Gazmarket59.ru

Газ Маркет 59
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловое действие тока закон джоуля ленца в дифференциальной форме

Джеймс Джоуль родился 24 декабря 1818 года в Манчестере, Англия. Он был одним из пяти детей у своих родителей — отца Бенджамина Джоуля, зажиточного пивовара, и матери, Элис Прескотт Джоуль, дочери Джона Прескотта из Уигана.

Джеймс Джоуль был слабым и болезненным, из-за чего не мог посещать школу как все дети его возраста и получил своё начальное образование от своей тёти на дому.

В детстве ему очень нравилось электричество и электрические эффекты; он проводил испытания дома, и в один из таких экспериментов из-за собственной невнимательности он ударил током одного из слуг, который от электрического удара потерял сознание.

С ухудшением здоровья своего отца, Джеймс, которому на тот момент было всего 15 лет, и его старший брат Бенджамин были вынуждены начать работать на пивоварне. В это же время он учился у Джона Дальтона, известного английского химика.

Зовнішнє незалежне оцінювання — комплексне видання

2.5. РОБОТА І ПОТУЖНІСТЬ СТРУМУ. ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА

Робота А електричного струму на ділянці кола розраховується за формулою:

А = qU , або A =UIt,

де U — напруга на ділянці кола, І — сила струму, t — час проходження струму, q — заряд, який проходить по ділянці за цей час.

✵ Одиниця роботи електричного струму в СІ — джоуль:

Існує також позасистемна одиниця роботи струму — кіловат-година (кВт ∙ год):

1 кВт ∙ год = 3,6 ∙ 10 6 Дж.

✵ Прилад для прямого вимірювання роботи струму — лічильник електричної енергії. Роботу струму також можна виміряти испрямим методом — за допомогою амперметра, вольтметра та секундоміра.

Потужність електричного струму Р — фізична величина, яка характеризує швидкість виконання струмом роботи (характеристика споживачів та джерел електричної енергії) та дорівнює відношенню роботи А струму до часу t у за який цю роботу виконано:

Читайте так же:
Тепловое проявление электрического тока это

P = , або P = UI.

✵ Одиниця потужності електричного струму в СІ — ват:

✵ Прилад для прямого вимірювання потужності струму — ватметр. Потужність також можна виміряти непрямим методом — за допомогою амперметра та вольтметра.

✵ Якщо коло складається з кількох споживачів, то за будь-якого з’єднання споживачів загальна потужність Р струму в колі дорівнює сумі потужностей окремих споживачів:

де U — загальна напруга на споживачах, І — сила струму в колі.

Закон Джоуля — Ленца про кількість теплоти, яка виділяється при проходженні струму:

✵ Якщо в провіднику струм здійснює тільки тон лову дію, то А = Q:

A = Q = IUt = I 2 Rt = t, P = IU = I 2 R = .

Якщо струм в колі виконує механічну роботу (працює двигун) або відбуваються хімічні реакції, то роботу струму можна визначити лише за формулою:

а кількість теплоти, що при цьому виділяється, є втратами енергії:

✵ Якщо сила струму в колі стає надто високою (наприклад, ввімкнено одночасно декілька потужних споживачів, відбулося коротке замикання або різко зросла напруга в мережі), то відповідно до закону Джоуля — Ленца підвідні проводи сильно нагріваються. Щоб уникнути

пожежі, а також щоб не зіпсувати споживачі під час небезпечного збільшення сили струму, використовують запобіжники — пристрої, які розмикають коло, коли сила струму перевищує норму. Дія запобіжників ґрунтується також на законі Джоуля — Ленца: плавкі запобіжники розплавляються, а автоматичні спрацьовують унаслідок нагрівання.

ПРИКЛАДИ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ТЕСТОВИХ ЗАВДАНЬ

1. Через мідний провід пропускають електричний струм. Укажіть правильне твердження.

А Якщо провід укоротити, його опір збільшиться.

Б За незмінної температури сила струму прямо пропорційна прикладеній напрузі.

В Якщо замінити мідний провід сталевим такої самої довжини й такого самого діаметра, опір ділянки кола зменшиться.

Читайте так же:
Генератор постоянного тока тепловоз

Г Напрямок струму в проводі збігається з напрямком руху електронів.

Обґрунтування вибору відповіді

✵ Твердження А є неправильним. Властивість провідника обмежувати силу струму в колі називають його опором.

Опір провідника прямо пропорційний довжині, обернено пропорційний площі поперечного перерізу й залежить від матеріалу: R = р.

Отже, якщо провід укоротити, його опір зменшиться.

✵ Твердження Б є правильним. Напруга — це фізична величина, що характеризує дію електричного поля на заряджені частинки.

Співвідношення між силою струму І в провіднику, напругою U на його кінцях і опором R провідника зазвичай формулюють як закон Ома

для ділянки кола: І = .

За незмінної температури опір провідника не змінюється.

Таким чином, за незмінної температури сила струму прямо пропорційна прикладеній напрузі.

✵ Твердження В є неправильним. З формули R = р випливає, що опір провідника залежить від матеріалу провідника.

З таблиць маємо, що питомий опір міді 0,017 Ом мм 2 /м, а сталі — 0,12 Ом мм 2 /м. Тому, якщо замінити мідний провід сталевим такої самої довжини й такого самого діаметра, опір ділянки кола збільшиться.

✵ Твердження Г є неправильним. За напрямок струму умовно беруть той напрямок, у якому могли б рухатися в провіднику позитивно заряджені частинки, тобто напрямок від позитивного полюса джерела струму до негативного. Електрони рухаються у напрямку, протилежному напрямку струму.

2. На рисунку наведено графіки залежності сили струму від напруги для двох провідників. Укажіть правильне твердження.

А Опір провідника І більший, ніж опір провідника II.

Б Опір провідника І перевищує 6 Ом.

В Опір провідника II менше за 8 Ом.

Г Якщо провідники зроблені з одного металу й мають однакову довжину, то площа поперечного перерізу провідника І є більшою.

Читайте так же:
Расчет номинального тока теплового расцепителя

Обґрунтування вибору відповіді

✵ Твердження А є неправильним. Оскільки I = , то при даній напрузі (наприклад, 15 В), чим більша сила струму, тим менший опір. З наведених графіків випливає, що R1 2 Rt . Звідси Q = 2 ∙ 3 ∙ 5 = 60 (Дж).

✵ Твердження Г є неправильним. Якщо через поперечний переріз провідника за будь-які рівні інтервали часу проходять рівні заряди, кажуть, що по цьому провіднику тече постійний струм. Сила струму в перерізі В і в перерізі А є однаковою.

5. Три однакові резистори опором R з’єднані, як показано на рисунку. Укажіть правильне твердження.

А Сила струму в резисторі 3 менша, ніж у резисторі 1.

Б Потужність струму в резисторах 2 і 3 однакова.

В Потужність струму в резисторі 3 дорівнює сумарній потужності в резисторах 1 і 2.

Г За той самий час у резисторі 3 виділиться більша кількість теплоти, ніж у резисторах 1 і 2.

Обґрунтування вибору відповіді

✵ Твердження А є неправильним. У разі паралельного з’єднання сила струму більша в тому резисторі, в якому опір менший (R3 = R, R1,2 = 2R ).

✵ Твердження Б є неправильним. Потужністю струму Р називають відношення роботи струму А до інтервалу часу t, протягом якого ця робота виконана: Р = .

Оскільки A = IUt, одержуємо P = 1U. Використовуючи закон Ома, можна записати три еквівалентні формули для потужності струму: Р = IU = I 2 R.

Оскільки напруга на резисторі 2 менша, ніж на резисторі 3, то й потужність струму в резисторі 2 менша, ніж на резисторі 3.

✵ Твердження В є неправильним. Оскільки

P3 = i P1-2 = , то Р1 > Р1-2.

✵ Твердження Г є правильним. У разі паралельного з’єднання провідників більша кількість теплоти виділиться в провіднику, що має менший опір (R3 2 . Питомий опір ніхрому 1,1 ∙ 10 -6 Ом ∙ м. Кип’ятильник увімкнутий в мережу напругою 220 В, ККД кип’ятильника 90%. Установіть правильне твердження. Обґрунтуйте, чому інші твердження є неправильними.

Читайте так же:
Инкубатор использование теплового действия электрического тока

А Опір кип’ятильника 10 Ом.

Б Сила струму в кип’ятильнику 10 А.

В Потужність, яку споживає кип’ятильник, дорівнює 2 кВт.

Г За 7 хв кип’ятильник нагріває 2,2 л води на 100 °С. Питома теплоємність води 4200 Дж/(кг ∙ К).

6. При напрузі 3,0 кВ електровоз споживає струм 1,5 кА, при цьому він розвиває швидкість 54 км/год при силі тяги 240 кН. Установіть неправильне твердження. Доведіть, що інші твердження є правильними.

А Корисна потужність електровоза 3,6 МВт.

Б Потужність струму у двигуні електровоза 4,5 МВт.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector