"Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца"

Работа и мощность электрического тока.

Закон Джоуля-Ленца.

Примеры приборов, в которых

совершается работа

электрического тока

«+» положительные ионы

«-» электроны

Работа электрического тока

Единица измерения работы в СИ: Джоуль

Мощность электрического тока

U • I • t

Р =

t

Р = U • I

Единица измерения мощности в СИ: Ватт

1 Вт = 1 В•1 А

1 кВт = 1000 Вт

Приборы для измерения мощности:

ваттметр

Вольтметр

Амперметр

Почему же проводники нагреваются?

Рассмотрим на примере движения одного электрона по проводнику.

Электрический ток в металлическом проводнике – это упорядоченное движение электронов. Провод – это кристалл из ионов, поэтому электронам приходится «течь» между ионами, постоянно наталкиваясь на них. При этом часть кинетической энергии электроны передают ионам , заставляя их колебаться сильнее. Кинетическая энергия ионов в узлах кристаллической решетки увеличивается, следовательно, увеличивается внутренняя энергия проводника и, следовательно, его температура. А это и означает, что проводник нагревается.

9

9

Химическое действие тока

Рассмотрим на примере движения одного электрона и положительного иона в жидком проводнике ( в растворе медного купороса CuSO 4 ).

+

В жидких и газообразных проводниках движущиеся электроны и ионы наталкиваются на молекулы, как бы «раскачивают» их, увеличивают их кинетическую энергию , что и означает возрастание температуры жидкости или газа.

В неподвижных металлических проводниках вся работа электрического тока идет на увеличение их внутренней энергии ( на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит химического действия).

Направление электрического тока

А ∆ Е вн

- +

Q

Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам путем теплопередачи.

Q = А

Учитывая, что А = UIt , получим Q = Uit .

Q = I 2 Rt

Зная, что , что U = IR , получим Q = I 2 Rt .

11

11

Q = I 2 Rt

Количество теплоты, выделившееся за время t , определяется законом Джоуля - Ленца:

количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени прохождения тока по проводнику.

Джеймс Джоуль Христианович Ленц

Ленц Эмилий Христианович

Джоуль Джеймс Прескотт

11

11

? Определите количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 20 Ом, в течение 3 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

Дано

t = 3 мин

R = 20 Ом

I = 5 A

Q = ?

СИ

180 с

-

-

Решение:

Q = I 2 R t

Q = 25 A 2 • 20 Ом • 180 с =

= 90000 Дж = 90 кДж

Ответ: Q = 90 кДж

Определите количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 20 Ом, в течение 3 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

11

11

• Определите работу электрического тока в
• электроплите за 2 мин, если мощность 400 Вт.

Решение:

СИ

Дано:

t = 2 мин

120 с

Р = 400Вт

А -?

A = 400 Вт  120 с =48 000 Дж = 48 кДж

Ответ: А = 48кДж

СИ

Решение:

Дано:

U = 120 B

I = 0.5 A

А = 0,5 А  120 В  600 с = = 36 000 Дж = 36 кДж

600 с

t = 10 мин

А -?

Ответ: А = 36 кДж

СИ

Решение:

Дано:

R = 2 Ом

U = 10 B

P - ?

P = 10 2  2 = 50 Вт

Ответ: Р = 50 Ватт

СИ

Решение:

Дано:

Q = I ² Rt

R = 72 Ом

U = 12 B

t = 6 мин

360 с

Q - ?

Q = (12 2 В : 72 Ом)* 360 с = 720 Дж

Ответ: Q = 720 Дж

Электро-приборы

Мощность

( на приборе)

Р, кВт

утюг

Стоимость за кВт в час,

руб.

пылесос

Время работы

t ,ч

2 руб. 60коп.

Работа электрического тока

А, кВт ч

А= P t

2 руб. 60коп.

Оплата

электро- энергии,

руб.

А×стоим-ть