ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА Демидова Виктория, учащаяся 9 «А» класса ГУО «Средняя школа 33 г. Могилёва» Научный руководитель: Федорович Н.Е.

Тепловое действие тока

Тепловое действие тока широко применяется в быту и промышленности

В быту

В промышленности

Электрический ток в металлах Все металлы – проводники электрического тока Строение металлов – пространственная кристаллическая решётка, в узлах которой находятся положительные ионы, а вокруг ионов хаотически движутся свободные электроны Электрическим током в металлах называют упорядоченное движение свободных электронов

A = Q Преодолевая сопротивление проводника, электрический ток выполняет работу, в процессе которой в проводнике выделяется тепло. Свободные электроны при своем движении сталкиваются с атомами и молекулами и при этих столкновениях механическая энергия движущихся электронов переходит в тепловую. Причем количество выделившейся теплоты будет равно работе электрических сил. A = Q

Значение работы А электрических сил пропорционально перенесенному заряду q и напряжению U между начальной и конечной точками: A = q U

U – напряжение на проводнике Его мы можем измерить вольтметром Заряд q можно найти, измерив амперметром силу тока I и время t секундомером q = I t

Таким образом формула для работы тока на участке цепи: A = I U t

Если энергия источника тока превращается только во внутреннюю энергию(идет на нагревание проводника), то, используя закон Ома работу запишем по-другому. U = I R A = I (I R) t

В XIX веке англичанин Джеймс Прескотт Джоуль и россиянин Ленц Эмиль Христианович изучали нагревание проводников электрическим током. Эти ученые проводили опыты неза­ви­си­мо друг от друга, ре­зуль­та­ты были по­лу­че­ны оди­на­ко­вые, по­это­му закон по­лу­чил на­зва­ние этих двух уче­ных – закон Джо­у­ля-Лен­ца. Джеймс Прескотт Джоуль Ленц Эмиль Христианович

Из опыта, который схематически изображен на рисунке, ученые установили формулу для расчета количества теплоты, выделяющегося в проводнике при прохождении по нему тока Пропуская ток, различной силы через проводники различного сопротивления и измеряя количество выделившейся теплоты, они пришли к зависимости: Q = I 2 R t

где Q – количество выделившейся теплоты; I – сила тока в проводнике; R – сопротивление проводника; t – время прохождения тока.

законом Джоуля – Ленца. Это выражение называют законом Джоуля – Ленца. Количество теплоты, выделяющееся в проводнике, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Q = I 2 R t Для расчета количества теплоты, которое выделяется в проводниках при их последовательном соединении (так как в этом случае сила тока во всех проводниках одна и та же) пользуются формулой Q = I 2 R t Для расчета количества теплоты, которое выделяется в проводниках при их параллельном соединении (так как в этом случае напряжение на всех проводниках одно и то же) пользуются формулой

Q ~ R При последовательном соединении нескольких проводников в каждом из них выделяется количество теплоты, пропорциональное сопротивлению проводника. Если, например, последовательно соединить одинаковые по размерам проволочки из железа, меди и никелина, то наибольшее количество теплоты выделится в никелиновой проволочке, так как ее удельное сопротивление самое большое. Она нагреется больше всего. Например, последовательно соединив одинаковые по размерам проволочки – медную, железную и никелиновую, то наибольшее количество теплоты выделится в медной проволочке, так как ее удельное сопротивление наименьшее. Она нагреется больше всего. Q = I 2 R t

Запомнить!!! Зависимость тепловой энергии от силы тока в проводнике определяется по закону Джоуля-Ленца. Q = I 2 Rt При прохождении электрического тока по проводнику количество тепла, выделяемого током в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, величине сопротивления проводника и времени действия тока.

Итак, тепло всегда выделяется в проводнике, когда в нем проходит ток. Однако, чрезмерный нагрев проводников и электротехнических устройств допускать нельзя, так как это приведет к их повреждению. Особенно опасен перегрев при коротком замыкании проводов, то есть при электрическом соединении проводников, подводящих электрическую энергию к потребителю.коротком замыкании При коротком замыкании обычно сопротивление остающихся под током проводников ничтожно, ток из-за этого достигает большой силы, и тепло выделяется в таком количестве, которое вызывает аварию. Для предохранения от коротких замыканий и чрезмерных перегревов в цепь включаются плавкие предохранители. Они представляют собой небольшие куски тонкой проволоки или пластинки, которые перегорают как только ток достигает определенной величины. Выбор плавких предохранителей производится в зависимости от площади сечения проводов.плавкие предохранители

Спасибо за внимание!