Спеціалізована школа №173
Реферат
З предмету: Фізика
На тему: Закон Джоуля-Ленца
Виконавець: Алексеєнко Максим
11-А
Київ 2020
У XIX столітті, незалежно один від одного, англієць Д. Джоуль і російський вчений Е. Ленц вивчали нагрівання провідників електричним струмом і експериментальним шляхом встановили наступний закон: кількість теплоти, що виділяється в провіднику з струмом, прямо пропорційно квадрату сили струму, опору провідника і часу проходження струму.
| | |
| | |
| | |
тримаємо закон Джоуля-Ленца теоретичним шляхом. Використовуючи закон Ома, запишемо формулу для обчислення роботи струму A = IUt в двох інших формах У
лівих частинах нижніх рівності стоїть робота струму. З'ясуємо, як вона пов'язана з кількістю теплоти, що виділяється в провіднику з струмом. Для цього запишемо перший закон термодинаміки і висловимо з нього роботу, зроблену над провідником: Згадаймо, що U - це зміна внутрішньої енергії тіла (провідника), Q - кількість теплоти, віддане провідником (на це вказує "мінус"), A '- робота, здійснена над провідником.
З'ясуємо тепер, що відбувається з внутрішньою енергією провідника. Якщо струм в ланцюзі тільки що включили, то провідник буде поступово нагріватися, а його внутрішня енергія - збільшуватися. У міру зростання температури буде зростати величина t ° - різниця між температурою провідника і температурою навколишнього середовища. Згідно закономірності Ньютона, буде зростати і потужність тепловіддачі провідника в навколишнє середовище. Через деякий час це призведе до того, що температура провідника перестане збільшуватися.
З цього моменту внутрішня енергія провідника перестане змінюватися, тобто величина U стане рівною нулю. Тоді перший закон термодинаміки для цього стану провідника запишеться так: A '= -Q. Тобто якщо внутрішня енергія провідника не змінюється, то робота струму повністю перетворюється в теплоту.
| | | |
| | | |
Використовуючи цей висновок, запишемо все три формули для обчислення роботи струму в іншому вигляді. 
Формула, укладена в рамку, і була отримана Джоулем і Ленцем дослідним шляхом, а малюнку показана схема установки, за допомогою якої можна експериментально перевірити справедливість закону Джоуля-Ленца. Силу струму вимірюють амперметром, опір провідника - обчислюють, використовуючи свідчення вольтметра. Закон Джоуля-Ленца в інтегральній і диференціальній формах
К
ількість теплоти, що виділяється в провіднику при проходженні постійного електричного струму, визначається виразом: де I - сила струму в провіднику, R - опір провідника, t - час, протягом якого проходить електричний струм.
Я
кщо сила струму в провіднику змінюється з часом I = I (t), то кількість теплоти, що виділяється за нескінченно малий інтервал часу, так само: а кількість теплоти, що виділяється за інтервал часу рівно:
Як приклад технічної реалізації явища Джоуля-Ленца зображена лампочкалампочка розжарювання
Застосування ефекту.
Теплова дія струму знаходить широке застосування в техніці. В1873 р російський інженер А. Н. Лодигін (1847-1923) вперше використав теплову дію струму для пристрою електричного освітлення (лампа розжарювання). На нагріванні провідників електричним струмом заснована дія електричних муфельних печей, електричної дуги (відкрита в 1802 російським інженером В. В. Петровим (1761-1834)), контактного електрозварювання, побутових електронагрівальних приладів і т.д.