Закон Джоуля – Ленца

сайт подготовки к ЕГЭ (ОГЭ) по физике

3.9 Закон Джоуля – Ленца.

Теория: При прохождении электрического тока через проводник, проводник нагревается (утюг, плойка, паяльник).
Закон Джоуля – Ленца: Количество теплоты выделяемое проводником с током равно произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и на время прохождения электрического тока. Q=I2Rt
Закон Джоуля – Ленца
Или с учетом закона Ома:
Закон Джоуля – Ленца

Задание огэ по физике (фипи): Какое количество теплоты выделяется за 10 мин в проволочной спирали сопротивлением 15 Ом, если сила тока в спирали 2 А?
Решение: Q=I2Rt, нам все известно I=2А, R=15Ом, t=10мин=600с.
Q=22·15·600=36000 Дж = 36кДж.
Ответ: 36 кДж

Задание огэ по физике (фипи): Электрический паяльник включён в цепь напряжением 220 В. За 5 мин в нём выделилось количество теплоты 36,3 кДж. Чему равно сопротивление паяльника?
Дано:СИРешение:


U = 220 В
t = 5 мин.
Q = 36,3 кДж
300 c.
36300 Дж
По закону Джоуля – Ленца Закон Джоуля – Ленца
выразим сопротивление: Закон Джоуля – Ленца
получим Закон Джоуля – Ленца
Ответ: 400 Ом
R - ?

Задание огэ по физике (фипи): Две спирали электроплитки сопротивлением по 10 Ом каждая соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Через какое время на этой плитке закипит вода массой 1 кг, налитая в алюминиевую кастрюлю массой 300 г, если их начальная температура составляла 20 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.
Дано:СИРешение:


R0 = 10 Ом
U =220 В
t1 = 20 °С
t2 = 100 °С
m1 = 1 кг
m2 = 300 г
с1 = 4200 Дж/(°С·кг) с2 = 920 Дж/(°С·кг)

0,3 кг
Q1=c1m1(t2-t1) - количество теплоты которое необходимо передать воде массой 1 кг, что бы нагреть ее с температуры 20 °С до температуры кипения 100 °С.
Q1=4200·1·(100-20)=336000 Дж
Q2=c2m2(t2-t1) - количество теплоты которое необходимо передать алюминиевой кастрюле массой 300 г, что бы нагреть ее с температуры 20 °С до температуры кипения 100 °С.
Q2=920·0,3·(100-20)=22080 Дж
так как потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебрегаем, получим что Q=Q1+Q2 энергия которая выделилась на электроплитки.
Q=336000+22080=358080 Дж
Две спирали электроплитки сопротивлением по 10 Ом каждая соединены последовательно, общее сопротивление плитки R = R0 + R0, R=10+10=20 Ом
По закону Джоуля – Ленца Закон Джоуля – Ленца
выразим время: Закон Джоуля – Ленца
получим Закон Джоуля – Ленца
Ответ: 148 с
t - ?


Задание огэ по физике: Сопротивление R1 первого кипятильника в 3 раза больше, чем сопротивление R2 второго кипятильника. При включении в одну и ту же сеть количество теплоты, выделяемое за единицу времени первым кипятильником, по сравнению со вторым
1) в 3 раза больше
2) в 3 резе меньше
3) в 9 раза больше
4) в 9 резе меньше
Решение: При включении в одну и ту же сеть по закону Ома Закон Ома сила тока у второго кипятильника больше так как сопротивление второго в три раза меньше, по закону Джоуля - Ленца Q=I2Rt, на первом резистре будет выделяться в три раза меньше тепла.
Ответ: 2.
Задание огэ по физике: Электрическая плитка при силе тока 6 А потребляет 1080 кДж энергии. Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если ее сопротивление 25 Ом?
1) 7200 с
2) 1200 с
3) 7,2 с
4) 1,2 с
Дано:СИРешение:


I = 6 A
R = 25 Ом
Q = 1080 кДж

1080000 Дж
По закону Джоуля – Ленца Закон Джоуля – Ленца
выразим время: Закон Джоуля – Ленца
получим t= 1080000/(6·6·25) = 1200 c.
Ответ: 1200 с
t - ?

Задание огэ по физике: Электрическая плитка, включена в сеть напряжением 220 В. Какую энергию потребляет плитка за 20 мин работы, если сила тока, протекающего через ее спираль, 5 А?
1) 22 кДж
2) 110 кДж
3) 1320 кДж
4) 4840 кДж
Решение: из закона Ома сначала найдем сопротивление Сопротивление, R=220/5=44 Ом, t = 20 мин = 1200 с, по закону Джоуля – Ленца Закон Джоуля – Ленца Q=(220·220·1200)/44= 1320000 Дж = 1320 кДж.
Ответ: 3
Задание огэ по физике (фипи): Электрическая плитка при силе тока 6 А за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равно сопротивление спирали плитки?
Дано:СИРешение:


I = 6 A
t = 120 c
Q = 108 кДж

108000 Дж
По закону Джоуля – ЛенцаЗакон Джоуля – Ленца
выразим сопративление: Закон Джоуля – Ленца
Ответ: 25 Ом
R - ?

Задание огэ по физике (фипи): Электрическая лампочка, включённая в сеть напряжением 220 В, за 30 мин потребляет 1980 кДж электроэнергии. Чему равна сила тока, протекающего через её спираль?
Дано:СИРешение:


U = 220 В
t = 30 мин
Q = 1980 кДж

1800 с
1980000 Дж
По закону Джоуля – Ленца Закон Джоуля – Ленца
выразим сопративление: Закон Джоуля – Ленца
R=(2202·1800)/1980000=44 Ома.
Затем по закону Ома для участка цепи найдем силу тока I=U/R=220/44=5 Ампер.
Ответ: 5 А.
I - ?

Задание огэ по физике (фипи): Сколько времени потребуется электрическому нагревателю, чтобы довести до кипения 2,2 кг воды, начальная температура которой 10 °С? Сила тока в нагревателе 7 А, напряжение в сети 220 В, КПД нагревателя равен 45%.
Решение: При протекании электрического тока через нагреватель выделяется энергия, которая идет на нагревание воды m=2,2 кг от температуры t1=10°С до t2=100°С, удельная теплоемкость воды с=4200 (Дж/кг·°С), из формулы для количества теплоты найдем Q1=cm1(t2-t1)= 4200·2,2(100-10)=831600 Дж - количество теплоты необходимое для нагревания воды.
Зная, что КПД нагревателя равен 45%, найдем сколько тепла выделяет электрический нагреватель Q=Q1/0,45=1848000 Дж.
Из формулы Q=IUt выразим время t=Q/(IU)=1848000/(7·220)=1200 c = 20 минут.
Ответ: 20 минут.
Задание демонстрационного варианта ОГЭ 2019: На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из трёх резисторов и двух ключей К1 и К2. К точкам А и В приложено постоянное напряжение. Максимальное количество теплоты, выделяемое в цепи за 1 с, может быть получено,
На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из трёх резисторов и двух ключей
1) если замкнут только ключ К1
2) если замкнут только ключ К2
3) если замкнуты оба ключа
4) если оба ключа разомкнуты
Решение: По закону Джоуля – Ленца Закон Джоуля – Ленца, если напряжение постоянно, при уменьшении сопротивления, количество теплоты, выделяемое в цепи увеличивается. Следовательно, для того что бы количество теплоты выделяемое в цепи было максимально, необходимо уменьшить сопротивление цепи. При параллельном сопротивлении нескольких резисторов, их общее сопротивление меньше чем сопротивление отдельного резистора. Сопротивление будет минимальным при замыкании обоих ключей. Сопротивление будет минимальным, а количество теплоты выделяемое в цепи максимальным
Ответ: 3

Предыдущая тема       Следующая тема