Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля–Ленца

Задачи урока: осмыслить применение изученных физических величин и связывающих их величин.

Цели урока:

• Учащиеся должны усвоить, что количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени Q=I?Rt;
• Учащиеся должны научиться решать задачи на нахождение количества теплоты в конкретных ситуациях;
• Закрепление у учащихся навыков решения задач расчётных, качественных
• и экспериментальных;
• Формирование у учащихся добросовестного отношения к труду, положительного
• отношения к знаниям, воспитание дисциплинированности, эстетических взглядов.

Ход урока

Актуализация знаний. Опрос фронтальный.

Опрос.

1. Какие три величины связывает закон Ома?

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

2. Как формулируется закон Ома?

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

3. Как записывается формула закона Ома?

I=U/R.

4. Единицы измерения физических величин, входящих в закон Ома.

Ампер, Вольт, Ом.

5. Как выразить работу тока за некоторое время?

A=U*I*t.

6. Что называют мощностью?

Чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время P=A/t.

7. Как рассчитать мощность?

P=U*I.

8. Что принимают за единицу мощности?

За единицу измерения мощности принят 1 Вт, равный 1 Дж/с, 1 Вт=1Дж/с.

9. Какое соединение проводников называют последовательным?

10. Какая величина одинакова для всех проводников, соединённых последовательно?

Сила тока, I=I₁=I₂=I_n

11. Как найти общее сопротивление цепи, зная сопротивление отдельных проводников, при последовательном соединении?

R=R₁+R₂+:+R_n.

12. Как найти напряжение участка цепи, состоящего из последовательно соединённых проводников, зная напряжение на каждом из них?

U=U₁+U₂+:+U_n.

13. Какое соединение проводников называют параллельным?

14. Какая величина одинакова для всех проводников, соединённых параллельно?

Напряжение, U=U₁=U₂=U_n.

15. Как найти общее сопротивление цепи, зная сопротивление отдельных проводников, при параллельном соединении?

R=R₁*R₂*R_n/ (R₁+R₂+R_n).

16. Как найти силу тока на участке цепи при параллельном соединении?

I=I₁+I₂+I_n.

17. Электрическим током называется:

упорядоченное движение свободных электронов.

18. Формула для расчёта сопротивления проводника?

R=?*l/s.

19. Амперметр включается в цепь :

последовательно.

20. Все потребители находятся под одним и тем же напряжением при :

параллельном соединении.

21. Отгадайте загадку.

Очень строгий контролёр со стены глядит в упор,
Смотрит, не моргает. Стоит только свет зажечь,
Или включить в розетку печь -
Всё на ус мотает. (Электросчётчик).

А что мотает на "ус" электросчётчик?

Расход электрической энергии.

Демонстрация эксперимента.

Определение мощности электрической лампочки.

P=U*I.

A=U*I*t=2,6В*1,4А*240с=873,6 Дж.

Q=c*m*(t₂-t₁) =4200Дж/ (кг*⁰С)*0,1кг*2⁰С=840 Дж.

Упражнение 27(2) из [1].

Вопрос: С какой целью провода в местах соединения не просто скручивают, но ещё и спаивают? Ответ обоснуйте.

Сила тока в обоих проводах одинакова, так как проводники соединены последовательно.

Если место контакта двух проводников не будет спаяно, то его сопротивление будет достаточно большое по сравнению с сопротивлением самих проводников. Тогда в месте будет выделяться наибольшее количество теплоты. Это приведёт к расплавлению места контакта двух проводников и размыканию электрической цепи.

Формулировка закона Джоуля - Ленца.

Q=I²*R*t

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

Организация самостоятельной деятельности учащихся.

Тест.

I вариант.

1. Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока в проводнике увеличить в 2 раза?

А. Увеличится в 2 раза. Б. Уменьшится в 2 раза. В. Увеличится в 4 раза.

Ответ. По закону Джоуля - Ленца Q=I²*R*t, следовательно увеличится в 4 раза.

В. Увеличится в 4 раз.

2. Какое количество теплоты выделит за 30 минут проволочная спираль сопротивлением 20 Ом, если сила тока в цепи 2А?

А. 144000 Дж. Б. 28800 Дж. В. 1440 Дж.

Ответ. А. 144000Дж.

3. Медная и нихромовая проволоки, имеющие одинаковые размеры, соединены параллельно и подключены к источнику тока. Какая из них выделит при этом большее количество теплоты?

А. Нихромовая. Б. Медная. В. Одинаково.

Ответ. Б. Медная.

II вариант.

1. Как изменится количество теплоты, выделяемое проводником с током, если силу тока уменьшить в 4 раза?

А. Уменьшится в 2 раза. Б. Уменьшится в 16 раз. В. Увеличится в 4 раза.

Ответ. По закону Джоуля - Ленца Q=I²*R*t, следовательно уменьшится в 16 раз.

Б. Уменьшится в 16 раз.

2. В электрической печи при напряжении 220 В сила тока 30 А. какое количество теплоты выделит печь за 10 минут?

А. 40000 Дж. Б. 39600 Дж. В. 3960000 Дж.

Ответ. 3960000 Дж.

3. Никелиновая и стальная проволоки, имеющие одинаковые размеры, соединены последовательно и подключены к источнику тока. Какая из них выделит при этом большее количество теплоты.

А. Никелиновая. Б. Стальная. В. Одинаково.

Ответ. Никелиновая.

Дополнительное задание.

Задачи из [2].

№ 1449

Ответ. 500 Дж.

№1451

Домашнее задание.

Параграф 53, упр.27 (1, 3) из [1].

Список литературы:

1. Учебник "Физика", 8 класс. А.В. Пёрышкин.
2. "Сборник задач по физике". В.И. Лукашик.