Презентація на тему "Теплова дія струму. Закон Джоуля-Ленца. Електронагрівальні прилади. Запобіжники."

Теплова дія струму. Закон джоуля-ленца. Електронагрівальні прилади. Запобіжники. Вчитель фізики школи І-ІІІ ступенів № 132 міста Києва. Кучменко Олександр Миколайович

ТЕПЛОВА ДІЯ СТРУМУ Проходження струму завжди супроводжується виділенням теплоти. Коли в провіднику йде струм, то вільні заряджені частинки, рухаючись під дією електричного поля, зіштовхуються з іншими частинками і передають їм частину своєї енергії. У результаті середня швидкість хаотичного (теплового) руху частинок речовини збільшується — провідник нагрівається. За законом збереження енергії кінетична енергія, набута вільними зарядженими частинками в результаті дії електричного поля, перетворюється на внутрішню енергію провідника.

ЗАКОН ДЖОУЛЯ — ЛЕНЦА Англійський фізик Джеймс Джоуль у 1841 році та російський фізик Емілій Ленц у 1842 році незалежно один від одного, на основі дослідів, установили, що в нерухомих металевих провідниках уся робота електричного струму витрачається на збільшення їхньої внутрішньої енергії. Нагрітий провідник віддає отриману енергію навколишнім тілам, але вже внаслідок теплообміну. Закон Джоуля-Ленца. Кількість теплоти, яка виділяється провідником зі струмом, визначається добутком квадрата сили струму, опору провідника і часу проходження струму: , де Q - кількість теплоти, яка виділяється провідником зі струмом; І - сила струму в провіднику; R - опір провідника; t - час проходження струму. Якщо провідники з’єднані паралельно, то вони перебувають під однаковою напругою, у такому випадку Q зручно розраховувати за формулою: Закон Джоуля-Ленца справедливий у межах застосовності закону Ома.

ЕЛЕКТРОНАГРІВАЛЬНІ ПРИСТРОЇ Робота всіх електричних нагрівників ґрунтується на тепловій дії струму: в таких пристроях енергія електричного струму перетворюється на внутрішню енергію нагрівника, який, у свою чергу, віддає енергію довкіллю шляхом теплопередачі.

Основною частиною будь-якого електронагрівника є нагрівальний елемент — провідник, який нагрівається в разі проходження струму. Нагрівальні елементи мають витримувати дуже високу температуру, тому їх виготовляють із тугоплавких матеріалів, тобто з матеріалів, що мають високу температуру плавлення. Щоб уникнути ураження струмом, нагрівальний елемент ізолюють від корпусу нагрівального пристрою. За законом Джоуля-Ленца кількість теплоти, що виділяється в нагрівальному елементі, обчислюється за формулою , отже, змінюючи час нагрівання або силу струму в нагрівальному елементі, можна регулювати температуру нагрівника.

КОРОТКЕ ЗАМИКАННЯ Сила струму на будь-якій ділянці кола визначається за законом Ома. При заданій напрузі сила струму тим менша, чим більший опір ділянки і навпаки. Наприклад, опір звичайних лампочок розжарювання досить великий (сотні Ом), і тому сила струму в них дуже мала (порядку 0,1 А). Якщо ж замкнути провідники десь за межами лампочки, то отримаємо ділянку кола з дуже малим опором, а струм, який йтиме цією ділянкою буде дуже великим. Говорять, що в цьому випадку має місце коротке замикання. Коротке замикання - це значне зростання сили струму (на декілька порядків) на деякій ділянці кола за рахунок малого її опору, в порівнянні зі струмами на інших ділянках кола.

Коротке замикання - це будь-яке замикання джерела струму на дуже малий опір. Сили струму короткого замикання надзвичайно небезпечні через надмірний розігрів провідників, а також шкідливі для джерела струму. Для захисту від струмів короткого замикання служать запобіжники. Є багато їх видів. Одними з них є плавкі запобіжники. Всередині цих запобіжників містяться тонкі мідні чи свинцеві дротинки, які ввімкнені послідовно в коло і мають властивість плавитись (і таким чином розмикати коло), якщо сила струму в колі перевищує певне значення (на яке розраховане дане коло).

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ. Уважно прочитатайте § 34, 35 та спробуйте письмово виконати вправи34 (1), 35 (1).