Слайд 2
План уроку: Перевірка знань; Закон Джоуля – Ленца; Застосування теплової дії електричного струму. Лампа розжарювання; Застосування закону Джоуля – Ленца у зварювальному виробництві; закріплення пройденого матеріалу; Вирішення якісного завдання за допомогою MS Excel; Аналіз одержаних результатів.
Слайд 3
Фронтальне опитування: 1. Як запустити табличний процесор? 2. Як задати адресу осередку? 3. Як ввести в комірку формулу? 4. Як вставити діаграму? 5. Як вибрати тип діаграми? 6. Як вивести графік та таблицю на друк?
Слайд 4
Відкриття закону Джоуля – Ленца
Джеймс Джоуль (англійський фізик) у 1841 році
Слайд 5
Закон Джоуля - Ленца: A = UIt У нерухомих провідниках вся робота струму йде лише нагрівання провідників, т. е. те що, щоб збільш їх внутрішню енергію. Враховуючи, що U = IR(із закону Ома для ділянки ланцюга)
Слайд 6
Q = I2Rt Кількість теплоти, що виділяється провідником зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника та часу. закон Джоуля - Ленца:
Слайд 7
1. Q = I2Rt 3. Q = U2t/R 2. Q = UIt
Слайд 8
Відео фрагмент «закон Джоуля – Ленца»
Слайд 9
Вольфрамова спіраль Скляний балон Цоколь лампи Основа цоколя Пружний контакт Пристрій сучасної лампочки розжарювання 2 1 3 4 5
Слайд 10
Фронтальне опитування: Два дроти однакової довжини та перерізу - залізний та мідний - з'єднані паралельно. У якій із них виділиться більша кількість теплоти? 2. Спіраль електричної плитки вкоротили. Як зміниться кількість теплоти, що виділяється в ній, якщо плитку включити в ту ж напругу? 3. У чому виявляється теплова дія струму? За яких умов воно спостерігається? 4. Чому при проходженні струму провідник нагрівається? 5. Чому, коли провідником пропускають електричний струм, провідник подовжується?
Слайд 11
Завдання №1 Яка кількість теплоти виділиться протягом години у провіднику опором 10 Ом при силі струму 2 А? Розв'язання задач: Завдання №2 Який опір потрібно включити до мережі з напругою 220 В, щоб у ньому за 10 хв виділилося 66 кДж теплоти?
«Дія електричного струму» - Сформулюйте гіпотезу про передбачувану дію струму. Зробіть висновки. Теплова дія струму. «Звіт-оповідання». Тема: "Дії електричного струму". (Кант Іммануїл німецький філософ, 1724 – 1804 р.р.). Що є джерелом магнітного поля Землі? Магнітна дія струму. 10. «Вирішуємо». Наведіть приклади застосування цієї дії.
«Змінний електричний струм» - i = Im cos?t. P = Im Um / 2 = Im2R / 2. P = i2R. Змінний електричний струм. Ф = b * s * cos?. Амплітуда сили струму дорівнює: Миттєве значення сили струму прямо пропорційно до миттєвого значення напруги. Im = Um / R. Середнє значення квадрата косинуса за 1 період дорівнює 0,5. Діючі значення сили струму та напруги.
«Робота електричного струму» - Виведемо формули до розрахунку роботи електричного струму. U = 3,5 R = 14 Ом t = 2хв. А) Аналіз енергетичних перетворень, які у електричних ланцюгах. В) Яку роль відіграє джерело струму? 3. Новий матеріал. Новий матеріал Робота електричного струму. Виконала вчитель фізики Курочкіна Т.А. 120с.
«Електромісткість та конденсатори» - Конденсатор змінної ємності. Позначення електричних схем: З'єднання конденсаторів. Все електричне поле зосереджено усередині конденсатора. Послідовне. Енергія зарядженого конденсатора. +q. Конденсатори. Електроємність. Електроємність плоского конденсатора. -q. Паралельне. Конденсатор постійної ємності.
"Постійний електричний струм" - 10.2. Щільність струму. Лінії у разі постійного струму ніде не починаються та ніде не закінчуються. Величина, що дорівнює роботі сторонніх сил з переміщення одиничного позитивного заряду в ланцюзі, називається електрорушійною силою (Е.Д.С.), що діє в ланцюзі: (7.4.1). Розподіл напруженості Е та потенціалу? електростатичного поля пов'язане із щільністю розподілу зарядів? у просторі рівнянням Пуассона:
«Робота та потужність струму» - Одиниці потужності. Одиниці роботи. i=P/u. Джеймс Уатт. Цілі уроку: A = P * t. Робота та потужність електричного струму. Навчитися застосовувати формули під час вирішення завдань. Ватт 1 Ватт = 1 Вольт * 1 Ампер 1 Вт = 1 В * 1 А 1 кВт = 1000 Вт 1МВт = 1000000 Вт. Робота електричного струму. 16 березня Класна робота.
Всього у темі 16 презентацій
Розділ ОДЕ з фізики: 3.9.
Закон Джоуля-Ленца
Розділ ЄДІ з фізики: 3.2.8.
. Закон Джоуля-Ленца
Розглянемо Закон Джоуля-Ленца та його застосування.
При проходженні електричного струму провідником він нагрівається. Це відбувається тому, що вільні електрони, що переміщуються під дією електричного поля, в металах та іони в розчинах електролітів стикаються з молекулами або атомами провідників і передають їм свою енергію. Таким чином, при виконанні струмом роботи збільшується внутрішня енергія провідника , в ньому виділяється деяка кількість теплоти, що дорівнює роботі струму, і провідник нагрівається: Q = А або Q = IUt . Враховуючи що U = IR , в результаті отримуємо формулу:
Q = I 2 Rt , де
Q
- кількість теплоти, що виділяється (у Джоулях)
I
- Сила струму (в Амперах)
R
- Опір провідника (в Омах)
t
- Час проходження (у секундах)
♦ Закон Джоуля-Ленца : кількість теплоти, що виділяється провідником зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника та часу проходження струму.
У ХІХ ст. незалежно один від одного англієць Д. Джоуль та росіянин Е. Ленц вивчали нагрівання провідників при проходженні електричного струму та дослідним шляхом виявили закономірність: кількість теплоти, що виділяється при проходженні струму по провіднику, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника та часу: Q = I 2 Rt (у разі постійних сили струму та опору). Цю закономірність називають законом Джоуля-Ленца. Цей закон дає кількісну оцінку теплової дії електричного струму.
Застосовуючи можна отримати еквівалентні формули: Q = IUt , Q = U 2 t/R
Де застосовується закон Джоуля-Ленца?
1. Наприклад, у лампах розжарювання і в електронагрівальні прилади застосовується закон Джоуля-Ленца. Вони використовують нагрівальний елемент, який є провідником з високим опором. За рахунок цього елемента можна досягти локалізованого виділення тепла на певній ділянці. Виділення тепла буде з'являтися у разі підвищення опору, збільшення довжини провідника, вибором певного сплаву.
2. Однією з сфер застосування закону Джоуля-Ленца є зниження втрат енергії . Теплова дія сили струму призводить до втрат енергії. При передачі електроенергії, потужність, що передається, лінійно залежить від напруги і сили струму, а сила нагріву залежить від сили струму квадратично, тому якщо підвищувати напругу, при цьому знижуючи силу струму перед подачею електроенергії, то це буде вигідніше. Але підвищення напруги призводить до зниження електробезпеки. Для підвищення рівня електробезпеки підвищують опір навантаження відповідно до підвищення напруги в мережі.
3. Також закон Джоуля-Ленца впливає на вибір дротів для ланцюгів . Тому що при неправильному підборі проводів можливе сильне нагрівання провідника, а також його загоряння. Це відбувається коли сила струму перевищує гранично допустимі значення та виділяється занадто багато енергії.
Нагрівання дротівє шкідливим, оскільки призводить до втрат електроенергії під час передачі її від джерела до споживача. Для зменшення цих втрат силу струму зменшують, підвищуючи напругу джерела для того, щоб передається потужність залишилася колишньою. Щоб уникнути електричного пробою ізоляції проводів, їх піднімають на більшу висоту на щоглах високовольтних ліній електропередач , що пов'язують великі електростанції з містами та селищами, віддаленими від них на десятки та сотні кілометрів.
Ви дивилися конспект уроку фізики у 8 класі «Закон Джоуля-Ленца та його застосування».
Виберіть подальші дії:
- Подивитись
Клас: 10
Презентація до уроку
Назад вперед
Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно для ознайомлення та може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила ця робота, будь ласка, завантажте повну версію.
Ціль:узагальнити і повторити матеріал на тему «Закони постійного струму», навчити учнів пояснювати поняття праці та потужності струму, виявити закон Джоуля-Ленца з класичної електронної теорії, застосовувати практично теоретичні знання.
Завдання:
- Освітні: введення понять роботи та потужності електричного струму; виведення закону Джоуля-Ленца; вдосконалення навичок вирішення завдань; повторити основні фізичні поняття на цю тему.
- Розвиваючі: розвивати в учнів навички управління своєю навчальною діяльністю; розвиток усного та писемного мовлення, логічного мислення; вдосконалення практичних навичок під час вирішення завдань; вміння виділяти головне у матеріалі, що вивчається.
- Виховні: формувати комунікативні вміння під час колективної роботи; прагнення мети; активізувати пізнавальну діяльність через зміст та ступінь складності завдань.
Тип уроку:урок вивчення нового матеріалу
Ресурси уроку:підручники та навчальні посібники різних авторів, комп'ютер, мультимедійний проектор, екран.
Методи та методичні прийоми:самостійна робота з текстом, індивідуальна робота, робота у групах, заповнення таблиці, виконання тестових завдань, робота у парах; повідомлення учнів, оповідання з елементами розмови.
Заплановані результати:
Предметні:
- знати поняття роботи та потужності постійного струму;
- виявити закон Джоуля – Ленца.
Метапредметні:
- вміти слухати співрозмовника та вести діалог; вміти визнавати можливість різних точок зору;
- використовувати різні способи пошуку, збору, обробки, аналізу та інтерпретації інформації відповідно до завдань уроку;
- вміти викладати свою думку та аргументувати свою точку зору
- активно використовувати інформаційні засоби та ІКТ для вирішення комунікативних та пізнавальних завдань.
Особистісні:
- розвивати навички співпраці з учителем та однолітками у різних ситуаціях; вміння не створювати конфліктів та знаходити вихід із спірних ситуацій;
- формувати шанобливе ставлення до чужої думки;
- здійснювати самоконтроль, взаємоконтроль
- оцінювати сої досягнення на уроці.
ХІД УРОКУ
I. Організаційний етап
1. Вступне слово вчителя
- Який розділ фізики ми з вами вивчаємо? (Електродинаміка)
- Які питання ми розглядали на останніх уроках? (Електричний струм, Сила струму, Умови необхідні існування електричного струму, закон Ома, Опір, З'єднання провідників)
На сьогоднішньому уроці ми продовжимо вивчення глави «Закони постійного струму». Але спочатку давайте трохи повторимо основні поняття, формули та визначення.
2. Актуалізація знань
А) Фронтальне опитування з питань:
1. Що називають електричним струмом? (Електричним струмом називають упорядкований, спрямований рух заряджених частинок.)
2. Основні дії електричного струму? Наведіть приклади/ (Теплове, магнітне, хімічне, механічне, фізіологічне.)
3. Умови існування електричного струму? ( 1. Наявність вільних зарядів. 2. Наявність електричного поля.)
4. Від чого залежить електричний опір провідника? (1. Від довжини провідника.) 2. Від площі поперечного перерізу провідника. 3. Від роду матеріалу.)
5. При якому з'єднанні всі провідники знаходяться під однією напругою? (Провідники знаходяться при однаковій напрузі при паралельному з'єднанні: U 1 = U 2 = U.)
6. Прилад вимірювання напруги? (Напруга вимірюють за допомогою вольтметра, який включають у ланцюг паралельно тій ділянці, напруга на якій потрібно виміряти.)
7. Сформулюйте закон Ома для ділянки ланцюга: ( - з мула струму I прямо пропорційна доданому напрузі U і обернено пропорційна опору провідника.
8. Чи прилад для вимірювання сили струму? (Силу струму вимірюють за допомогою амперметра, який включають у ланцюг послідовно з тим приладом, силу струму в якому потрібно виміряти.)
Молодці згадали матеріал минулого уроку, а зараз давайте виконаємо завдання на картках з подальшою самоперевіркою. У вас на столах лежать листочки із завданнями, підпишіть на них Ф.І. і приступайте до виконання, через 5 хвилин ми почнемо перевірку.
Б) Самостійна робота з подальшою самоперевіркою (Додаток 1 )
Відповіді:
Варіант 1.1. Б, 2. У, 3. У, 4. Би, 5. А. 6. У.
Варіант 2.1. У, 2. У, 3. Б, 4. А, 5. У, 6. Б.
ІІ. Організація пізнавальної діяльності
- А зараз прослухайте вірш і постарайтеся відповісти про що йдеться:
Спіраль нагрілася до червоного,
Хоч і горіла вона недовго.
Підставивши руку, тепло відчуває,
Запитаєш: "Яку кількість тепла спіраль виділяє?"
Знайти тобі відповідь праці не складає,
З якого закону випливає?
(Закон Джоуля-Ленца)
- Молодці, здогадалися, про що ми з вами сьогодні будемо вести мову.
– Які поняття потрібно запровадити, щоб перейти до вивчення цього закону? (Поняття роботи та потужності)
Отже, відкриваємо зошити, записуємо число та тему нашого сьогоднішнього уроку: «Робота та потужність постійного струму. Закон Джоуля-Ленця»
Які питання ми маємо розглянути на уроці? (Відповіді дітей)
Ви абсолютно праві. Подивіться на екран, перед вами питання, на які ми повинні відповісти протягом уроку:
Робота з підручником
Запитання:
1. Що здійснює електричне поле, здатне переміщати заряджену частинку вздовж силової лінії? (Робота)
2. Як позначається робота? Позначається: А
3. Як вивести формулу до роботи струму?
4. На основі формули сформулюйте визначення роботи струму.
Робота струму на ділянці ланцюга дорівнює добутку сили струму, напруги та часу, протягом якого відбувалася робота.
5. Чому електричний струм нагріває провідник?
Електричне поле діє із силою на вільні електрони, які починають рухатися впорядковано, одночасно беручи участь у хаотичному русі, прискорюючись у проміжках між зіткненнями з іонами кристалічних ґрат. Придбана електронами під впливом електричного поля енергія спрямованого руху витрачається нагрівання провідника, т.к. наступні зіткнення іонів з іншими електронами збільшують амплітуду їх коливань та відповідно температуру всього провідника.
У нерухомих металевих провідниках вся робота струму йде збільшення їх внутрішньої енергії. Нагрітий провідник віддає отриману енергію оточуючим тілам (шляхом теплопередачі). Отже, кількість теплоти, що виділяється провідником, яким тече струм, дорівнює роботі струму.
6. Як за допомогою закону Ома висловити напругу через силу струму та силу струму через напругу?
Якою формулою зручніше користуватися при послідовному з'єднанні, а який при паралельному? Чому?
- При послідовному з'єднанні провідників, т.к. сила струму у разі однакова в усіх провідниках. 
– за паралельного з'єднання провідників, т.к. напруга на всіх провідниках однакова.
7. З чого можна вивести закон Джоуля-Ленца?
Якщо визначити кількість теплоти літерою Q. Тоді Q = A, або . Тоді, користуючись законом Ома, можна кількість теплоти, що виділяється провідником зі струмом, виразити через силу струму, опір ділянки ланцюга та час. Знаючи, що U = IR, отримаємо: Q =
Який фізичний зміст закону?
Кількість теплоти, що виділяється провідником зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника та часу проходження струму по провіднику.
До нашого уроку дівчинки підготували повідомлення про вчених, які зробили внесок у відкриття закону.
Доповіді учнів(Див. Презентацію , слайд 19)
- «Життя та діяльність Ленца» (Челишева Наталія)
- «Життя та діяльність Джоуля» (Альохіна Євгенія)
Перейдемо до розгляду питання про Потужність струму
Отже, будь-який електроприлад розрахований споживанні певної енергії в одиницю часу, тобто. на певну потужність.
– Позначається та вимірюється: [Р] = [Вт].
- Знаходиться за формулою:
Потужність струму дорівнює відношенню роботи струму на час проходження струму.
Також формулу для потужності можна переписати в кількох еквівалентних формах:
Потужність електроприладів вказується у їхніх паспортах.
4. Первинне закріплення
1. Отже, на підставі матеріалу уроків, заповніть відсутні дані в таблиці (Додаток 2 ):
Перевіримо правильність заповнення. (Один учень озвучує)
2. Вашій увазі пропонується кросворд. Давайте розгадаємо його. ( Додаток 3
)
3. Перейдемо до вирішення завдань.
- Знайти час, протягом якого провіднику йшов постійний струм, якщо для перенесення заряду в 10 Кл через провідник з опором 1 Ом знадобилося зробити роботу 10 Дж. (10 с)
- Два провідники опором 10 Ом та 14 Ом з'єднані паралельно і підключені до джерела струму. За деякий час у першому провіднику виділилося 840 Дж теплоти. Яка кількість теплоти виділилася за той самий час у другому провіднику. (600 Дж)
Які є питання щодо вирішення завдань?
5. Домашні завдання
§ 106, вправа 19 (4)
6. Рефлексія
Ось і підходить наш урок до кінця, закінчіть, будь ласка, такі пропозиції:
- Сьогодні я дізнався…
- Тепер я вмію...
- Я хотів би…
- Найбільша скрута викликала…
- Своєю роботою на уроці я … (задоволений/ незадоволений)
– Дякую за активну роботу на уроці, я думаю, всі ви добре засвоїли сьогоднішній матеріал. Здайте свої тестові роботи. Оцінки за них я повідомлю на наступному уроці.
Закон Джоуля-Ленца .
Ленц Емілій Християнович(1804-1865 рр.), російський фізик
ДЖОУЛЬ ДЖЕЙМС ПРЕСКОТТ
(1818-1889), англійський фізик
Нагрівач
Провідник
Провідник
Ізолятор
Будь-який електронагрівач складається з пари провідників з низьким опором (для підведення енергії), з'єднаних провідником з високим опором (власне нагрівачем), а в інших місцях розділених ізолятором. При цьому вся конструкція (принаймні у зоні нагріву) повинна витримувати робочу температуру нагрівача.
- На початку ХІХ ст. В. В. Петров виявив можливість отримання за допомогою електричної дуги чистих металів із їх оксидів (руд). Цей процес відновлення металів є основою сучасної електрометалургії. Перші дугові електричні печі для відновлення металів із руд були побудовані наприкінці 70-х років минулого століття.
- Сучасна дугова сталеплавильна піч - величезна споруда висотою понад 20 м. Пекти вміщує багато десятків тонн шихти, що складається з руди та відновника (частіше коксу). У шихту опускають кінці величезних вугільних електродів, діаметр яких досягає 0,7 м. Потужна електрична дуга, що виникає між вугіллям, нагріває матеріали до температури відновлення металу з руд.
1. Скляна колба
2. Спіраль із вольфраму
3. Молібденові власники
4. Скляний або металевий штенгель
5. Введення
6. Скляна лопатка
7. Цоколь
8. Носик
О.М. Лодигін (використовував вольфрамову нитку розжарення)
Томас Едісон (як нагрівальний елемент використовував обвуглені волокна бамбука)
- ЕДІСОН Томас Алва (1847-1931), американський винахідник та підприємець, організатор та керівник першої американської промислово-дослідницької лабораторії (1872, Менло-Парк),
- Лампа Томаса Едісона з ниткою розжарювання з вугільного волокна (цоколь E27, 220 вольт)
- 1. Розрахуйте опір електричної плитки, якщо вона при силі струму 5 А за 30 хвилин споживає 1080 кДж енергії.
1. Визначте загальний опір ланцюга та напруга на ділянці АВ, якщо R1=10 Ом, R 2 = 40 Ом, R 3 = 2 Ом,
а показання амперметра 1 А.
П. 53, 55;
вправа 3 7 (1,2)