Розв’язування задач

на закон Джоуля-Ленца.

Мета.

Навчальна. Ознайомити з історією розробок та впровадження споживачів електричного струму, електронагрівальних приладів. Перевірити практичні навички розв’язування задач на знаходження потужності, роботи електричного струму та застосування закону Джоуля-Ленца.

Розвиваюча. Розвивати логічне та алгоритмічне мислення.

Виховна. Виховувати культуру офлормлення розрахункових задач. Виховувати почуття патріотизму та гордості за вітчизняних винахідників.

Тип уроку. Комбінований.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Фізика 8 клас, Бар'яхтар В. Г. Довгий С. О., видавництво "Ранок"  <<Читати онлайн>>

План

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.
2. Вчимося розв’язувати задачі.
3. Запитання до уроку.
4. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

Перевіряємо домашнє завдання.

2. Вчимося розв’язування задач.

Задача 57.1. По провіднику, до кінців якого прикладено напругу 127 В, пройшов заряд 200 Кл за 1 хв. Знайти кількість теплоти, що виділилася в провіднику, і потужність. (В. 25,4 кДж; 423 Вт)

Задача 57.2. Електрокамін, що має спіраль з ніхромового дроту з площею поперечного перерізу 2,2 мм2 і завдовжки 11 м, під’єднаний до мережі з напругою 220 В. Визначте кількість теплоти, виділену за 4 год роботи. (В. 126,7 МДж)

Задача 57.3. Яка кількість теплоти виділяється за 20 хв в електрочайнику з опором спіралі 100 Ом, увімкненому в мережу 220 В? Яка маса води, налитої в чайник, якщо вона нагрілася за цей час від 20 0С до кипіння? (В. 580,8 кДж; 1,73 кг)

Задача 57.4. У коло послідовно ввімкнули два резистори. У першому виділяється у 2 рази менша кількість теплоти, ніж за той самий час у другому. Опір якого провідника більший і у скільки разів? На якому з провідників більша напруга і у скільки разів?

Задача 57.5. Автоматичний запобіжник у квартирному електролічильнику розрахований на силу струму 10 А. Чи спрацює запобіжник, якщо одночасно увімкнути лампу потужністю 200 Вт, пральну машину потужністю 800 Вт, електричний чайник потужністю 1200 Вт?

Задача 57.6. Яку корисну роботу виконує двигун електричного міксера за 2 хв, якщо за напруги 220 В сила струму в обмотці двигуна дорівнює о,5 А? ККД двигуна становить 76%.

Задача 57.7. Визначте довжину ніхромового дроту з площею перерізу 0,25 мм2, з якого виготовлено нагрівник електричного чайника. Чайник живиться від мережі напругою 220 В і нагріває 1,5 л води від 25 0С до 100 0С за 10 хв. ККД чайника складає 50%.

Задача 57.8. Дві лампи, які з'єднані послідовно, розраховано на однакову напругу і потужності Р1=20 Вт і Р2=100 Вт. Порівняйте кількості теплоти Q1 і Q2, що виділиться у відповідних лампах за однаковий проміжок часу. Залежність електричного опору від температури не враховуйте.

Задача 57.9. Напруга на електричному нагрівачі з опором 20 Ом дорівнює 200 В. За допомогою цього нагрівача воду масою 1 кг нагріли від 20 0С до 100 0С за 200 с. Визначте коефіцієнт корисної дії (ККД) цієї нагрівальної установки. Питома теплоємність води дорівнює 4200 Дж/(кг⋅К). Відповідь запишіть у відсотках.

3. Домашнє завдання.

Підручник:  § 34-35 - повторити.

Задача 57.10. Яка кількість теплоти виділяється у металевій спіралі опором 25 Ом за 1 хв при силі струму 2 А? (В. 6 кДж)

Задача 57.11. Яку кількість теплоти виділяє електрокип’ятильник за 5 хв, якщо його потужність 200 Вт? (В. 60 кДж)

Задача 57.12. Двигун кондиціонера споживає силу струму 5 А від мережі напругою 220 В. Яку корисну роботу виконує двигун за 10 хв, якщо його ККД дорівнює 90%?

Підготуватися до самостійної роботи.

4. Перевір себе.

Задачі достатнього рівня складності.

Задача 57.2.Д. За напруги 37,5 В за 4 хв електричний двигун виконує роботу 900 Дж. Визначте силу струму, який тече через двигун.

Задача 12.2. Нагрівач потужністю 600 Вт за час 5 хв нагрів 1 кг води на 30°С. Визначте втрату тепла.

Задача 57.3. Двигун потужністю 25 Вт протягом 7 хв змушує обертатись лопаті гвинта всередині калориметра, який заповнено водою. За рахунок опору вода нагрівається на 1°С. Скільки води міститься в калориметрі?

5. Для допитливих.

Задачі підвищеної складності:

Задача 57.1.О. У класній кімнаті ввімкнено паралельно 6 електролампочок розжарювання з попром 240 Ом кожна. Скільки теплоти вони виділяють протягом 45 хв горіння, якщо напруга в мережі 220 В? (В. 3267 кДж)

Задача О.57.2.О. Електропаяльник з опором 254 Ом виготовлений для вмикання в мережу з напругою 127 В. При вмиканні паяльника в мережу 220 В послідовно з ним вмикають додатковий опір. Визначити величину додаткового опору і кількість теплоти, яка виділиться в паяльнику за 1 год роботи. (В. 186 Ом; 228,6 кДж)

Задача О.57.3.О. На електричній плитці потужністю 800 Вт нагрівається алюмінієва каструля масою 0,4 кг, у яку налили 2 л води при температурі 20°C. Через який час вода закипить, якщо ККД плити 70%? (В. 21 хв)

Задача О.57.4.О. Електрична плитка має дві спіралі і перемикач, який може залишати увімкненою або тільки одну спіраль, або з’єднувати їх послідовно чи паралельно. Якщо увімкнена перша спіраль, то повна каструля з водою закипає за 4 хв, якщо увімкнена друга спіраль - повна каструля закипає за 12 хв. За скільки хвилин закипить повна каструля з водою, якщо будуть увімкнені дві спіралі? (В. послідовно - 16 хв; паралельно - 3 хв)

Задача 57.5.О. В двохелектродній лампі напруга між плоскими електродами складає 22 кВ. електрони бомбардують анод з загальною силою 1 мкН. Удари не пружні. Якої сили струм тече через лампу? Відношення заряду електрона до його маси рівне e/m=1,76·1011 Кл/кг. (В. 4 мА)

Задача 57.6.О. Визначте час, за який розплавиться запобіжник, виготовлений зі свинцевого дроту діаметром 0,2 мм, якщо максимальний струм, на який розрахований запобіжник, становить 10 А. Вважайте, що на нагрівання та плавлення запобіжника витрачається все тепло, що виділяється під час протікання струму. Початкова температура запобіжника становить 27°C. Температура плавлення свинцю 327°C; густина свинцю - 11300 кг/м3; питомий опір свинцю - 0,21·10-6 Ом·м; питома теплоємність свинцю - 140 Дж/(кг·°C).  (В. 22,6 мс)

Задача 57.7.О. Деяка маса води нагрівається електричним нагрівником потужністю 500 Вт. Коли нагрівник був увімкнений, то за 2 хв температура води підвищилась на 1°С. Коли нагрівник вимкнули, то температура води знизилась на 1°С за 1 хв. Визначити масу води, якщо втрати тепла в навколишнє середовище прямо пропорційні часу.

Задача 57.8.О. Електрична лампа потужністю 60 Вт розміщена в прозорому калориметрі, який містить воду масою 600 г. За 5 хв вода нагрілась на 4°С. Яку частину енергії, що споживає лампа, калориметр пропустив назовні у вигляді випромінювання? (В.)