Занятие 33. Закон Джоуля-Ленца.

Опыты показывают, что в неподвижных проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Количество теплоты Q, выделяющееся в проводнике с сопротивлением R при протекании тока I в течение времени t равно

Задачи для фронтального решения:

1) Напряжение на сопротивлении 100 Ом, подключенном к источнику ЭДС с внутренним сопротивлением 20Ом, равно 40В. Какое количество теплоты выделится за 5 мин па сопротивлении 76 Ом, подключенном к этому источнику ЭДС?

2) В некоторый момент времени цепь, состоящую из конденсатора и двух параллельно ему включенных сопротивлений, замыкают. Определить количество теплоты выделившееся на меньшем сопротивлении, если конденсатор емкостью 6 мкФ был заряжен до разности потенциалов 100В. Сопротивление R₁ = 10 Ом, R₂ = 50 Ом.

3) Электрический чайник имеет два нагревательных элемента. При подключении к сети только первого элемента, вода в чайнике закипает через 20 мин, при подключении только второго элемента – через 30мин. Через сколько времени закипит вода в чайнике, если подключить к сети оба элемента: а) последовательно, б) параллельно.

4) За 10 мин протекания тока через сопротивление 20 Ом в нем выделилось 120 Дж теплоты. Определить количество электричества, протекшего через сопротивление за это время.

5) Определить мощность электрического чайника, если в нем за 40 мин нагревается 3 л воды от 20 до 100^оС при коэффициенте полезного действия 60%.

6) Если в цепи, состоящей из трех одинаковых проводников, соединенных параллельно, и включенной в сеть, за 1 мин выделилось некоторое количество теплоты, то такое же количество теплоты выделилось в цепи, состоящей из последовательно соединенных этих проводников за ... мин

7) К источнику ЭДС 6 В подключены два параллельно соединенных резистора. Сопротивление одного 3 Ом, второго – 7Ом. Мощность тока, текущего по первому резистору, равна 5,88 Вт. Определить внутреннее сопротивление источника ЭДС.

8) Проволока длиной 8 м и площадью сечения 0.2 мм² подключена к источнику ЭДС. Удельное сопротивление материала проволоки 0.1 мк Ом·м. Мощность тока, протекающего по ней, 2 Вт. Определить внутреннее сопротивление источника ЭДС, если его ток короткого замыкания равен 900 мА.

9) Источник тока замыкается один раз на сопротивление 4 Ом, а другой раз на сопротивление 1 Ом. В том и другом случае количество теплоты, выделяющееся в сопротивлениях за одно и то же время, оказывается одинаковым. Найти внутреннее сопротивление элемента.

10) Количество теплоты, выделяемое в нагревательном приборе при уменьшении длины нагревательной спирали вдвое и уменьшении напряжения в цепи вдвое …

1) уменьшится в 4 раза 2) уменьшиться в 8 раз

3) уменьшится в 2 раза 4) не изменится

5) увеличится в 2 раза

11) Электрический чайник имеет две обмотки. При подключении одной из них к источнику тока вода в чайнике закипает через 120 с , при подключении другой – через 240 с. Через сколько секунд закипит вода в чайнике, если обмотки соединить параллельно?

1) 40с 2) 60 с 3) 80 с 4) 180 с 5) 360 с

12) К однородному медному цилиндрическому проводнику на 15с приложили разность потенциалов 1 В. Какова длина проводника, если его температура при этом повысилась на 10 К? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7-10⁸ Ом-м.)

Задачи для самостоятельного решения :

1) К зажимам батареи с ЭДС 24 В и внутренним сопротивлением 1Ом подключен нагреватель. Сила тока в цепи 20 А. Найти количество тепла, выделяющееся в нагревателе за 5 мин

2) С полюсами источника ЭДС 10 В соединено сопротивление 20 Ом. Какое количество теплоты выделится на сопротивлении за 15 мин если ток короткого замыкания источника 500 мА.

3) Количество теплоты, выделившейся в проводнике при протекании по нему тока, равно 4 кДж. Определить количество электронов, прошедших через поперечное сечение проводника, если напряжение на нем составило 50 В.

4) Напряжение на сопротивлении 100 Ом, подключенном к источнику ЭДС с внутренним сопротивлением 20 Ом, равно 40 В. За какое время на сопротивлении 76 Ом, подключенном к этому источнику, выделится 5,7 кДж теплоты?

5) Найти время, в течение которого по проводнику шел постоянный ток, если для переноса заряда в 10 Кл через проводник с сопротивлением 1 Ом потребовалось совершить работу 10 Дж.

6) Какая сила тока течет через обмотку электродвигателя подъемного крана, включенного в сеть с напряжением 580 В, если груз массой в одну тонну кран поднимает на высоту 9,5 м за 20 с? КПД двигателя 50%.

7) Конденсатор емкостью 10мкФ заряжается постоянным током через сопротивление R =1мОм. Через какое время после начала зарядки энергия, запасенная в конденсаторе, станет равной энергии выделившейся на сопротивлении.

8) Найти ток короткого замыкания источника ЭДС, если при напряжении во внешней цепи 2В в ней выделяется мощность 2 Вт, а при напряжении 1,8 В – мощность 3,6 Вт.

9) Кипятильник с сопротивлением 10 Ом, подключенный к сети, доводит до кипения воду за 3 минуты. Тот же объем воды два кипятильника с сопротивлением 10 и 20 Ом, каждый из которых подключен к той же сети, при прочих равных условиях, вскипятят воду за ...

1) 40 с 2) 60 с 3) 100 с 4) 120 с 5) 150 с

10) Сопротивления 300 Ом и 100 Ом включены последовательно в цепь. Если на первом сопротивлении выделилось 21 кДж теплоты, то на втором за это же время выделилось количество теплоты равное …

1) 7 кДж 2) 14 кДж 3) 28 кДж 4) 35 кДж 5) 63 кДж