Увеличится или уменьшится мощность электроплитки.
Увеличится или уменьшится мощность электроплитки, если отрезать часть нагревательной спирали? Ответ поясните.
Уменьшится сопротивление, при неизменном напряжении по закону Ома увеличится ток, а вместе с ним и мощность
В электронагревательных и осветительных приборах используется полезная мощность (мощность, выделяемая во внешнем сопротивлении) она равна: Р = I^2*R = U*I (1), где Р — полезная мощность электроплитки (Вт) , I — сила тока в проводнике (А) , U — напряжение на данном участке цепи (В) , R — сопротивление проводника (Ом) .
Сопротивление проводника R зависит от его свойств и геометрических размеров:
R = ρ*l/S (2), где ρ — удельное сопротивление вещества; l — длина проводника; S — площадь поперечного сечения. Из данной формулы (2), видно, что при уменьшении длины проводника, уменьшается и его сопротивление.
После отрезания части нагревательной спирали электроплитки — сопротивление её нагревающегося участка уменьшится, согласно закона Ома — для участка электрической цепи: I=U/R (3).
Тогда согласно формуле (3) сила тока в оставшейся части нагревательной спирали электроплитки увеличится, так как напряжение на данном участке цепи останется тем же, а сопротивление проводника станет меньше.
В соответствии с формулой (1) полезная мощность электроплитки увеличится, поскольку при неизменном напряжении, в оставшемся проводнике возрастёт сила тока, а сопротивление уменьшится.
Kvant. Закон Джоуля-Ленца
. во всех случаях, когда электрический ток получался
с помощью магнитоэлектрической машины, количество теплоты,
развиваемой током, находилось в постоянном отношении к силе,
необходимой для вращения этой машины.
Дж. Джоуль
Содержание
- 1 Вопросы и задачи
- 2 Микроопыт
- 3 Любопытно, что…
- 4 Что читать в «Кванте» о законе Джоуля — Ленца
- 5 Ответы
- 5.1 Микроопыт
Этот закон о выделении тепла в проводнике при прохождении электрического тока — пример независимого открытия двумя учеными, открытия «с двойным гражданством», нередкого в истории науки. Побуждало же ученых стремление найти связи и количественные соотношения между «силами различной природы, приводящими к выделению тепла. И хотя закон Джоуля — Ленца не носит столь обобщающего характера, как фундаментальный закон сохранения энергии, сфера его применения ие уменьшается до сих пор. Без него не обойтись при расчете электрических цепей и электронных схем, проектировании и эксплуатации осветительных и электронагревательных приборов. Предоставляем вам возможность убедиться в этом самим в очередном выпуске «Калейдоскопа».
Вопросы и задачи
- В цепь включены параллельно медная и железная проволоки равной длины и сечения. В какой из них выделится большее количество теплоты за одно и то же время?
- Две электрические лампы мощностью 25 и 200 Вт включены последовательно в электрическую цепь. Какая из ламп будет гореть ярче?
- В каком из резисторов, показанных на схеме, выделяется наибольшее количество теплоты?
Микроопыт
Найдите сопротивление электрического утюга в рабочем режиме, если сведения о его мощности отсутствуют, с помощью электросчетчика и транзисторного радиоприемника.
Любопытно, что…
. до открытия закона, принесшего ему мировую известность, Джоуль занимался определением эффективности электрических машин. «Я не сомневаюсь,— утверждал он,— что электромагнетизм в конце концов заменит собою пар для приведения в движение машин». Однако очень скоро он пришел к пессимистическому выводу о превосходстве паровых машин над электрическими.
. Ленцу, точность и обстоятельность опытов которого обеспечили признание нового закона, пришлось самому вводить единицу измерения сопротивления (закон Ома к тому времени еще не вошел во всеобщее употребление), а также единицы тока и электродвижущей силы.
. энергия, «расходуемая» всеми молниями за год, по оценке, сделанной на основе закона Джоуля — Ленца, более чем втрое превышает мировую годичную выработку электроэнергии.
. хотя токи в микросхемах очень слабые, при большой плотности деталей весьма ощутимым становится тепловыделение, резко снижающее качество электронных устройств: начинаются процессы диффузии, размываются границы между деталями, возрастает фоновый шум. Эти причины сильно мешают миниатюризации электронных изделий.
Что читать в «Кванте» о законе Джоуля — Ленца
- «Вечная электрическая лампочка?» — 1989, № 8, с. 2;
- «Мощность в цепи постоянного тока» — 1989, № 8, с. 67;
- «Электрические машины постоянного тока» — 1990, № 1, с. 63;
- «Калейдоскоп «Кванта» — 1990, № 12, с. 40.
Ответы
- В медной.
- Более мощная лампа имеет меньшее сопротивление, а сила тока, протекающего через лампы, одинакова. Следовательно, менее мощная лампа будет горечь ярче.
- В резисторе сопротивлением R2.
- В момент замыкания ток в цепи будет наибольшим из-за того, что сопротивление холодного металла меньше, чем раскаленного.
- Теплоотдача увеличится в соответствии с законом Джоуля — Ленца.
- См. рис.
Микроопыт
Необходимо настроить приемник на программу «Маяк» и с помощью счетчика найти количество электроэнергии, израсходованной утюгом за промежуток между двумя позывными «Маяка», т. е. за полчаса. Затем можно рассчитать мощность утюга и, зная напряжение в сети, определить сопротивление утюга.
При ремонте бытовой электрической плитки ее спираль была укорочена на 0,2 первоначальной
При ремонте бытовой электрической плитки ее спираль была укорочена на 0,2 первоначальной длины. Как изменилась при этом электрическая мощность плитки?
Задача №7.4.58 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Решение задачи:
Должно быть понятно, что напряжение сети \(U\), от которой питается электрическая плитка, изменяться не будет, поэтому лучше всего применять следующую формулу для мощности:
Сопротивление спирали \(R\) будем находить по известной формуле:
Запишем формулу (1) для определения начальной и конечной мощностей \(P_0\) и \(P_1\) плитки:
Также запишем формулу (2) для определения начального и конечного сопротивления \(R_0\) и \(R_1\) спирали плитки:
Тогда первая система примет такой вид:
Тогда искомое отношение мощностей \(\frac
\), дающее ответ на вопрос задачи, равно: В условии сказано, что после ремонта спираль была укорочена на 0,2 первоначальной длины, то есть ее длина после ремонта стала равной:
Ответ: увеличится в 1,25 раза.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Хочу все знать!
Рада приветствовать Вас на страницах моего блога! Здесь Вы сможете познакомиться с разной информацией из таких областей как физика, математика и информатика. Также блог является площадкой при участии в различных сетевых проектах, конкурсах и т.д. Надеюсь Вам понравится 🙂
Поиск по этому блогу
Страницы
- Главная страница
- Методическая копилка
- Исследовательская деятельность
- Документация
- Банк качественных задач
- Обо мне
- ЕГЭ, сдавайся!
понедельник, 23 августа 2010 г.
Летняя викторина. 9 класс. Ответы.
1. В каком случае для нагревания металлического шара до одной и той же температуры потребуется больше энергии: если шар висит на нити или если он лежит на подставке? Считать, что подставка и нить энергию не поглощают.
Ответ. Для нагревания шара, лежащего на подставке, потребуется больше энергии, так как при расширении от нагревания центр тяжести этого шара перемещается вверх, при этом увеличивается потенциальная энергия шара.
У висящего на нити шара центр тяжести при нагревании понижается, и поэтому для его нагревания необходимо затратить меньшую энергию.2. Будет ли таять лед и замерзать вода в комнате, где поддерживается температура 0˚С?
Ответ. Внесенный в комнату лед нагреется до 0 градусов С. Чтобы он растаял, надо к нему подводить тепло. А так как температура окружающего воздуха 0 градусов С, то теплообмена не будет и лед не растает. Аналогично доказывается, что вода не будет замерзать.3. Как изменится теплоотдача электроплитки, если укоротить ее спираль?
Ответ. Если, укоротив спираль, уменьшить ее сопротивление, например, в два раза, то сила тока (по закону Ома для участка цепи) увеличиться в два раза (напряжение на электроплитке постоянное). Как показывает формула Джоуля-Ленца Q=I2 Rt, теплоотдача спирали увеличится при этом в два раза, так как множитель I2 увеличится в четыре раза, а сомножитель R уменьшится в два раза.4. По наблюдениям космонавтов, на большой высоте дневное небо выглядит совершенно черным и на нем видны звезды. Почему же с поверхности Земли оно кажется нам голубым?
Ответ.Голубой цвет неба возникает вследствие рассеяния солнечных лучей на молекулах воздуха и мельчайших взвешенных частицах, если их размеры не превышают 0, 0001 мм. При этом фиолетовых и синих лучей рассеивается по разным направлениям почти в 10 раз больше, чем красных. Поэтому из любой точки небосвода, лежащей в стороне от Солнца, в глаз попадает гораздо больше голубых и сине-фиолетовых лучей, чем каких-либо других. Совместное действие этих лучей приводит к восприятию голубого цвета.
Космонавтам небо кажется черным, так как на большой высоте плотность воздуха очень мала и он почти не рассеивает света. С Земли звезды не видны днем, потому что их свет слишком слаб по сравнению со светом, который рассеивает атмосфера.
5. Стакан с мыльной пеной поставили в чашку и поместили под колокол воздушного насоса. При откачивании воздуха пена резко увеличила свой объем. Объясните это явление.
Ответ. При откачивании воздуха из-под колокола внутреннее давление воздуха в пузырях становится больше внешнего давления, поэтому пузыри раздуваются.