Підручник Фізика 8 клас - М. I. Шут - Перун 2016 рік

ЧАСТИНА II ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

Розділ 6. ЗАСТОСУВАННЯ ЗАКОНІВ ПОСТІЙНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ

§ 41. ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА

Нам уже відоме явище нагрівання провідників електричним струмом. Вільні електрони в металах або іони в розчинах лугів, кислот, солей, переміщуючись під впливом електричного поля, взаємодіють з іонами або атомами речовини провідника й передають їм свою енергію, внаслідок чого внутрішня енергія провідника збільшується. Кількість теплоти, яку виділяє провідник із струмом, дорівнює роботі струму, яку визначають за формулою:

А = Ult. (1)

Позначимо кількість теплоти, що виділяє провідник, як і раніше, буквою Q. Оскільки за законом збереження енергії кількість виділеної теплоти Q в провіднику рівна роботі струму А, то

Q = Ult. (2)

Використавши закон Ома, кількість теплоти можна визначити через силу струму, опір ділянки кола та час проходження струму. Взявши до уваги, що U = IR, матимемо:

Q = IRIt = I²Rt. (3)

Закон, що визначає кількість теплоти, яку виділяє провідник зі струмом у навколишнє середовище, експериментально встановили англійський учений Д.П. Джоуль і російський учений Е.Х. Ленц. Закон Джоуля-Ленца формулюється так:

Джоуль Джеймс Прескот (1818-1889) встановив закон, який визначає теплову дію електричного струму.

Кількість теплоти, яку виділяє провідник зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника й часу проходження струму провідником:

Q = I²Rt. (4)

Така форма запису закону Джоуля- Ленца зручна для використання у колах із послідовним з’єднанням елементів.

Для кіл із паралельним з’єднанням більш зручною є формула:

Ленц Еміль Хрнстняновнч (1804-1865) встановив закон, який визначає теплову дію електричного струму.

Подумайте і дайте відповідь

1. Як формулюється закон Джоуля - Ленца?

2. Для чого проводи в місцях з’єднання не просто скручують, а ще й спаюють?

3. У коло джерела струму послідовно ввімкнено три дротини однакового перерізу і довжини: мідну, стальну, нікелінову. Яка з них більше нагріється?

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 41

1. Яка кількість тепла виділяється за 30 хв металевою спіраллю опором 20 Ом при силі струму 5 А.

2. В момент зварювання сила струму в зварювальному апараті 7500 А при напрузі З В. Стальні листи в момент зварювання мають опір 0,0004 Ом. Яка кількість теплоти виділяються під час зварювання за 2 хв?