· Ілля Добрий · ГДЗ · 2 хв. читати

§32. Закон Джоуля — Ленца

💭 Поміркуйте і дайте відповідь

1. Про який електроприлад ідеться в загадці: «Гладить все, чого торкається, а торкнеш — кусається»? Яка дія електричного струму покладена в основу його роботи?

У загадці йдеться про електричну праску. В основу її роботи покладена теплова дія електричного струму, яка проявляється в нагріванні провідника під час проходження через нього струму.

1. Чому в нагрівальних елементах використовують провідники з великим питомим опором, а в підвідних колах — провідники з малим питомим опором?

Згідно із законом Джоуля — Ленца, кількість теплоти прямо пропорційна опору провідника, тому елементи з великим опором нагріваються сильніше. Підвідні проводи роблять із малим опором, щоб вони майже не нагрівалися й енергія не витрачалася марно під час її передачі.

🔄 Перевірте себе

1. Яку дію електричного струму ви спостерігаєте у процесі, зображеному на малюнку 32.2? Які перетворення енергії відбуваються?

На малюнку 32.2 зображена електрична фритюрниця, у якій спостерігається теплова дія електричного струму. Під час роботи приладу електрична енергія перетворюється на внутрішню енергію нагрівального елемента та олії.

2. Визначте кількість теплоти, що виділиться в резисторі опором 10 Ом за 30 с, якщо через нього проходить струм силою 0,4 А.

Дано:

R=10 ОмR = 10 \text{ Ом}
t=30 сt = 30 \text{ с}
I=0,4 АI = 0{,}4 \text{ А}

Знайти:

Q−?Q - ?

Розв’язок:

Скористаємося законом Джоуля-Ленца:

Q=I2⋅R⋅tQ = I^2 \cdot R \cdot t
Q=(0,4 А)2⋅10 Ом⋅30 с=0,16⋅10⋅30=48 ДжQ = (0{,}4 \text{ А})^2 \cdot 10 \text{ Ом} \cdot 30 \text{ с} = 0{,}16 \cdot 10 \cdot 30 = 48 \text{ Дж}

Відповідь: Q=48 Дж

3. Під час проходження через провідник струму силою 3 А за 5 хв у ньому виділилося 2700 Дж енергії. Визначте опір провідника.

Дано:

I=3 АI = 3 \text{ А}
t=5 хв=300 сt = 5 \text{ хв} = 300 \text{ с}
Q=2700 ДжQ = 2700 \text{ Дж}

Знайти:

R−?R - ?

Розв’язок:

R=QI2⋅tR = \dfrac{Q}{I^2 \cdot t}

R=2700 Дж(3 А)2⋅300 с=27009⋅300=27002700=1 ОмR = \dfrac{2700 \text{ Дж}}{(3 \text{ А})^2 \cdot 300 \text{ с}} = \dfrac{2700}{9 \cdot 300} = \dfrac{2700}{2700} = 1 \text{ Ом}

Відповідь: R=1 Ом

4. Визначте кількість теплоти (у МДж), що виділиться за 30 хв роботи електронагрівача, увімкненого в мережу напругою 220 В. Спіраль нагрівача виготовлена з ніхромового дроту довжиною 22 см і площею поперечного перерізу 6,6 мм².

Дано:

t=30 хв=1800 сt = 30 \text{ хв} = 1800 \text{ с}
U=220 ВU = 220 \text{ В}
l=22 см=0,22 мl = 22 \text{ см} = 0{,}22 \text{ м}
S=6,6 мм2S = 6{,}6 \text{ мм}^2
ρ=1,1 Ом⋅мм2/м\rho = 1{,}1 \text{ Ом} \cdot \text{мм}^2 / \text{м}

Знайти:

Q−?Q - ?

Розв’язок:

Обчислимо опір спіралі:

R=ρ⋅lS=1,1⋅0,226,6=1,1⋅130≈0,0367 ОмR = \rho \cdot \dfrac{l}{S} = 1{,}1 \cdot \dfrac{0{,}22}{6{,}6} = 1{,}1 \cdot \dfrac{1}{30} \approx 0{,}0367 \text{ Ом}

Знайдемо кількість теплоти:

Q=U2R⋅t=22021,1⋅0,22/6,6⋅1800=484000,0367⋅1800≈2376000000 Дж=2376 МДжQ = \dfrac{U^2}{R} \cdot t = \dfrac{220^2}{1{,}1 \cdot 0{,}22 / 6{,}6} \cdot 1800 = \dfrac{48400}{0{,}0367} \cdot 1800 \approx 2376000000 \text{ Дж} = 2376 \text{ МДж}

Відповідь: Q=2376 МДж

5. Використовуючи дані електричної схеми (мал. 32.3), установіть, у якому з резисторів виділиться протягом однакового часу більша кількість теплоти і в скільки разів.

Резистори з’єднані паралельно, тому напруга U на них однакова. Кількість теплоти:

Q=U2R⋅tQ = \dfrac{U^2}{R} \cdot t

Відношення теплот:

Q2Q1=U2⋅t/R2U2⋅t/R1=R1R2=10 Ом5 Ом=2\dfrac{Q_2}{Q_1} = \dfrac{U^2 \cdot t / R_2}{U^2 \cdot t / R_1} = \dfrac{R_1}{R_2} = \dfrac{10 \text{ Ом}}{5 \text{ Ом}} = 2

Відповідь: у другому резисторі (5 Ом) виділиться у 2 рази більше теплоти.

Поширити:

Оцініть матеріал

Натисніть на зірку для оцінки:

Коментарі

Залишити відповідь:

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься

Назад