Тепловое действие тока
Когда электрический ток проходит по проводнику, проводник нагревается. Это явление было открыто в 1800 г. французским ученым Антуаном Фуркруа. Пропустив ток через железную спираль, он сумел раскалить ее до очень высокой температуры.
Через 41 год тепловым действием тока заинтересовался английский физик Дж. Джоуль, а еще через год российский ученый Э. X. Ленц. Ими было установлено, что
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения по нему тока.
Теперь
Q=I2Rt. (19.1)
Нагревание током проводника обусловлено взаимодействием носителей тока со встречными атомами или ионами вещества. В результате этого взаимодействия внутренняя энергия проводника возрастает и он нагревается. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающей среде.
Эта энергия и представляет собой то количество теплоты, которое определяется по закону Джоуля-Ленца.
Закон Джоуля-Ленца был открыт экспериментально. Но ему можно дать и теоретическое обоснование.
Когда электрический ток проходит по проводнику, совершается работа, определяемая выражением (18.2): A = IUt. Но U = IR. Поэтому
A = I2Rt.
Если проводник, по которому идет ток, остается неподвижным и в нем не происходит никаких химических реакций, то вся эта работа идет на увеличение его внутренней энергии. При этом количество теплоты, выделяемое проводником с током, совпадает с работой тока и поэтому определяется тем же выражением.
При очень большом токе металлический проводник может раскалиться и перегореть (расплавиться). На этом основано действие Плавких предохранителей. Их назначение — автоматическое отключение электрической цепи, когда в ней начинает идти ток больше допустимого.
Условное обозначение предохранителя приведено в таблице 2 (см. § 9).
На рисунке 46 изображен предохранитель, используемый в радиоэлектронной аппаратуре. Его главной частью является проволочка из легкоплавкого металла (например, свинца), толщина которой рассчитана на определенный ток (0,5 А, 1 А, 2 А и т. д.). Если сила тока по той или иной причине (например, при коротком замыкании) превысит допустимое значение, проволочка расплавится и цепь окажется разомкнутой.
Электрическая проводка в жилых зданиях рассчитана, как правило, на 6 А или 10 А. Используемые для ее защиты квартирные предохранители (пробки) показаны на рисунке 47, а, б. В первом случае (см. рис. 47, а) после перегорания нити заменяют всю пробку, во втором случае (см. рис. 47, б) лишь ее плавкую вставку.
??? 1. Почему проводник, по которому идет ток, нагревается? 2. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца. 3. Каково назначение предохранителей?
4. Расскажите об устройстве и принципе действия плавких предохранителей. Как они обозначаются на схемах? 5. Перечислите известные вам устройства, в которых используется тепловое действие тока.
Related posts:
- Задачи и упражнения по теме «Электрические явления» 1. Как заряжена гильза 1 (рис. 111, а), если гильза 2 заряжена положительно? 2. Как заряжена гильза 2 (рис. 111, б), если гильза 1 заряжена отрицательно? 3. При соединении поврежденных проводов монтер надевает резиновые перчатки. Зачем он это делает? 4. При наливании бензина корпус бензовоза при помощи металлического проводника соединяют с землей. Зачем это делают? […]...
- Работа и мощность тока 1. Работа тока. Закон Джоуля-Ленца Работа тока Работу электрического поля по перемещению свободных зарядов в проводнике называют работой тока. При перемещении заряда q вдоль проводника поле совершает работу A = qU (см. § 53), где U — разность потенциалов на концах проводника. Поскольку q = It, работу тока можно записать в виде A = UIt. […]...
- Закон Ома для полной цепи 1. Источник тока При прохождении тока в проводнике выделяется некоторое количество теплоты. Согласно закону сохранения энергии при этом в электрическую цепь должна поступать энергия. Может ли источником этой энергии быть электростатическое поле? Нет, не может, потому что при перемещении заряда вдоль всей цепи, то есть по замкнутой траектории, работа электростатического поля равна кулю. Следовательно, для […]...
- Электрическая цепь Электрическая цепь и выключатели Электрический ток может возникнуть только в замкнутой электрической цепи. Электрическая цепь состоит как минимум из следующих составляющих: источника электрического тока, проводников и какого-нибудь электрического устройства. Источник тока всегда имеет два полюса — плюс и минус. Одним выключателем мы можем замыкать и размыкать электрическую цепь. Существуют различные виды механических выключателей. Например, кнопочный, […]...
- Закон Ома для участка цепи В курсе физики основной школы вы уже познакомились с определением электрического тока и основными действиями тока. Напомним, что электрическим тоном называют направленное движение электрически» зарядов. За направление электрического тока условно принимают направление движения положительно заряженных частиц. В металлах носителями заряда являются отрицательно заряженные электроны, и направление движения электронов противоположно направлению тока. На рисунке 57.1 электроны […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Работа и мощность постоянного тока Цель урока: сформировать представление о том, что прохождении тока по проводникам сопровождается выделением тепла, определить чему равны работа и мощность тока, сформулировать закон Джоуля – Ленца. Ход урока Анализ лабораторных работ. Проверка домашнего задания методом решения задач и ответов на вопросы. 1 Два ученика у доски решают задачи № 795 и 798 2 Остальные отвечают […]...
- Действие магнитного поля на проводник с током Внутри кинескопа магнитное поле оказывает действие на поток электронов, движущихся в вакууме. Если электроны будут двигаться не в вакууме, а внутри проводника, создавая внутри его ток, то действие магнитного поля сохранится. Магнитное поле будет действовать на электроны, а те — на ионы проводника, внутри которого они движутся. В результате этого появится сила, приложенная ко всему […]...
- Сила тока Времена, когда ток обнаруживался с помощью личных ощущений ученых, пропускавших его через себя, давно миновали. Теперь для этого применяют специальные приборы, называемые амперметрами. Амперметр — это прибор, служащий для измерения силы тока. Что понимают под силой тока? Обратимся к рисунку 21, б. На нем выделено поперечное сечение проводника, через которое проходят заряженные частицы при наличии […]...
- Применение уравнения теплового баланса 1. Первый закон термодинамики и уравнение теплового баланса До сих пор мы рассматривали первый закон термодинамики применительно к газам. Отличительной особенностью газа является то, что его объем может значительно изменяться. Поэтому согласно первому закону термодинамики переданное газу количество теплоты Q равно сумме совершенной газом работы и изменения его внутренней энергии: Q = ∆U + Aг. […]...
- Электрический ток Проведем опыт. Соединим проводником заряженный электрометр с таким же, но незаряженным. Подобный опыт мы уже проводили (см. рис. 10) и знаем, что часть электрического заряда при этом перейдет с одного прибора на другой. Этот заряд будет перенесен свободными электронами, движущимися по проводнику. Направленное движение заряженных частиц называют Электрическим током. Поэтому в течение того времени, пока […]...
- Применение первого закона термодинамики к газовым процессам 1. Изопроцессы и адиабатный процесс Напомним, что согласно первому закону термодинамики количество теплоты Q, переданное газу, связано с изменением внутренней энергии газа ∆U и работой газа Aг соотношением Q = ∆U + Aг. (1) Часто требуется применять первый закон термодинамики к газовым процессам, представляющим собой последовательность изопроцессов (иногда добавляется еще адиабатный процесс). Рассмотрим, как находить […]...
- Магнитное поле тока Вокруг магнитов существует магнитное поле. Чтобы обнаружить его, достаточно поместить в это поле магнитную стрелку, способную свободно поворачиваться под действием этого поля (для этого ее подвешивают на нити или устанавливают на острие). Когда мы подносим к стрелке магнит, она поворачивается в ту или иную сторону. А можно ли повернуть стрелку с помощью электрического тока? Обратимся […]...
- Источники тока. Электрическая цепь В 1786 г. итальянский анатом и физиолог Луиджи Гальвани решил изучить действие атмосферного электричества на мышцы лягушки. Для этого он прикрепил к нерву лапки свежепрепарированной лягушки медный крючок, после чего подвесил лапку к железной решетке, окружавшей висячий садик его дома. Однако никакого действия атмосферы не последовало. И лишь тогда, когда под порывами ветра лапка случайно […]...
- Закон Ома В предыдущих параграфах были рассмотрены три величины, характеризующие протекание электрического тока в цепи,- сила тока I, напряжение U и сопротивление R. Между этими величинами существует определенная связь. Закон, выражающий эту связь, был установлен в 1827 г. немецким ученым Г. Омом и поэтому носит его имя. Выделим в произвольной электрической цепи участок, обладающий сопротивлением R и […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Постоянный электрический ток. Сила тока Цель урока: сформировать представление учащихся об электрическом токе; рассмотреть условия, необходимые для существования электрического тока. Ход урока 1. Анализ контрольной работы 2. Изучение нового материала Демонстрация. Соединим проводником заряженный электрометр с таким же, но не М заряженным. Мы видим, что часть электрического заряда переходит с одного прибора на Э другой. Этот заряд будет перенесен свободными […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Закон Ома для участка цепи Цель урока: сформулировать закон Ома; ввести понятие сопротивления; сформировать у учащихся представление о последовательном и параллельном соединении проводников. Ход урока Проверка домашнего задания методом фронтального опроса и решением задач 1. Что представляет собой электрический ток? 2. Дать определение и записать формулу для силы тока. 3. Как определить направление тока? 4. На доске решить задачу: Найти […]...
- Задачи и упражнения к главе 4 «Внутренняя энергия» 115. В один стакан налили 100 мл холодной воды, в другой — такое же количество горячей воды. В каком стакане вода обладает большей внутренней энергией? 116. Что происходит с внутренней энергией человека, когда после жара у него восстанавливается нормальная температура? 117. Почему, если быстро скользить вниз по шесту или канату, можно обжечь руки? 118. При […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Активное сопротивление. Действующие значения силы тока и напряжения Цель урока: сформировать у учащихся представление об активном сопротивлении в цепи переменного тока, и о действующем значении силы тока и напряжения. Ход урока Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы. Вариант 1. №1. Колебательный контур, содержит катушку индуктивность, которой равна 5 Гн И конденсатор 4 мкФ , По цепи протекает ток равный 0,1 к А, […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Реактивное сопротивление в цепи переменного тока Цель урока: сформировать у учащихся представление о существовании сопротивления только в цепи переменного тока – это емкостное и индуктивное сопротивления. Ход урока Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы Вариант -1 №1.В колебательном контуре напряжение изменяется по закону: U= 308 QUOTE (B). Определить: а) амплитуду напряжения; б) период, частоту и циклическую частоту переменного напряжения; в) […]...
- Повторно – обобщающий урок по теме «Законы постоянного тока» Цель урока: повторить и обобщить знания по пройденной теме; совершенствовать умение логически мыслить, обобщать, решать качественные и расчетные задачи. Ход урока Проверка домашнего задания 1. Два учащихся у доски решают домашние задачи из упр. 19 № 9 и 10. Остальные отвечают на вопросы. 2. Какой ток называют электрическим? 3. На доске записать расчетную формулу для […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Энергия магнитного поля тока Цель урока: сформировать представление об энергии, которой обладает электрический ток в проводнике и энергии магнитного поля, созданного током. Ход урока Проверка домашнего задания методом тестирования 1. При приближении постоянного магнита к катушке в ней образуется электрический ток. Выберите называние этого явление? А) Взаимная индукция. Б) Самоиндукция. В) Электромагнитная индукция. Г) Электростатическая индукция. 2. В однородном […]...
- Проводники и диэлектрики в электрическом поле 1. Проводники в электрическом поле Напомним, что заряженные частицы, которые могут перемещаться в веществе, называют свободными зарядами. Если поместить проводник в электрическое поле, то находящиеся в нем свободные заряды придут в движение и в проводнике возникнет направленное движение зарядов, то есть электрический ток. Проводники потому так и называются, что они проводят электрический ток. Лучшие проводники […]...
- Действие электрического тока на человека Тело человека является проводником. Проходя по нему, электрический ток может вызвать повреждение жизненно важных органов, а иногда и смерть человека. Тяжесть поражения током зависит от силы тока, прошедшего через человека, характера тока (является ли он постоянным или переменным, т. е. изменяющимся по величине и направлению), продолжительности его действия, а также от того, по какому пути […]...
- Электрический ток в различных средах 1. Электрический ток в полупроводниках Полупроводниками называют вещества, удельное сопротивление которых во много раз меньше, чем у диэлектриков, о намного больше, чем у металлов. Наиболее широко в качестве полупроводников используют кремний и германий. Главная особенность полупроводников — зависимость их дельного сопротивления от внешних условий (температуры, освещенности, электрического поля) и от наличия примесей. В 20-м веке […]...
- Количество теплоты Изменить внутреннюю энергию газа в цилиндре можно не только совершая работу, но и нагревая газ (рис. 43). Если закрепить поршень, то объем газа не будет изменяться, но температура, а следовательно, и внутренняя энергия будут возрастать. Процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы называют теплообменом или теплопередачей. Энергию, переданную телу в результате […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Самоиндукция. Индуктивность Цель урока: сформировать представление о том, что изменение силы тока в проводнике создает вихревое воле, которое может или ускорять или тормозить движущиеся электроны. Ход урока Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса 1. Получить формулу для вычисления электродвижущей силы индукции для проводника, движущегося в магнитном поле. 2. Вывести формулу для вычисления электродвижущей силы индукции, используя закон […]...
- Задачи и упражнения к главе 5 «Изменение агрегатных состояний вещества» 153. Можно ли в цинковом сосуде расплавить алюминий? Почему? 154. Можно ли в медном сосуде расплавить золото? Почему? 155. Тающий лед принесли в помещение, температура воздуха в котором 0 °С. Будет ли лед в этом помещении продолжать таять? 156. В воду, имеющую температуру 0 °С, бросили кусок льда той же температуры. Будет ли лед таять […]...
- Работа и мощность тока Какую работу совершает электрический ток, проходя по тому или иному участку цепи? Чтобы определить это, вспомним, что такое напряжение. Согласно формуле (11.1) U = A/q. Отсюда следует, что A = qU, (18.1) Где A — работа тока; q — электрический заряд, прошедший за данное время через рассматриваемый участок цепи. Подставляя в последнее равенство выражение q […]...
- Расчет электрических цепей 1. Смешанное соединение проводников Рассмотрим электрическую схему на рисунке 61.1. Некоторые проводники в ней соединены последовательно друг с другом, а некоторые — параллельно. ? 1. Какие проводники в этой схеме соединены последовательно друг с другом? Какие — параллельно? Соединение проводников, при котором часть проводников соединена последовательно друг с другом, а часть — параллельно, называют смешанным. […]...
- Тепловые двигатели. Второй закон термодинамики 1. Принцип действия и основные элементы теплового двигателя В курсе физики основной школы вы уже познакомились с различными видами тепловых двигателей и их устройством. Тепловые двигатели сыграли большую роль в истории человечества и сохраняют огромное значение сегодня. Они движут автомобили, вращают турбины тепловых электростанций, разгоняют космические корабли. Принцип действия теплового двигателя Тепловые двигатели названы так […]...
- Электрическое сопротивление На рисунке 33 изображена электрическая цепь, в которую включена панель с разными проводниками. Эти проводники отличаются друг от друга материалом, а также длиной и площадью поперечного сечения. Подключая по очереди эти проводники и наблюдая за показаниями амперметра, можно заметить, что при одном и том же источнике тока сила тока в разных случаях оказывается различной. С […]...
- Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого им при охлаждении Чтобы научиться рассчитывать количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела, установим сначала, от каких величин оно зависит. Из предыдущего параграфа мы уже знаем, что это количество теплоты зависит от рода вещества, из которого состоит тело (т. е. его удельной теплоемкости): Q зависит от C. Но это еще не все. Если мы хотим подогреть воду в […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Направление индукционного тока. Правило Ленца Цель урока: сформировать понятие об индукционном токе, выработать умение определять направление индукционного тока с помощью правила Ленца. Ход урока Проверка домашнего задания — Как было открыто явление электромагнитной индукции М. Фарадеем? — Показать опыты Фарадея по обнаружению электромагнитной индукции. — Сделать выводы и пояснить, что это за явление — электромагнитная индукция? — От чего зависит […]...
- Температура и теплота В старину на Руси сведения о погоде записывали так: «1657 год, Генваря, 30-го дня, пяток. День был до обеда холоден и ведрен, а после обеда оттепелен, в ночи было ветрено». В то время еще не было термометров. Если требовалось отметить температуру воздуха в зимний день, то записывали так: «Мороз мал» или «Мороз лютый». Первые термометры […]...
- Закон сохранения внутренней энергии и уравнение теплового баланса Согласно уравнению (33.3), изменение внутренней энергии системы равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, полученного системой: ΔU = A + Q. Из этого уравнения следует, что если систему тел изолировать от внешних воздействий, то ее внутренняя энергия будет оставаться неизменной, несмотря ни на какие процессы, происходящие внутри системы. Действительно, в этом случае А = […]...
- Магнитное поле и электромагнетизм Магнит и магнитное поле Магнит — это тело, которое образует вокруг себя магнитное поле. Сила, созданная магнитом, будет действовать на определенные металлы: железо, никель и кобальт. Предметы из этих металлов притягиваются магнитом. (спичка и пробка не притягиваются, гвоздь только к правой половине магнита, скрепка — к любому месту) Существуют две области, где сила притяжения максимальна. […]...
- Действие магнитного поля на движущийся заряд Источником магнитного поля являются движущиеся заряды. Покоящиеся заряды магнитное поле не создают. Действует магнитное поле тоже только на движущиеся заряды, на покоящиеся заряды оно никакого действия не оказывает. Силу, с которой магнитное поле действует на движущуюся заряженную частицу, называют Силой Лоренца. В конце XIX в. нидерландский физик X. А. Лоренц установил, что эта сила всегда […]...
- Задачи и упражнения по теме «Электромагнитные явления» 103. На рисунке 123 изображены притягивающиеся друг к другу и отталкивающиеся друг от друга магниты. Перечертите рисунок в тетрадь и обозначте неизвестные полюсы магнитов. 104. На рисунке 124 изображены притягивающиеся друг к другу и отталкивающиеся друг от друга магниты. Перечертите рисунок в тетрадь и обозначте неизвестные полюсы магнитов. 105. Определите направление силовых линий магнитного поля […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Модуль вектора магнитной индукции. Модуль силы Ампера Цель урока: сформировать понятие о модуле магнитной индукции и силе Ампера; уметь решать задачи на определение этих величин. Ход урока Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса. 1. Магнитное поле и его свойства (история открытия) 2. Правило буравчика (направление вектора магнитной индукции) 3. Линии магнитной индукции. Вихревое поле. Изучение нового материала. 1) Чтобы охарактеризовать силовое действие […]...
- План-конспект урока по физике. Тема: Закон электромагнитной индукции Цель урока: сформулировать количественный закон электромагнитной индукции; учащиеся должны усвоить, что такое ЭДС магнитной индукции и что такое магнитный поток. Ход урока Проверка домашнего задания методом фронтального опроса 1. Как взаимодействует магнит с индукционным током? 2. Почему необходимо совершить работу при сближении катушки и магнита? 3. Что бы произошло, если бы магнит сам устремлялся к […]...