Prezentare pe tema „efectul termic al curentului”. Prezentare pe tema „efectul termic al curentului” Prezentare despre utilizarea efectului termic al curentului electric
slide 1
Completat de: Julia Bakovskaya, elevă în clasa a IX-a. Verificat: Tsypenko L. V. Profesor de fizică. 2011
Acțiunea termică a curentului electric.
slide 2
Utilizarea practică a energiei electrice se bazează pe trei acțiuni fundamentale care apar în timpul funcționării unui curent electric: termică, electromagnetică și chimică. Particulele încărcate negativ, care se numesc de obicei electroni, care curg printr-o anumită substanță, trebuie să se ciocnească în mod constant cu atomi, ioni sau molecule. După ciocnire, electronii încetinesc, transferând energia disponibilă către particulele elementare ale substanței prin care curge curentul electric. Energia primită contribuie la creșterea vitezei de mișcare a particulelor, substanța este încălzită.
Degajare de căldură.
slide 3
Încălzirea crescută a conductorului, după cum rezultă din legea Lenz-Joule, poate apărea nu numai datorită trecerii unui curent mare prin acesta, ci și datorită creșterii rezistenței conductorului. Cu un contact electric slăbit și o conexiune slabă a conductorilor, rezistența electrică în aceste locuri crește foarte mult și aici există o degajare crescută de căldură. Ca rezultat, o conexiune slăbită a conductoarelor va fi un pericol de incendiu, iar încălzirea semnificativă poate duce la arderea completă a conductoarelor slab conectate.
Încălzire în rezistență de tranziție.
slide 4
slide 5
Funcționalitatea pompei de căldură Energia totală din zona înconjurătoare furnizează aproximativ 75% din energia termică a pompei de căldură. Folosind doar 25% din energia externă sub formă de electricitate, se realizează o performanță termică de 100%. Energia este obtinuta din aerul ambiant, apa subterana sau subterana prin intermediul sistemelor de schimb de caldura. După aceea, căldura intră în ciclul pompei de căldură, unde temperatura crește la valori suficiente pentru încălzire.
Exemple actiune termica.
slide 6
Filamentul său intern de tungsten are o rezistență electrică ridicată. Curgând de-a lungul acestui filament (spirală), particulele încărcate negative sunt transferate ionilor de tungsten un numar mare de energie. Filamentul de tungsten al lămpii se încălzește până la alb - becul electric strălucește. Dacă puterea curentului este excesivă, energia care este transferată ionilor de tungsten va fi prea mare încât ionii existenți ai substanței pur și simplu nu pot fi reținuți în locurile lor inițiale. Ca rezultat, filamentul de wolfram se va topi.
Lampa incandescentă.
Slide 7
În plus, rezistența conductorului depinde și de grosimea acestuia. Cu cât secțiunea transversală (grosimea) firului este mai mare, cu atât conductivitatea acestuia este mai bună și rezistența electrică este mai mică. Dacă pornim orice dispozitiv electric - o sobă, un fier de călcat, un bec incandescent, atunci puterea curentului în cablajul electric existent acasă este determinată de tensiunea curentă din rețea, rezistența aparatului electric și firele sale. De exemplu, fierul de călcat este pornit. Rolul principal în acest caz este jucat de rezistența electrică a fierului de călcat, deoarece rezistența firelor de alimentare este mică, iar tensiunea rețelei electrice este standard (o tensiune alternativă de 220 de volți este utilizată pentru viața de zi cu zi).
Slide 8
slide 2
Electricitate.
Curentul electric încălzește conductorul. Se explică prin faptul că electronii liberi din metale, mișcându-se sub acțiunea unui câmp electric, interacționează cu ionii sau atomii substanței conductoare și le transferă energia lor. Ca urmare a lucrului curentului electric, viteza oscilațiilor ionilor și atomilor crește, iar energia internă a conductorului crește. Experimentele arată că în conductoarele metalice nemișcate, toată munca curentului duce la creșterea energiei lor interne. Conductorul încălzit dă energia primită corpurilor din jur, dar deja prin transfer de căldură. Aceasta înseamnă că cantitatea de căldură eliberată de conductorul prin care trece curentul este egală cu munca curentului. Știm că munca curentului este calculată prin formula: A \u003d U·I·t. Curentul electric într-un conductor
slide 3
Legea lui Ohm.
Notăm cantitatea de căldură cu litera Q. Conform celor spuse mai sus, Q = A, sau Q = U·I·t. Folosind legea lui Ohm, este posibil să se exprime cantitatea de căldură eliberată de un conductor purtător de curent în termeni de puterea curentului, rezistența unei secțiuni de circuit și timp. Știind că U \u003d IR, obținem: Q \u003d IRI t, adică Q \u003d IR t Cantitatea de căldură eliberată de un conductor care transportă curent este egală cu produsul pătratului rezistenței curentului, rezistenței conductorului și timpului. . La aceeași concluzie, dar pe baza experimentelor, au ajuns pentru prima dată independent de savantul englez Joule și de savantul rus Lenz. Prin urmare, concluzia formulată mai sus se numește legea Joule-Lenz. Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit
slide 4
Problemă cu legea lui Ohm pentru o secțiune de lanț.
slide 5
slide 6
Slide 7
Slide 8
Dispozitiv cu lampă incandescentă.
Luați în considerare dispozitivul unei lămpi cu incandescență. Elementul încălzit din el este un filament subțire de wolfram încolăcit într-o spirală 1. Pentru fabricarea filamentului a fost ales wolfram deoarece este refractar și are o rezistivitate suficient de mare. Spirala cu ajutorul suporturilor speciale 2 este fixată în interiorul unui recipient de sticlă umplut cu un gaz inert, în prezența căruia wolfram nu este oxidat. Balonul este atașat la baza 3, la care un capăt al firului purtător de curent este lipit la punctul 4. Al doilea capăt al firului este lipit la contactul inferior prin garnitura izolatoare 5. Lampa este înșurubat în soclu. Este o carcasă din plastic A, în care există un manșon metalic B cu fir; unul dintre firele rețelei este atașat la acesta. Cartușul contactează baza 3. Al doilea fir de la rețea este conectat la pinul B, care atinge contactul inferior al lămpii. Lămpile cu incandescență sunt convenabile, simple și de încredere, dar nu sunt viabile din punct de vedere economic. Deci, de exemplu, într-o lampă de 100 W, doar o mică parte din electricitate (4 W) este convertită în energie luminoasă vizibilă, iar restul energiei este convertită în radiație infraroșie invizibilă și transferată în mediu sub formă de căldură.
Slide 9
Factorul de eficiență (COP).
Pentru a evalua eficacitatea unui dispozitiv în tehnologie, a fost introdusă o valoare specială - coeficientul de performanță (COP). Eficiența este raportul dintre energia convertită în mod util (muncă sau putere) și toată energia consumată sau cheltuită (muncă sau putere):
Slide 10
Eficiența este adesea exprimată ca procent (%). Să calculăm randamentul unei lămpi electrice cu incandescență conform datelor date mai sus: h=4/100=0,04=4%; Spre comparație, subliniem că eficiența unei lămpi fluorescente este de aproximativ 15%, iar cea a lămpilor cu sodiu de exterior este de aproximativ 25%. Circuitul de alimentare a lămpii de zi
slide 11
Există un număr mare de aparate electrice de încălzire, cum ar fi sobe electrice, fiare de călcat, samovar, boilere, încălzitoare, pături electrice, uscătoare de păr, care folosesc efectul termic al curentului. Elementul principal de încălzire este o bobină dintr-un material cu rezistivitate ridicată. Se aseaza in izolatoare ceramice cu conductivitate termica buna, care sunt realizate sub forma unui fel de margele. În aparatele destinate încălzirii lichidelor, serpentina izolată este plasată în tuburi de oțel inoxidabil. Concluziile sale sunt, de asemenea, izolate cu grijă de părțile metalice ale dispozitivelor. Temperatura serpentinei în timpul funcționării dispozitivului de încălzire rămâne constantă. Acest lucru se explică prin faptul că foarte rapid se stabilește un echilibru între energia electrică consumată din rețea și cantitatea de căldură degajată prin schimbul de căldură către mediu.
slide 12
Arc electric.
Un convertor foarte eficient de energie electrică, care dă multă căldură și lumină, este un arc electric. Este utilizat pe scară largă pentru sudarea electrică a metalelor, precum și o sursă de lumină puternică. Pentru a observa un arc electric, este necesar să fixați două tije de carbon cu fire atașate la ele în suporturi bine izolatoare, apoi conectați tijele la o sursă de curent care oferă o tensiune scăzută (de la 20 la 36 V) și este proiectată pentru curenți mari (până la 20 A). În mod constant, tijele trebuie să pornească reostatul. În niciun caz nu trebuie să conectați cărbunii la rețeaua orașului (220 sau 127 V), deoarece acest lucru va duce la arderea firelor și la un incendiu. Atingând cărbunii unul de altul, puteți vedea că la punctul de contact sunt foarte fierbinți. Dacă în acest moment cărbunii sunt depărtați, între ei apare o flacără strălucitoare orbitoare, având forma unui arc. Această flacără este dăunătoare pentru ochi. Flacăra unui arc electric are o temperatură ridicată la care se topesc cele mai multe materiale refractare, astfel încât arcul electric este folosit în cuptoarele cu arc electric pentru topirea metalelor. Flacăra arcului este o sursă de lumină foarte puternică, așa că este adesea folosită în spoturi, proiectoare fixe de film etc.
diapozitivul 13
Circuite electrice.
Circuitele electrice sunt întotdeauna proiectate pentru o anumită cantitate de curent. Dacă, dintr-un motiv sau altul, puterea curentului în circuit devine mai mult decât permisă, atunci firele se pot încălzi semnificativ, iar izolația care le acoperă se poate aprinde. Motivul unei creșteri semnificative a puterii curentului în rețea poate fi fie includerea simultană a consumatorilor de curent puternici, cum ar fi sobele electrice, fie un scurtcircuit. Un scurtcircuit este legătura dintre capetele unei secțiuni de circuit cu un conductor a cărui rezistență este foarte mică în comparație cu rezistența secțiunii de circuit. Un scurtcircuit poate apărea, de exemplu, la repararea cablurilor sub tensiune sau atunci când firele goale intră în contact accidental. Rezistența circuitului în timpul unui scurtcircuit este neglijabilă, prin urmare, a mare putere curent, firele pot deveni foarte fierbinți și pot provoca un incendiu. Pentru a evita acest lucru, siguranțele sunt incluse în rețea. Scopul siguranțelor este de a opri imediat linia dacă puterea curentului se dovedește brusc a fi mai mare decât norma permisă.
Slide 14
Luați în considerare aranjamentul siguranțelor utilizate în cablajul rezidențial. Partea principală a siguranței prezentate în figură este firul C din metal cu punct de topire scăzut (de exemplu, plumb), care trece în interiorul unui dop de porțelan P. Pluta are un filet P și un contact central K. Filetul este conectat. la contactul central cu firul de plumb. Pluta este înșurubat într-un cartuș în interiorul unei cutii de porțelan, astfel încât firul de plumb este parte a lanțului general. Grosimea firelor de plumb este concepută astfel încât să poată rezista la un anumit curent, de exemplu 5, 10 A etc. Dacă curentul depășește valoarea admisă, atunci firul de plumb se va topi și circuitul va fi deschis. Siguranțele cu un conductor consumabil se numesc siguranțe.
Vizualizați toate diapozitivele
1 din 18
Prezentare pe tema: Efectul termic al curentului
diapozitivul numărul 1
Descrierea diapozitivului:
diapozitivul numărul 2
Descrierea diapozitivului:
Electricitate. Curentul electric încălzește conductorul. Se explică prin faptul că electronii liberi din metale, mișcându-se sub acțiunea unui câmp electric, interacționează cu ionii sau atomii substanței conductoare și le transferă energia lor. Ca urmare a lucrului curentului electric, viteza oscilațiilor ionilor și atomilor crește, iar energia internă a conductorului crește. Experimentele arată că în conductoarele metalice nemișcate, toată munca curentului duce la creșterea energiei lor interne. Conductorul încălzit dă energia primită corpurilor din jur, dar deja prin transfer de căldură. Aceasta înseamnă că cantitatea de căldură eliberată de conductorul prin care trece curentul este egală cu munca curentului. Știm că munca curentului este calculată prin formula: A \u003d U·I·t. Curentul electric într-un conductor
diapozitivul numărul 3
Descrierea diapozitivului:
Legea lui Ohm. Notăm cantitatea de căldură cu litera Q. Conform celor spuse mai sus, Q = A, sau Q = U·I·t. Folosind legea lui Ohm, este posibil să se exprime cantitatea de căldură eliberată de un conductor purtător de curent în termeni de puterea curentului, rezistența unei secțiuni de circuit și timp. Știind că U \u003d IR, obținem: Q \u003d IRI t, adică Q \u003d IR t Cantitatea de căldură eliberată de un conductor care transportă curent este egală cu produsul pătratului rezistenței curentului, rezistenței conductorului și timpului. . La aceeași concluzie, dar pe baza experimentelor, au ajuns pentru prima dată independent de savantul englez Joule și de savantul rus Lenz. Prin urmare, concluzia formulată mai sus se numește legea Joule-Lenz. Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit
diapozitivul numărul 4
Descrierea diapozitivului:
diapozitivul numărul 5
Descrierea diapozitivului:
diapozitivul numărul 6
Descrierea diapozitivului:
diapozitivul numărul 7
Descrierea diapozitivului:
diapozitivul numărul 8
Descrierea diapozitivului:
Dispozitiv cu lampă incandescentă. Luați în considerare dispozitivul unei lămpi cu incandescență. Elementul încălzit din el este un filament subțire de wolfram încolăcit într-o spirală 1. Pentru fabricarea filamentului a fost ales wolfram deoarece este refractar și are o rezistivitate suficient de mare. Spirala cu ajutorul suporturilor speciale 2 este fixată în interiorul unui recipient de sticlă umplut cu un gaz inert, în prezența căruia wolfram nu este oxidat. Balonul este atașat la baza 3, la care un capăt al firului purtător de curent este lipit la punctul 4. Al doilea capăt al firului este lipit la contactul inferior prin garnitura izolatoare 5. Lampa este înșurubat în soclu. Este o carcasă din plastic A, în care există un manșon metalic B cu fir; unul dintre firele rețelei este atașat la acesta. Cartușul contactează baza 3. Al doilea fir de la rețea este conectat la pinul B, care atinge contactul inferior al lămpii. Lămpile cu incandescență sunt convenabile, simple și de încredere, dar nu sunt viabile din punct de vedere economic. Deci, de exemplu, într-o lampă de 100 W, doar o mică parte din electricitate (4 W) este convertită în energie luminoasă vizibilă, iar restul energiei este convertită în radiație infraroșie invizibilă și transferată în mediu sub formă de căldură.
diapozitivul numărul 9
Descrierea diapozitivului:
Factorul de eficiență (COP). Pentru a evalua eficacitatea unui dispozitiv în tehnologie, a fost introdusă o valoare specială - coeficientul de performanță (COP). Eficiența este raportul dintre energia convertită în mod util (muncă sau putere) și toată energia consumată sau cheltuită (muncă sau putere):
diapozitivul numărul 10
Descrierea diapozitivului:
Eficiența este adesea exprimată ca procent (%). Să calculăm randamentul unei lămpi electrice cu incandescență conform datelor date mai sus: h=4/100=0,04=4%; Spre comparație, subliniem că eficiența unei lămpi fluorescente este de aproximativ 15%, iar cea a lămpilor cu sodiu de exterior este de aproximativ 25%. Circuitul de alimentare a lămpii de zi
diapozitivul numărul 11
Descrierea diapozitivului:
Există un număr mare de aparate electrice de încălzire, cum ar fi sobe electrice, fiare de călcat, samovar, boilere, încălzitoare, pături electrice, uscătoare de păr, care folosesc efectul termic al curentului. Elementul principal de încălzire este o bobină dintr-un material cu rezistivitate ridicată. Se aseaza in izolatoare ceramice cu conductivitate termica buna, care sunt realizate sub forma unui fel de margele. În aparatele destinate încălzirii lichidelor, serpentina izolată este plasată în tuburi de oțel inoxidabil. Concluziile sale sunt, de asemenea, izolate cu grijă de părțile metalice ale dispozitivelor. Temperatura serpentinei în timpul funcționării dispozitivului de încălzire rămâne constantă. Acest lucru se explică prin faptul că foarte rapid se stabilește un echilibru între energia electrică consumată din rețea și cantitatea de căldură degajată prin schimbul de căldură către mediu.
diapozitivul numărul 12
Descrierea diapozitivului:
Arc electric. Un convertor foarte eficient de energie electrică, care dă multă căldură și lumină, este un arc electric. Este utilizat pe scară largă pentru sudarea electrică a metalelor, precum și o sursă de lumină puternică. Pentru a observa un arc electric, este necesar să fixați două tije de carbon cu fire atașate la ele în suporturi bine izolatoare, apoi conectați tijele la o sursă de curent care oferă o tensiune scăzută (de la 20 la 36 V) și este proiectată pentru curenți mari (până la 20 A). În mod constant, tijele trebuie să pornească reostatul. În niciun caz nu trebuie să conectați cărbunii la rețeaua orașului (220 sau 127 V), deoarece acest lucru va duce la arderea firelor și la un incendiu. Atingând cărbunii unul de altul, puteți vedea că la punctul de contact sunt foarte fierbinți. Dacă în acest moment cărbunii sunt depărtați, între ei apare o flacără strălucitoare orbitoare, având forma unui arc. Această flacără este dăunătoare pentru ochi. Flacăra unui arc electric are o temperatură ridicată la care se topesc cele mai multe materiale refractare, astfel încât arcul electric este folosit în cuptoarele cu arc electric pentru topirea metalelor. Flacăra arcului este o sursă de lumină foarte puternică, așa că este adesea folosită în spoturi, proiectoare fixe de film etc.
diapozitivul numărul 13
Descrierea diapozitivului:
Circuite electrice. Circuitele electrice sunt întotdeauna proiectate pentru o anumită cantitate de curent. Dacă, dintr-un motiv sau altul, puterea curentului în circuit devine mai mult decât permisă, atunci firele se pot încălzi semnificativ, iar izolația care le acoperă se poate aprinde. Motivul unei creșteri semnificative a puterii curentului în rețea poate fi fie includerea simultană a consumatorilor de curent puternici, cum ar fi sobele electrice, fie un scurtcircuit. Un scurtcircuit este legătura dintre capetele unei secțiuni de circuit cu un conductor a cărui rezistență este foarte mică în comparație cu rezistența secțiunii de circuit. Un scurtcircuit poate apărea, de exemplu, la repararea cablurilor sub tensiune sau atunci când firele goale intră în contact accidental. Rezistența circuitului în timpul unui scurtcircuit este neglijabilă, astfel încât se generează un curent mare în circuit, firele pot deveni foarte fierbinți și pot provoca un incendiu. Pentru a evita acest lucru, siguranțele sunt incluse în rețea. Scopul siguranțelor este de a opri imediat linia dacă puterea curentului se dovedește brusc a fi mai mare decât norma permisă.
diapozitivul numărul 14
Descrierea diapozitivului:
Luați în considerare aranjamentul siguranțelor utilizate în cablajul rezidențial. Partea principală a siguranței prezentate în figură este firul C din metal cu punct de topire scăzut (de exemplu, plumb), care trece în interiorul unui dop de porțelan P. Pluta are un filet P și un contact central K. Filetul este conectat. la contactul central cu firul de plumb. Pluta este înșurubat într-un cartuș în interiorul unei cutii de porțelan, astfel încât firul de plumb este parte a lanțului general. Grosimea firelor de plumb este concepută astfel încât să poată rezista la un anumit curent, de exemplu 5, 10 A etc. Dacă curentul depășește valoarea admisă, atunci firul de plumb se va topi și circuitul va fi deschis. Siguranțele cu un conductor consumabil se numesc siguranțe.