Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

0
112
информация

Цель: выяснить характер зависимости между энергией, выделяемой на участке цепи, электрическим током и сопротивлением этого участка цепи. ознакомить учащихся с законом Джоуля-Ленца. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Демонстрации: механическая работа электрического тока; измерение мощности в электрической цепи с помощью амперметра и вольтметра.

Ход урока

I . Организационный момент

II . Проверка знаний

Фронтальный опрос

III . Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Работа электрического тока как характеристика процесса вращения электрической энергии.

2. Расчет работы электрического тока.

3. Мощность электрического тока.

4. Измерение работы и мощности электрического тока.

5 . Тепловое действие электрического тока.

6. Закон Джоуля-Ленца.

1. Изучение нового материала целесообразно начать с повторения поня­тий энергии и механической работы, с которыми учащиеся знакомились при изучении механики в 7 классе.

Учитель задает вопрос:

– Что понимают под механической энергией и работой?

В качестве примера можно рассмотреть падение тела в поле тяготения Зем­ли, приведя следующие рассуждения: если тело массой т падает с высоты А, по высоты Иг, то при этом сила тяжести совершает работу А = mg ( h 1 – h 2 ). Эта работа равна изменению потенциальной энергии тела: А = Ет – Ет. Но общая механическая энергия тела не изменилась, она -стала равной сумме потенциальной и кинетической энергии тела на высоте Л;. Отсюда вывод: работа характеризует изменение энергии или превращение одного вида энергии в другой. В данном случае происходит превращение одного вида механической энергии (потенциальной) в механическую энергию другого вида (кинетическую).

Далее учитель сообщает, что работа электрического тока также харак­теризует процесс превращения энергии одного вида (энергии электриче­ского поля) в энергию другого вида (внутреннюю энергию тел, в механиче­скую и другие виды энергии).

При введении понятия работы электрического тока можно воспользо­ваться опытами, непосредственно демонстрирующими механическую ра­боту электрического тока (подъем груза электродвигателем). Для демонст­рации собирают установку из электродвигателя, последовательно с кото­рым включают реостат и демонстрационный амперметр.

Учащиеся на опыте видят, что электрический ток совершает работу, следовательно, электрическая энергия превращается в механическую.

– Какие еще явления показывают, что электрический ток может со­вершать работу?

2. Чтобы установить, от чего зависит работа электрического тока, мож­но воспользоваться установкой с лампой накаливания. Изменяя сопротив­ление реостата, демонстрируется различное свечение лампы. Одновремен­но замеряется значение силы тока и напряжение в этих случаях. Очевидно, чем ярче светится лампа, тем больше выделяется в ней энергии и, следова­тельно, тем большую работу совершает электрический ток. Следовательно, именно этому случаю соответствуют и большие значения силы тока и на­пряжения. Опыт дает возможность качественно установить, что:

Работа электрического тока пропорциональна силе тока , на­пряжению , к времени прохождения тока

А = IUt . Формулу работы можно получить и из известного учащимся выражения

За единицу работы электрического тока принят Джоуль. Джоуль равен работе, выполняемой электрическим током силой 1 А при напряжении 1 В за 1 с:

3. Мощность электрического тока. С понятием мощности учащиеся уже встречались при изучении механики. Поэтому вначале можно повторить определение мощности и единицы ее измерения. – Что понимают под механической мощностью? (Ответы учеников.) Чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время:

За единицу мощности принят ватт (Вт):

1 Вт = 1 В 1 А.

4. Для измерения работы электрического тока нужен прибор, учиты­вающий напряжение, силу тока и время прохождения тока. Таким прибо­ром является электрический счетчик. Электрические счетчики устанав­ливаются везде, где используется электрическая энергия.

Для измерения мощности электрического тока используются ватт­метры, учитывающие напряжение и силу тока. Измерить мощность можно и с помощью вольтметра и амперметра. Чтобы вычислить искомую мощ­ность, умножают напряжение на силу тока, найденные по показаниям при­боров.

5. При введении понятия работы электрического тока мы уже пользова­лись тепловым действием тока (нагревание проводников). Собираем элек­трическую цепь, в которую последовательно включаем лампу накаливания и реостат. Для измерения силы тока и напряжения на лампе применяем де­монстрационные амперметр и вольтметр.

Учащимся уже известно, что в проводнике при протекании тока проис­ходит превращение электрической энергии во внутреннюю, и проводник

нагревается.

Почему при прохождении электрического тока проводник на­гревается?

Они неоднократно наблюдали тепловое действие тока в бытовых при­борах. На опыте с лампой накаливания учащиеся убедились, что накал лампы возрастал при увеличении тока. Но нагревание проводников зависит не только от силы тока, но и от сопротивления проводников.

6. Закон Джоуля-Ленца. Учащиеся знают уже формулу для работы Q = Ult . Кроме того, им известно, что в неподвижных проводниках вся ра­бота тока идет лишь на нагревание проводников, то есть на то, чтобы уве­личить их внутреннюю энергию. Следовательно, количество теплоты

Q = А = Ult .

IV . Решение задач

Домашнее задание .

§ 42

Упражнение 21

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь