Презентация на тему Решение задач на расчет работы и мощности электрического тока, тепловое действие тока

тока необходимо помнить:
Формулы работы и мощности электрического тока.
Закон Джоуля-Ленца.
Закон

сохранения энергии.
Закономерности последовательного и параллельного соединения проводников.
Зависимость сопротивления от материала и размеров.
Формулы для расчета количества теплоты в различных процессах.

изображена на рисунке,
резисторы имеют сопротивления:
R1=1 Ом, R2=2

Ом, R3=2 Ом, R4=4 Ом.
На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность?

Обратите внимание!
Нам не дано напряжение или сила тока.
Значит, нас не спрашивают о том, ЧЕМУ РАВНА мощность.
Требуется только ответить на вопрос, на каком резисторе
тепловая мощность будет максимальной.

Как Вам кажется: на каком резисторе мощность будет больше?
Давайте проверим!

которой изображена на рисунке, резисторы имеют сопротивления:
R1=1 Ом,

R2=2 Ом, R3=2 Ом, R4=4 Ом.
На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность?

В данной цепи имеется два параллельных участка,

каждый из которых состоит из двух
последовательно соединенных резисторов.

Вспомним, как можно рассчитать
мощность электрического тока?

изображена на рисунке, резисторы имеют сопротивления:
R1=1 Ом, R2=2

Ом, R3=2 Ом, R4=4 Ом.
На каком резисторе выделяется большая тепловая мощность?

Если резисторы соединены последовательно, значит в них текут одинаковые по величине токи.

Подумайте, какой формулой для расчета мощности удобнее пользоваться в случае последовательного соединения резисторов?
Нажмите на выбранную Вами формулу

Подсказка. Нажмите меня

одинаковы, то большая мощность выделится на резисторе, сопротивление которого

больше (говорят: на большем по номиналу).
Следовательно на резисторе R2 выделится в 2 раза большая мощность, чем на резисторе R1.
Аналогично: на резисторе R4 выделится в 2 раза большая мощность, чем на резисторе R3.
Отметим при этом, что сопротивление резистора R4 в 2 раза больше, чем сопротивление резистора R2.

из двух резисторов – R2 или R4 – выделится

большая мощность.
Т.к. эти резисторы находятся в параллельных ветвях цепи, то в них текут разные токи.

Согласно свойствам параллельного соединения, ток в параллельной ветви тем больше, чем меньше сопротивление этой ветви.
Сопротивление верхней ветви меньше в 2 раза, значит, ток больше в 2 раза.

тока, то
Большая мощность (в 2 раза) выделится на резисторе

R2

Мы получили решения исходя из физического анализа ситуации.
Попробуем сделать выводы с использованием традиционного математического решения.

мощность выделится на втором резисторе

получили одинаковые ответы.
Вы, решая любую задачу, имеете право выбирать

способ решения.
Ваша оценка не зависит от выбранного способа, если только это специально не оговорено в условии задачи или учителем.
Выбирайте тот способ, который Вам удобнее и понятнее, но обязательно подумайте: нет ли более простого, более «физического» способа решения.
Важно только, чтобы выбранные Вами способы решения были правильными.

из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм2 и включен в

сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник?

Внимание!
В нашей задаче необходимо знание двух табличных величин – удельного сопротивления нихрома и плотности воды.
Обе эти величины обычно обозначаются одной и той же буквой: ρ.
Для того, чтобы избежать путаницы, введем обозначения:
ρ у.с. – удельное сопротивление,
ρп – плотность.

из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм2 и включен в

сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник?

Формула расчета сопротивления:

При протекании тока согласно закону Джоуля-Ленца выделяется количество теплоты, равное

из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм2 и включен в

сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник?

Так как по условию кпд кипятильника 80%, то только 80% энергии электрического тока идет на нагревание воды (остальная часть – на нагревание сосуда, воздуха и т.п.).
Следовательно:

из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм2 и включен в

сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник?

Окончательно:

из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм2 и включен в

сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник?

Подставим значения и проведем действия с наименованиями

Получим: ℓ ≈29,04 м

Ответ: длина нихромовой проволоки, из которой изготовлен кипятильник примерно 29, 04 м.

изготовлен из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм2 и включен

в сеть с напряжением 220 В. За 20 минут с его помощью было нагрето 4 л воды от 10°С до 90°С. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник?

Т.к. в основе действия кипятильника лежит тепловое действие тока, записали закон Джоуля-Ленца и преобразовали (с учетом закона Ома) через известное напряжение. Получили значение сопротивления проволоки кипятильника.
Записали формулу для расчета количества теплоты при нагревании и преобразовали с учетом зависимости массы от плотности и объема.
Исходя из закона сохранения энергии (с учетом кпд кипятильника) записали соотношение между количеством теплоты, выделившимся при прохождении тока, и количеством теплоты, необходимым для нагревания воды.
Получили конечную формулу путем подстановки

Выразили длину проволоки из формулы зависимости сопротивления проводника от материала и размеров;