Номер 2, страница 79, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Характеристики электрических цепей. Параграф 67. Короткое замыкание. Предохранители. Повторим изученное - номер 2, страница 79.

Условие.

• В чём заключается закон Джоуля—Ленца?

Решение.

В чём заключается закон Джоуля—Ленца?

Закон Джоуля—Ленца — это физический закон, определяющий количество теплоты, которое выделяется в проводнике при прохождении через него электрического тока. Он был установлен независимо английским физиком Джеймсом Джоулем и российским физиком Эмилием Ленцем в 1840-х годах.

Словесная формулировка закона звучит так: количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении по нему постоянного электрического тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого ток протекал.

Математически закон выражается следующей формулой:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

где:$\text{Q}$ — количество выделенной теплоты (в Джоулях, Дж),$\text{I}$ — сила тока (в Амперах, А),$\text{R}$ — электрическое сопротивление проводника (в Омах, Ом),$\text{t}$ — время прохождения тока (в секундах, с).

Этот закон является прямым следствием закона сохранения энергии. Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении заряда, преобразуется во внутреннюю энергию проводника, то есть в тепло. Работа электрического тока $\text{A}$ на участке цепи с напряжением $\text{U}$ за время $\text{t}$ равна $A = U \cdot I \cdot t$. В неподвижном проводнике, где не совершается механическая работа, вся эта работа переходит в теплоту: $Q = A$.

Используя закон Ома для участка цепи ($U = I \cdot R$), можно получить другие формы записи закона Джоуля—Ленца:

1. Подставив $U = I \cdot R$ в формулу $Q = U \cdot I \cdot t$, получаем основную форму: $Q = (I \cdot R) \cdot I \cdot t = I^2 \cdot R \cdot t$.

2. Подставив $I = U/R$ в формулу $Q = U \cdot I \cdot t$, получаем формулу для расчета теплоты через напряжение: $Q = U \cdot \frac{U}{R} \cdot t = \frac{U^2}{R} \cdot t$.

Тепловое действие тока имеет широкое применение в технике (электронагревательные приборы, лампы накаливания, плавкие предохранители), а также учитывается как фактор потерь энергии в линиях электропередач и элементах электрических схем.

Ответ: Закон Джоуля—Ленца устанавливает, что количество теплоты ($\text{Q}$), выделяемое в проводнике при прохождении через него электрического тока, равно произведению квадрата силы тока ($\text{I}$), сопротивления проводника ($\text{R}$) и времени прохождения тока ($\text{t}$). Формула закона: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$.