Иван
Автор: Иван
Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и
копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает
любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.
Наши социальные сети
Навигация по статьям
Колледжи рекламы в Москве и СПб после 9 и 11 класса: список, особенности
поступления Предыдущая статья
Лучшие приложения для изучения английского языка Следующая статья
Доверь свою работу кандидату наук!
Почта *
Вид работы *
Для решения любой
физической задачи существует алгоритм: сначала записывают все данные, затем
единицы переводят в систему СИ и определяют величину, которую нужно найти.
Для решения любой
физической задачи существует алгоритм: сначала записывают все данные, затем
единицы переводят в систему СИ и определяют величину, которую нужно найти.
Итак, приступим!
Задача 1. Какое количество тепла выделяет нагреватель
электрочайника за 5 минут, если его сопротивление равно 30 Ом, а сила тока в
цепи 1,5 А?
Дано: СИ
t =5 мин. 300с
R = 30 Oм
I =1,5 A
Q - ? РЕШЕНИЕ
Это простейшая задача на закон
Джоуля – Ленца для участка цепи. Запишем сам закон
Q = I2 ∙Rt
Подставив значения из
условия в формулу, найдём:
Q = 1,52 ∙ 30 ∙300 = 20250000 Дж = 20,250 кДж
Ответ: 20,250 кДж
Задача 2.Какое
количество теплоты выделит за 40 минут спираль электроплитки, если сила тока в
цепи 3 А, а напряжение 220 В?
Дано:
СИ
t = 40 мин. 2400 с
I = 3 A
U = 220 B
Q - ?
РЕШЕНИЕ
Сначала запишем закон
Джоуля – Ленца
Q = I2∙ R∙ t
Перепишем его с учётом
закона Ома для участка цепи:
I = U/ R
R = I /U
Q = I2∙ U/ R∙ t = I∙U∙t
Подставляем значения и
вычисляем:
Q = 3 ∙220∙ 2400 = 1584000 Дж
= 1,584 кДж
Задача 3. Сколько минут электрический ток движется по
проводнику сопротивлением 25 Ом, если при силе тока в 1 А проводник выделяет 6
кДж тепла?
Дано: СИ
R = 25 Oм
I = 1 A
Q = 6 кДж 6000 Дж
t - ?
Решение
Запишем закон и
выразим время
Q = I2∙ R ∙t
t = Q / I2∙ R
Находим t = 6000/ 1∙ 25
= 240 с = 4 мин.
Ответ: 4 мин.
ЗАДАНИЕ. РЕШИТЕ САМОСТОЯТЕЛЬНО
ЗАДАЧА 1
Чему равно время прохождения тока силой 5 А по проводнику, если при
напряжении на его концах 120 В в проводнике выделяется количество теплоты,
равное 540 кДж? (Ответ дайте в секундах.)
Задача 2
Какое
количество теплоты выделяет за 5 минут нагреватель электрочайника, если его
сопротивление равно 40 Ом, а сила тока в цепи 2 А?
Задача №3
Какое количество теплоты выделит за 40 минут
спираль электроплитки, если сила тока в цепи
3 А, а напряжение 220 В?
Задача №4
Сколько минут ток шел по проводнику
сопротивлением 30 Ом, если при силе тока 1 А проводник выделил 5 кДж теплоты.
Задача 5
Электрическая плитка при силе тока 5 А за 30 минут работы потребляет 1080 Дж энергии. Рассчитать сопротивление плитки.
Г
Комментариев нет:
Отправить комментарий