Практическая работа. Тепловое действие тока. Работа и мощность электрического тока.
Цель: проверить справедливость закона Джоуля - Ленца. Теория. Электрический ток может проявлять тепловое, химическое (наблюдается в электролитах) и магнитное (действие тока на магнитную стрелку или другой проводник с током), световое действия. Тепловое действие проявляется в том, что при протекании тока по проводнику (пусть это будет провод), проводник нагревается. Выделившееся при этом количество теплоты равно произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и на время протекания тока по проводнику:
Такая зависимость была установлена опытным путём русским физиком Ленцем и английским физиком Джоулем независимо друг от друга, и носит название закона Джоуля - Ленца. Проверить эту зависимость можно с помощью калориметра. Для этого в калориметр (закрытый сосуд с двойными стенками) надо налить воду и опустить в неё проводник с известным сопротивлением (на рисунке он показан в виде спирали). Проводник подключен к электрической цепи c измерительными приборами : амперметром и вольтметром .
По закону сохранения энергии количество теплоты, выделившееся при прохождении тока по проводнику, равно количеству теплоты, полученному водой. Количество теплоты, полученному водой находится из формулы
то есть количество теплоты, полученное водой, равно произведению удельной теплоёмкости воды на массу воды в калориметре и на разность конечной и начальной температур воды.
Исследования:
1)Меняя силу тока в проводнике убедимся, что количество выделившейся теплоты пропорционально квадрату силы тока.
2)Опуская в воду проводники разных сопротивлений и пропуская по ним одинаковый ток убедимся, что количество выделившейся теплоты пропорционально сопротивлениям проводников. 3)Пропуская ток в течение разных промежутков времени убедимся, что количество выделившейся теплоты пропорционально промежутку времени. Таким образом, экспериментально можно проверить справедливость закона Джоуля - Ленца:
или Q= IUt, где мощность тока вычисляется по формуле: P=IU.
В отчете практической работы ответить на вопросы:
1)Записать название работы, цель работы, закон Джоуля - Ленца.
2)Опишите экспериментальную установку (приборы и материалы) для проверки закона Джоуля - Ленца.
3)Опишите порядок действий при проведении исследования. 4)Если время увеличить в 3 раза, то изменение температуры воды .....(дописать) 5)Если время увеличить в 3 раза , то количество теплоты ..........(дописать) 6)Если количество теплоты уменьшится в 4 раза, то сила тока ......(дописать) 7)Если количество теплоты уменьшится в 2 раза, то сопротивление проводника ....(дописать) 8)Какая величина характеризует источник света, например лампочку? 9)Какой прибор измеряет работу тока?
Литература. Физика: Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотцкий. - М.: Просвещение , 2017 .
