Презентация по физике "Работа и мощность постоянного тока"(10 класс)

• 1 слайд

  Работа и мощность постоянного тока
  Федоров А.М. – учитель физики Кюкяйской СОШ Сунтарского улуса Республики Саха
  

• 2 слайд

  Работа тока
  При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу.
  Её принято называть работой тока.
  Рассмотрим произвольный участок цепи. Это может быть однородный проводник, например нить лампы накаливания, обмотка электродвигателя и др. Пусть за время Δt через поперечное сечение проводника проходит заряд Δq. Электрическое поле совершит при этом работу А = ΔqU (U — напряжение между концами участка проводника).
  Так как сила тока I = ∆𝒒 ∆𝒕 ,то работа тока равна:
  А = IUΔt.
  Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого шёл ток.
  Согласно закону сохранения энергии эта работа должна быть равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи. Поэтому
  энергия, выделяемая на данном участке цепи за время Δt, равна работе тока.
  

• 3 слайд

  Нагревание проводника
  Если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит химических действий, то происходит только нагревание проводника, т. е. увеличивается внутренняя энергия проводника. Нагретый проводник отдаёт тепло окружающим телам.
  
  Нагревание проводника происходит следующим образом. Электрическое поле ускоряет электроны. В результате столкновения с ионами кристаллической решётки они передают ионам свою энергию. Энергия беспорядочного движения ионов около положений равновесия возрастает. Это и означает увеличение внутренней энергии. Так как температура — мера кинетической энергии тела, то температура проводника повышается, и он начинает передавать тепло окружающим телам.
  

• 4 слайд

  Формулы для работы тока
  Если в формуле А = IUΔt выразить либо напряжение через силу тока, либо силу тока через напряжение с помощью закона Ома для участка цепи, то получим три эквивалентные формулы
  
  
  
  Формулой A = I2RΔt удобно пользоваться при последовательном соединении проводников, так как сила тока в этом случае одинакова во всех проводниках. При параллельном соединении удобна формула
  
  
  так как напряжение на всех проводниках одинаково.
  
  
  

• 5 слайд

  Закон Джоуля—Ленца
  Закон, определяющий количество теплоты, которую выделяет проводник с током в окружающую среду, был впервые установлен экспериментально английским учёным Д. Джоулем (1818—1889) и русским учёным Э. X. Ленцем (1804— 1865).
  Количество теплоты, выделяемой в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику:
  Q =I2RΔt.                
  Формула позволяет вычислить количество теплоты, выделяемой на любом участке цепи, содержащем какие угодно проводники.
  

• 6 слайд

  Упражнения
  Какое количество теплоты выделит за 30 мин спираль электроплитки, если сила тока в цепи 2 А, а напряжение 220 В?
  
  Сколько времени нагревалась проволока сопротивлением 20 Ом, если при силе тока 1 А в ней выделилось 6 кДж теплоты.
  
  Электрическая плитка при силе тока 5 А за 30 мин потребляет 1080 кДж энергии. Рассчитайте сопротивление плитки.
  
  Какое количество теплоты выделит за 20 мин спираль электроплитки сопротивлением 25 Ом, если сила тока в цепи 1,2 А?
  
  Какое количество теплоты выделится за 25 мин в обмотке электродвигателя, если ее активное сопротивление равно 125 Ом, а сила тока, протекающего в ней, равна 1,2 А?
  

• 7 слайд

  Мощность тока
  Любой электрический прибор (лампа, электродвигатель и т. д.) рассчитан на потребление определённой энергии в единицу времени. Поэтому наряду с работой тока очень важное значение имеет понятие мощность тока.
  Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока. Согласно этому определению мощность тока
  P = 𝑨 ∆𝒕
  Электрическая мощность, так же как и механическая, выражается в ваттах (Вт).
  Это выражение для мощности тока можно переписать в нескольких эквивалентных формах, используя закон Ома для участка цепи:
  
  
  На большинстве электроприборов указана потребляемая ими мощность, предельное значение силы тока, а также предельное значение напряжения.
  
  В быту для расчётов потребляемой электроэнергии часто используется единица кВт • ч, 1 кВт • ч = 3,6 • 106 Дж.
  

• 8 слайд

  
  Образцы заданий ЕГЭ
  
  А1. Чему равна работа электрического тока за 10 мин, если напряжение на концах проводника равно 10 В, а сила тока равна 1,5 А?
  
  1) 150 Дж 2) 900 Дж 3) 1500 Дж 4) 9000 Дне
  
  А2. При прохождении по проводнику электрического тока в течение 2 мин совершается работа 96 кДж. Сила тока 4 А. Чему равно сопротивление проводника?
  
  1) 0,02 Ом 2) 50 Ом 3) 3 кОм 4) 15 кОм
  
  А3. На цоколе лампы накаливания написано: 150 Вт, 220 В. Определите силу тока в спирали при включении лампы в сеть с номинальным напряжением
  
  1) 0,45 А 2) 0,68 А 3) 22 А 4) 220 000 А
  

• 9 слайд

  Образцы заданий ЕГЭ
  А4. На рисунке показан график зависимости силы тока в лампе накаливания от напряжения на её клеммах. При напряжении 30 В мощность тока в лампе равна
  1) 135 Вт 2) 67,5 Вт 3) 45 Вт 4) 20 Вт
  А5. Как изменится мощность, потребляемая электрической лампой, если, не изменяя её электрическое сопротивление, уменьшить напряжение на ней в 3 раза?
  1) уменьшится в 3 раза 3) не изменится
  2) уменьшится в 9 раз 4) увеличится в 9 раз
  С1. Имеется два электрических нагревателя одинаковой мощности — по 400 Вт. Сколько времени потребуется для нагревания 1 л воды на 40 °С, если нагреватели будут включены в электросеть последовательно? Потерями энергии пренебречь.
  С2. Какая мощность выделяется в лампочке в цепи, схема которой приведена на рисунке, если амперметр показывает силу тока 0,05 А, а вольтметр — напряжение 4 В. Известно, что цепь подключена к источнику постоянного напряжения U = 12 В. Измерительные приборы считать идеальными. Ответ запишите в ваттах.
  
  
  
  
  

• 10 слайд

  Использованные ссылки
  https://light-fizika.ru/index.php/10-klass?layout=edit&id=121
  http://www.myshared.ru/slide/1042875/
  https://www.google.com/url?sa=i&url=http%3A%2F%2Fmyelectronix.ru%2Fpostoyannyy-tok%2F40-parallelnoe-soedinenie-rezistorov&psig=AOvVaw1t5tmdW3dNohseqzuT0Sa5&ust=1644829424704000&source=images&cd=vfe&ved=0CAgQjRxqFwoTCNDYpJ-p_PUCFQAAAAAdAAAAABAD
  https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0f/Joule_James_sitting.jpg/220px-Joule_James_sitting.jpg
  https://to-name.ru/images/biography/work/lenc-emilij/lenc-emilij-hristianovich-portrait.jpg
  https://mega-talant.com/biblioteka/prezentaciya-zakon-dzhoulya-lenca-elektronagrevatelnye-pribory-91517.html