В РФ действует ГОСТ 8.417—2002, предписывающий обязательное использование международной системы единиц СИ. В нём перечислены единицы физических величин, разрешённые к применению, приведены их международные и русские обозначения и установлены правила их использования.
В системе СИ имеется 7 основных единиц 1 . Остальные базируются на них. Многие производные единицы, имеющие широкое распространение, получили собственные названия. Ниже приведены наиболее часто встречающие в электротехнике единицы и даны определения некоторых из них.
2. Основные единицы 2
2. Механические единицы
метр в секунду за секунду
Энергия и работа
3. Электрические единицы
кг м 2 /А с 3 = В
Напряженность электрического поля
А 2 с 4 /кг м 2 = = А с/В = с/Ом
кг м 2 /А 2 с 3 = В/А
кг м 3 /А 2 с 3 = Ом м
А 2 с 4 /кг м 3 = Ф/м
4. Магнитные единицы
Напряженность магнитного поля
кг м 2 /А 2 с 2 = Ом с
Ньютон (силы) определяется как сила, изменяющая за 1 с скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы.
Физика.Узнать за 2 минуты .Основные понятия.Что такое 1 Ньютон
Н=(кг м/с)/с= кг м/с 2 =Дж/м
Джоуль (Дж) равен работе (энергии), совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной 1 ньютону, на расстояние 1 метра в направлении действия силы. В электричестве джоуль обозначает работу, которую совершают силы электрического поля за 1 секунду при напряжении в 1 вольт для поддержания силы тока в 1 ампер
Дж = кг м 2 /с 2 =Вт с=В А с
Ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль
Вт = Дж / с = кг·м²/с³= H·м/с = В·А.
Кулон (Кл) — это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока 1 А
Вольт (В) — единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов двух точек электрического поля – электрического напряжения и электродвижущей силы (ЭДС). Разность потенциалов между двумя точками равна 1 вольту, если для перемещения заряда величиной 1 кулон из одной точки в другую над ним надо совершить работу величиной 1 джоуль. Вольт также равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 ампер при мощности 1 ватт.
В = Кл Дж = Кл кг м 2 /с 2 = Вт/А.
Ом (Ом, Ω) — единица измерения электрического сопротивления. Ом равен электрическому сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 вольт при силе постоянного тока 1 ампер.
Сименс (См) — единица измерения электрической проводимости, величина обратная Ому.
1 См = 1 / Ом = А / В = кг−1·м−2·с³А².
Фара́д (обозначение: Ф, F; прежнее название — фара́да) — единица измерения электрической ёмкости. 1 фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон создаёт между его обкладками напряжение 1 вольт:
Ф = Кл/ В = А с/В = А 2 с 4 /кг м 2 = с/Ом
Таким образом, конденсатор ёмкостью 1Ф, в идеале, может зарядиться до 1В при зарядке током 1А в течение 1 секунды. На практике же, ёмкость зависит от напряжения на обкладках конденсатора. Фарад — очень большая ёмкость для уединённого проводника. Ёмкостью 1 Ф обладал бы уединённый металлический шар, радиус которого равен 13 радиусам Солнца. Ёмкость же Земли (точнее, шара размером с Землю, используемого как уединённый проводник) составляет около 710 микрофарад.
Урок 109 (осн). Задачи на вычисление количества теплоты
Ге́нри (Гн) — единица измерения индуктивности. Цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоростью 1 ампер в секунду создаёт ЭДС индукции, равную 1 вольту.
Гн = В·с·А −1 = кг·м 2 ·с −2 ·А −2
Напряженность электрического поля (
) — векторная величина, характеризующая электрическое поле в точке, численно равна отношению силы, действующей на заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда. 
: В/м =Н/Кл
Ве́бер (Вб, Wb) — единица измерения магнитного потока. Изменение магнитного потока через замкнутый контур со скоростью 1 вебер в секунду наводит в этом контуре ЭДС, равную 1 вольту.
Вб = В·с = кг·м 2 ·с −2 ·А −1 = Гн·А
Те́сла (Тл) — единица измерения индукции магнитного поля, численно равная индукции такого однородного магнитного поля, в котором на 1 метр длины прямого проводника, перпендикулярного вектору магнитной индукции, с током силой 1 ампер действует сила 1 ньютон.
Тл = Вб/м 2 = В·с / м² = Н·А −1 ·м −1 = кг·с −2 ·А −1
1 Тл = 10 000 гаусс (единица СГС)
1 В системе измерения СГС, которая широко использовалась до принятия системы СИ, было только три основных единицы: сантиметр-грамм-секунда. Её название — абсолютная физическая система единиц.
2 в таблице не показана основная единица СИ — количество вещества «моль».
Источник: studfile.net
Единица измерения работы
Элементарной работой ($dA$) называют физическую величину, которая равна скалярному произведению силы ($overline$) на бесконечно малое перемещение ($doverline$), которое происходит под воздействием этой силы:
Если тело перемещается по прямой линии на пути $s$ под воздействием постоянной силы $overline$, то работу можно вычислить как:
где $alpha $ — угол между направлением силы и направлением перемещения тела.
Джоуль — единица измерения работы в системе СИ
Единица измерения работы носит название джоуль (Дж). Его можно определить исходя из выражения (2), так имеем:
Один джоуль равен работе, которая совершается при перемещении точки, к которой приложена сила величиной в один ньютон, на расстояние один метр в том направлении, в котором действует сила.
Джоуль — единица измерения работы, являющаяся производной в Международной системе единиц (СИ). Через основные единицы этой системы джоуль выражается как:
В электродинамике встречается определение работы, которую совершают силы электрического поля за промежуток времени равный одной секунде напряжении один вольт для того, чтобы поддерживать силу тока равному одному амперу. В таком случае джоуль можно выражать как:
Десятичные кратные и дольные единицы джоуля в системе СИ образуют при помощи стандартных приставок системы единиц. Например, кДж (килоджоуль): 1 кДж=1000 Дж; фДж (фемтоджоуль): 1фДж=$^Дж.$
Эрг — единица измерения работы в системе единиц СГС
В системе СГС (сантиметр, грамм, секунда) работа измеряется в эргах (эрг). При этом одни эрг равен:
[1 эрг=1 динcdot 1 см.]
Единицы измерения работы в технической системе единиц (МКГСС)
В системе МКГСС (в данной системе единиц основными являются метр, килограмм-сила, секунда) единицей измерения работы является килограмм-сила-метр ($кгсcdot м$). 1$ кгсcdot м$ — это работа которую совершает сила 1 кгс (килограмм-сила), если точка ее приложения перемещается благодаря ей на один метр в направлении действия силы. Джоуль и $кгсcdot м$ соотносятся как:
[1кгсcdot м=9,80665 Дж или 1 Дж=0,101972кгсcdot м. ]
Данная единица работы в настоящее время встречается редко и постепенно выводится из применения.
Примеры задач с решением
Задание. Используя определение джоуля — единицы измерения работы в электричестве как $Дж=Клcdot В, $получите выражение его через основные единицы системы СИ.
Решение. Рассмотрим каждую единицу, входящую в правую часть выражения:
Так, единица измерения заряда в Международной системе (Кл) может быть представлена с использованием основных единиц СИ как:
Рассмотрим выражение, которое связывает вольт ($В$) с основными единицами СИ:
В результате имеем:
Ответ. Единицу измерения работы (джоуль) можно представить как: $Дж=Клcdot В=•=frac^2>$
Задание. Тело массой 10 т скатывается с уклона по дороге под действием силы тяжести. Какова работа силы тяжести на пути в 100 м, если уклон дороги составляет c горизонтом 40? Запишите ответ в единицах системы СГС.
Решение. Сделаем рисунок.
За основу решения задачи, учитывая, что сила тяжести — постоянная сила, действующая на тело на всем пути его прямолинейного движения без изменения, примем формулу для вычисления работы вида:
где $beta $ — угол между направлением силы ($moverline$) и направлением вектора перемещения тела ($overline$). Угол $beta $ связан с углом наклона дороги (см. рис.1) как:
[beta =90<>^circ -alpha left(2.2right).]
Используя выражение (2.2) и принимая во внимание, что величина силы, которая совершает работу, равна:
искомую работу примем равной:
Переведем массу тела в систему СИ:
учтём, что $g=9,8 fracapprox 10frac$, проведем вычисления:
[A=^4cdot 10cdot 100 left(4<>^circ right) >=7cdot ^5left(Джright).]
Переведем джоули в эрги, учитывая их соотношение:
Ответ. $А=7cdot ^$ эрг
Источник: www.webmath.ru
Что измеряется в джоулях
Джоуль – одна из единиц измерения, входящая в Международную систему единиц. В джоулях измеряется не одна физическая величина, а целых три – энергия, работа и количество теплоты.
Статьи по теме:
- Что измеряется в джоулях
- Как перевести ватты в джоули
- Как перевести в джоули
Введение новой единицы измерения, получившей наименование джоуль, состоялось в 1889 году на Втором международном конгрессе электриков. В тот год скончался известный английский ученый-физик Джеймс Прескотт Джоуль. Труды этого исследователя оказали большое влияние на становление термодинамики. Он открыл связь между плотностью электрического тока на величину электрического поля и выделяющимся количеством тепла (закон Джоуля – Ленца), внес значительный вклад в формирование концепции закона сохранения энергии. В честь этого ученого новая единица измерения и получила наименование джоуль.
Физические величины, измеряемые в джоулях
Энергия представляет собой физическую величину, которая выражает меру перехода одних форм материи в другие. В замкнутой физической системе энергия сохраняется в течение всего того времени, что система остается замкнутой – это называется законом сохранения энергии.
Существуют разные виды энергии. Кинетическая энергия зависит от скоростей движения точек механической системы, потенциальная характеризует запас энергии тела, который идет на приобретение кинетической, внутренняя представляет собой внутреннюю энергию молекулярных связей. Существует энергия электрического поля, гравитационная, ядерная энергия.
Превращение одних видов энергии в другие характеризует иная физическая величина – механическая работа. Она зависит от величины и направления силы, действующей на тело, и от перемещения тела в пространстве.
Еще одно важное понятие в классической термодинамике – теплота. Согласно первому началу термодинамики, получаемое системой количество теплоты идет на совершение работы, противодействующей внешним силам, и на изменение ее внутренней энергии.
Все три величины связаны друг с другом. Чтобы произошел теплообмен, в результате которого будет изменена внутренняя энергия той или иной системы, должна быть совершена механическая работа.
Характеристика джоуля
Джоуль как единица измерения механической работы равен работе, производимой при перемещении тела на расстояние в 1 метр силой, величина которой равна 1 ньютону, в том направлении, в котором действует эта сила.
Применительно к расчетам энергии электрического тока джоуль определяется как работа, которую в течение одной секунды совершает ток силой в 1 ампер при разнице потенциалов, равной одному вольту.
Совет полезен?
Статьи по теме:
- Как перевести джоули в калории
- Как перевести кдж в ккал
- Как перевести квт в кдж
Добавить комментарий к статье
Похожие советы
- Удельная теплота плавления разных веществ
- Сколько энергии в молнии
- Как вычислить совершенную работу
- Как перевести вт в ккал
- Как рассчитать полную энергию
- Полная механическая энергия тел и систем
- Как перевести мдж в ккал
- Как найти полную энергию
- Как определить полную энергию
- Как найти кинетическую энергию
- Как найти энергию
- Как определить работу тока
- Что такое потенциальная энергия
- Как найти механическую энергию
- Что такое физическая величина
- Что такое энергия
- Как найти внутреннюю энергию
- Закон Джоуля-Ленца: определение, практическое значение
- Как перевести калории
- Что такое электрический ток
- Кинетическая энергия vs потенциальная энергия
- Как перевести киловатты
Источник: www.kakprosto.ru
Закон сохранения механической энергии
Физика — такая клевая наука, в которой ничего не исчезает бесследно. В том числе энергия. Вернее: особенно энергия. О том, куда она девается, если не бесследно — в этой статье.
· Обновлено 28 октября 2022
Энергия: что это такое
Если мы погуглим определение слова «Энергия», то скорее всего найдем что-то про формы взаимодействия материи. Это верно, но совершенно непонятно.
Поэтому давайте условимся здесь и сейчас, что энергия — это запас, который пойдет на совершение работы.
Энергия бывает разных видов: механическая, электрическая, внутренняя, гравитационная и так далее. Измеряется она в Джоулях (Дж) и чаще всего обозначается буквой E.
Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
Механическая энергия
Механическая энергия — это энергия, связанная с движением объекта или его положением, способность совершать механическую работу.
Она представляет собой совокупность кинетической и потенциальной энергии. Кинетическая энергия — это энергия действия. Потенциальная — ожидания действия.
Представьте, что вы взяли в руки канцелярскую резинку, растянули ее и отпустили. Из растянутого положения резинка просто «полетит», как только вы ей позволите это сделать. В этом процессе в момент натяжения резинка обладает потенциальной энергией, а в момент полета — кинетической.
Еще один примерчик: лыжник скатывается с горы. В самом начале — на вершине — у него максимальная потенциальная энергия, потому что он в режиме ожидания действия (ждущий режим ), а внизу горы он уже явно двигается, а не ждет, когда с ним это случится — получается, внизу горы кинетическая энергия.
Кинетическая энергия
Еще разок: кинетическая энергия — это энергия действия. Величина, которая очевиднее всего характеризует действие — это скорость. Соответственно, в формуле кинетической энергии точно должна присутствовать скорость.
Кинетическая энергия
Ек — кинетическая энергия [Дж]
m — масса тела [кг]
Чем быстрее движется тело, тем больше его кинетическая энергия. И наоборот — чем медленнее, тем меньше кинетическая энергия.
Задачка раз
Определить кинетическую энергию собаченьки массой 10 кг, если она бежала за мячом с постоянной скоростью 2 м/с.
Решение:
Формула кинетической энергии
Ответ: кинетическая энергия пёсы равна 20 Дж.
Задачка два
Найти скорость бегущего по опушке гнома, если его масса равна 20 кг, а его кинетическая энергия — 40 Дж
Решение:
Формула кинетической энергии
Ответ: гном бежал со скоростью 2 м/с.
Онлайн-уроки физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!
Потенциальная энергия
В отличие от кинетической энергии, потенциальная чаще всего тем меньше, чем скорость больше. Потенциальная энергия — это энергия ожидания действия.
Например, потенциальная энергия у сжатой пружины будет очень велика, потому что такая конструкция может привести к действию, а следовательно — к увеличению кинетической энергии. То же самое происходит, если тело поднять на высоту. Чем выше мы поднимаем тело, тем больше его потенциальная энергия.
Потенциальная энергия деформированной пружины
Еп — потенциальная энергия [Дж]
k — жесткость [Н/м]
x — удлинение пружины [м]
Потенциальная энергия в поле тяжести
Еп = mgh
Еп — потенциальная энергия [Дж]
m — масса тела [кг]
g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]
На планете Земля g ≃ 9,8 м/с 2
Задачка раз
Найти потенциальную энергию рака массой 0,1 кг, который свистит на горе высотой 2500 метров. Ускорение свободного падения считать равным 9,8 м/с 2 .
Решение:
Формула потенциальной энергии Еп = mgh
Eп = 0,1 · 9,8 · 2500 = 2450 Дж
Ответ: потенциальная энергия рака, свистящего на горе, равна 2450 Дж.
Задачка два
Найти высоту горки, с которой собирается скатиться лыжник массой 65 кг, если его потенциальная энергия равна 637 кДж. Ускорение свободного падения считать равным 9,8 м/с 2 .
Решение:
Формула потенциальной энергии Еп = mgh
Переведем 637 кДж в Джоули.
637 кДж = 637000 Дж
Ответ: высота горы равна 1000 метров.
Задачка три
Два шара разной массы подняты на разную высоту относительно поверхности стола (см. рисунок). Сравните значения потенциальной энергии шаров E1 и E2. Считать, что потенциальная энергия отсчитывается от уровня крышки стола.
Решение:
Потенциальная энергия вычисляется по формуле: E = mgh
По условию задачи
Таким образом, получим, что
Закон сохранения энергии
В физике и правда ничего не исчезает бесследно. Чтобы это как-то выразить, используют законы сохранения. В случае с энергией — Закон сохранения энергии.
Закон сохранения энергии
Полная механическая энергия замкнутой системы остается постоянной.
Полная механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергий. Математически этот закон описывается так:
Закон сохранения энергии
Еполн. мех. — полная механическая энергия системы [Дж]
Еп — потенциальная энергия [Дж]
Ек — кинетическая энергия [Дж]
const — постоянная величина
Задачка раз
Мяч бросают вертикально вверх с поверхности Земли. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Как изменится высота подъёма мяча при увеличении начальной скорости мяча в 2 раза?
Решение:
Должен выполняться закон сохранения энергии:
В начальный момент времени высота равна нулю, значит Еп = 0. В этот же момент времени Ек максимальна.
В конечный момент времени все наоборот — кинетическая энергия равна нулю, так как мяч уже не может лететь выше, а вот потенциальная максимальна, так как мяч докинули до максимальной высоты.
Это можно описать соотношением:
Разделим на массу левую и правую часть
Из соотношения видно, что высота прямо пропорциональна квадрату начальной скорости, значит при увеличении начальной скорости мяча в два раза, высота должна увеличиться в 4 раза.
Ответ: высота увеличится в 4 раза
Задачка два
Тело массой m, брошенное с поверхности земли вертикально вверх с начальной скоростью v0, поднялось на максимальную высоту h0. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Чему будет равна полная механическая энергия тела на некоторой промежуточной высоте h?
Решение
По закону сохранения энергии полная механическая энергия изолированной системы остаётся постоянной. В максимальной точке подъёма скорость тела равна нулю, а значит, оно будет обладать исключительно потенциальной энергией Емех = Еп = mgh0.
Таким образом, на некоторой промежуточной высоте h, тело будет обладать и кинетической и потенциальной энергией, но их сумма будет иметь значение Емех = mgh0.
Задачка три
Мяч массой 100 г бросили вертикально вверх с поверхности земли с начальной скоростью 6 м/с. На какой высоте относительно земли мяч имел скорость 2 м/с? Сопротивлением воздуха пренебречь.
Решение:
Переведем массу из граммов в килограммы:
m = 100 г = 0,1 кг
У поверхности земли полная механическая энергия мяча равна его кинетической энергии:
На высоте h потенциальная энергия мяча есть разность полной механической энергии и кинетической энергии:
Ответ: мяч имел скорость 2 м/с на высоте 1,6 м
Бесплатные занятия по английскому с носителем
Занимайтесь по 15 минут в день. Осваивайте английскую грамматику и лексику. Сделайте язык частью жизни.
Записаться на интенсив
Переход механической энергии во внутреннюю
Внутренняя энергия — это сумма кинетической энергии хаотичного теплового движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. То есть та энергия, которая запасена у тела за счет его собственных параметров.
Часто механическая энергия переходит во внутреннюю. Происходит этот процесс путем совершения механической работы над телом. Например, если сгибать и разгибать проволоку — она будет нагреваться.
Или если кинуть мяч в стену, часть энергии при ударе перейдет во внутреннюю.
Задачка
Какая часть начальной кинетической энергии мяча при ударе о стену перейдет во внутреннюю, если полная механическая энергия вначале в два раза больше, чем в конце?
Решение:
В самом начале у мяча есть только кинетическая энергия, то есть Емех = Ек.
В конце механическая энергия равна половине начальной, то есть Емех/2 = Ек/2
Часть энергии уходит во внутреннюю, значит Еполн = Емех/2 + Евнутр
Ответ: во внутреннюю перейдет половина начальной кинетической энергии
Закон сохранения энергии в тепловых процессах
Чтобы закон сохранения энергии для тепловых процессов был сформулирован, было сделано два важных шага. Сначала французский математик и физик Жан Батист Фурье установил один из основных законов теплопроводности. А потом Сади Карно определил, что тепловую энергию можно превратить в механическую.
Вот что сформулировал Фурье:
При переходе теплоты от более горячего тела к более холодному температуры тел постепенно выравниваются и становятся едиными для обоих тел — наступает состояние термодинамического равновесия.
Таким образом, первым важным открытием было открытие того факта, что все протекающие без участия внешних сил тепловые процессы необратимы.
Дальше Карно установил, что тепловую энергию, которой обладает нагретое тело, непосредственно невозможно превратить в механическую энергию для производства работы. Это можно сделать, только если часть тепловой энергии тела с большей температурой передать другому телу с меньшей температурой и, следовательно, нагреть его до более высокой температуры.
Закон сохранения энергии в тепловых процессах
При теплообмене двух или нескольких тел абсолютное количество теплоты, которое отдано более нагретым телом, равно количеству теплоты, которое получено менее нагретым телом.
Математически его можно описать так:
Уравнение теплового баланса
Qотд — отданное системой количество теплоты [Дж]
Qпол — полученное системой количество теплоты [Дж]
Данное равенство называется уравнением теплового баланса. В реальных опытах обычно получается, что отданное более нагретым телом количество теплоты больше количества теплоты, полученного менее нагретым телом:
Это объясняется тем, что некоторое количество теплоты при теплообмене передаётся окружающему воздуху, а ещё часть — сосуду, в котором происходит теплообмен.
Чтобы разобраться в задачках, читайте нашу статью про агрегатные состояния вещества.
Задачка раз
Сколько граммов спирта нужно сжечь в спиртовке, чтобы нагреть на ней воду массой 580 г на 80 °С, если учесть, что на нагревание пошло 20% затраченной энергии.
Удельная теплота сгорания спирта 2,9 · 107 Дж/кг, удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг · °С).
Решение:
При нагревании тело получает количество теплоты
где c — удельная теплоемкость вещества
При сгорании тела выделяется энергия
где q — удельная теплота сгорания топлива
По условию задачи нам известно, что на нагревание воды пошло 20% энергии, полученной при горении спирта.
Ответ: масса сгоревшего топлива равна 33,6 г.
Задачка два
Какое минимальное количество теплоты необходимо для превращения в воду 500 г льда, взятого при температуре −10 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь. Удельная теплоемкость льда равна 2100 Дж/кг · ℃, удельная теплота плавления льда равна 3,3 · 10 5 Дж/кг.
Решение:
Для нагревания льда до температуры плавления необходимо:
Qнагрев = 2100 · 0,5 · (10 − 0) = 10 500 Дж
Для превращения льда в воду:
Qпл = 3,3 · 10 5 · 0,5 = 165 000 Дж
Таким образом, для превращения необходимо затратить:
Q = Qнагрев + Qпл = 10 500 + 165 000 = 175 500 Дж = 175,5 кДж
Ответ: чтобы превратить 0,5 кг льда в воду при заданных условиях необходимо 175,5 кДж тепла.
Источник: skysmart.ru
Задачи на применение закона Джоуля-Ленца с решением
Закон Джоуля-Ленца описывает тепловое действие электрического тока и находит широкое применение в электротехнике. В сегодняшней статье разберем несколько задач на закон Джоуля-Ленца.
Лень решать задачи? Зайдите на наш телеграм-канал: там найдется много интересного для всех учащихся. А если вы решили обратиться к нам за помощью, не упустите выгоду и обязательно прочекайте приятные скидки и акции на нашем втором канале.
Закон Джоуля-Ленца: задачи с решением
Для решения любой физической задачи существует алгоритм: сначала записываются все известные данные, затем определяются величины, которые нужно найти. Подробнее о решении физических задач читайте в нашей памятке для студентов. Также советуем держать под рукой формулы, это существенно облегчит процесс решения.
Кстати, если вы интересуетесь задачами на закон Джоуля-Ленца, вам также может быть полезно ознакомиться с задачами на мощность тока.
Задача на закон Джоуля-Ленца №1
Условие
Какое количество теплоты выделяет за 5 минут нагреватель электрочайника, если его сопротивление равно 30 Ом, а сила тока в цепи 1,5 А?
Решение
Это простейшая задача на закон Джоуля-Ленца для участка цепи. Запишем сам закон:
Подставив значения из условия в формулу, найдем:
Q = 1 , 5 2 · 30 · 300 = 20250 Д ж
Ответ: 20,25 кДж.
Задача на закон Джоуля-Ленца №2
Условие
Какое количество теплоты выделит за 40 минут спираль электроплитки, если сила тока в цепи 3 А, а напряжение 220 В?
Решение
Эта также простейшая задача на закон Джоуля-Ленца, но, в отличие от первой задачи, при ее решении используется другая формулировка закона. Сначала запишем закон Джоуля-Ленца:
Теперь перепишем его с учетом закона Ома:
I = U R R = U I Q = I 2 U I t = I U t
Осталось подставить значения и вычислить:
Q = 3 · 220 · 2400 = 1 , 584 М Д ж
Ответ: 1,584 МДж.
Задача на закон Джоуля-Ленца №3
Условие
Сколько минут ток шел по проводнику сопротивлением 25 Ом, если при силе тока 1 А проводник вылелил 6 кДж теплоты.
Решение
Запишем закон Джоуля-Ленца и выразим время:
Q = I 2 R t t = Q I 2 R
t = 6000 1 2 · 25 = 240 c = 4 м и н
Ответ: 4 минуты.
При расчетах не забывайте переводить все величины из условия в систему СИ.
Задача на закон Джоуля-Ленца №4
Условие
Электрическая плитка при силе тока 4 А за 20 минут потребляет 1000 кДж энергии. Рассчитайте сопротивление плитки.
Решение
Выразим сопротивление из закона Джоуля-Ленца:
Q = I 2 R t R = Q I 2 t
Подставим значения и вычислим:
R = 1000 · 10 3 16 · 1200 = 52 О м
Ответ: 52 Ом.
Задача на закон Джоуля-Ленца №5
Условие
По проводнику с сопротивлением 6 Ом пропускали постоянный ток в течение 9 c. Какое количество теплоты выделилось в проводнике за это время, если через его сечение прошел заряд 3 Кл?
Решение
Заряд можно определить, зная время и силу тока. А зная заряд и врямя, за которое он прошел по проводнику, найдем силу тока:
Запишем закон Джоуля-Ленца для количества теплоты:
Q = I 2 R t Q = q 2 t 2 R t = q 2 R t
Подставим значения и вычислим:
Q = 3 2 · 6 9 = 6 Д ж
Ответ: 6 Дж.
Вопросы на закон Джоуля-Ленца
Вопрос 1. Как звучит закон Джоуля-Ленца?
Ответ. Закон Джоуля-Ленца гласит:
Количество теплоты, выделившейся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.
Вопрос 2. Почему проводник с током нагревается?
Ответ. При прохождении тока по проводнику положительные ионы в узлах кристаллических решеток проводника за счет энергии тока начинают сильнее колебаться. Это сопровождается увеличением внутренней энергии проводника, т.е. его нагреванием. При этом энергия тока выделяется в виде теплоты, которую называют джоулевым теплом.
Вопрос 3. Как был открыт закон Джоуля-Ленца?
Ответ. По спирали, помещенной в калориметр с водой, пропускали электрический ток. Через некоторое время вода нагревалась. По температуре воды можно было вычислить количество выделившейся теплоты. Эмпирическим путем было доказано, что при прохождении тока по проводнику, обладающему определенным сопротивлением, в течение времени током совершается работа, проявляющаяся в виде выделившейся теплоты.
Английский физик Джеймс Джоуль и русский физик Эмилий Ленц изучали зависимость количества выделяемой теплоты от силы тока одновременно. Они пришли к одному и тому же выводу независимо друг от друга.
Вопрос 4. Как еще можно записать закон Джоуля-Ленца?
Ответ. Воспользовавшись законом Ома для участа цепи, закон Джоуля-Ленца можно переписать следующим образом:
Q = U I t = U 2 R t
Вопрос 5. Каково практическое применение закона Джоуля-Ленца?
Ответ. Закон Джоуля-Ленца находит широкое применение на практике:
- На нем основан принцип действия многих нагревательных приборов (чайник, электроплитка, фен, утюг, паяльник и т.д).
- На принципе закона Джоуля-Ленца основана контактная сварка, где создание неразъемного сварного соединения достигается путем нагрева металла за счет проходящего через него электрического тока и пластической деформации свариваемых деталей путем сжатия. Электродуговая сварка также использует закон Джоуля-Ленца.
- Расчеты на основе закона Джоуля-Ленца позволяют стабилизировать и минимизировать тепловые потери в линиях электропередач.
Нужна помощь в решении задач и выполнении других заданий по учебе? Обращайтесь в профессиональный сервис для учащихся в любое время.
Мы поможем сдать на отлично и без пересдач
- Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
- Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
- Курсовая работа 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
- Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость
Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.
Источник: zaochnik.ru