Номер 9, страница 133 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

9. О чем говорит закон Джоуля-Ленца?

9. Решение

Закон Джоуля-Ленца — это физический закон, который определяет количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении через него электрического тока. Он был установлен независимо английским физиком Джеймсом Джоулем и русским физиком Эмилем Ленцем в середине XIX века.

Формулировка закона: количество теплоты ($Q$), выделяемое в проводнике с током, прямо пропорционально квадрату силы тока ($I$), сопротивлению проводника ($R$) и времени ($t$), в течение которого ток протекает через проводник.

Математически закон Джоуля-Ленца выражается следующей формулой:

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

где:

$Q$ — количество теплоты, измеряемое в джоулях (Дж);

$I$ — сила тока, измеряемая в амперах (А);

$R$ — сопротивление проводника, измеряемое в омах (Ом);

$t$ — время прохождения тока, измеряемое в секундах (с).

Этот закон является следствием закона сохранения энергии. Работа, совершаемая электрическим полем по перемещению зарядов через проводник, полностью переходит во внутреннюю энергию проводника (если проводник неподвижен и в нем не происходят химические реакции), что приводит к его нагреванию. Работа тока ($A$) определяется как $A = U \cdot I \cdot t$. Согласно закону Ома для участка цепи, напряжение $U = I \cdot R$. Подставив это выражение в формулу для работы, получим: $A = (I \cdot R) \cdot I \cdot t = I^2 \cdot R \cdot t$. Так как вся работа переходит в тепло, то $Q = A$, что и приводит к формуле закона Джоуля-Ленца.

На практике закон Джоуля-Ленца объясняет работу различных электронагревательных приборов (электрические плиты, чайники, обогреватели), ламп накаливания, а также лежит в основе действия плавких предохранителей. В то же время, выделение тепла в проводах линий электропередачи является нежелательным эффектом, приводящим к потерям энергии.

Ответ: Закон Джоуля-Ленца гласит, что количество теплоты, выделяемое в проводнике, через который течет постоянный электрический ток, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени протекания тока. Формула закона: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$.