Номер 1, страница 178 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

1. В чем заключается закон Джоуля – Ленца?

1. 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 в 1841 году и российским физиком Эмилем Ленцем в 1842 году.

Формулировка закона:

Количество теплоты $Q$, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока $I$, сопротивлению проводника $R$ и времени $t$, в течение которого ток протекал через проводник.

Математически закон 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);
• $R$ — электрическое сопротивление проводника, измеряемое в омах (Ом);
• $t$ — время прохождения тока, измеряемое в секундах (с).

Вывод формулы:

Работа $A$ электрического поля по перемещению заряда $q$ на участке цепи с напряжением $U$ равна:

$A = U \cdot q$

По определению, сила тока $I$ — это заряд $q$, проходящий через поперечное сечение проводника за время $t$. Следовательно, $q = I \cdot t$. Подставив это в формулу для работы, получим:

$A = U \cdot I \cdot t$

Если на рассматриваемом участке цепи не совершается механическая работа и не происходят химические реакции, то по закону сохранения энергии вся работа электрического тока переходит во внутреннюю энергию проводника, то есть выделяется в виде теплоты $Q$.

$Q = A = U \cdot I \cdot t$

Используя закон Ома для участка цепи ($U = I \cdot R$), можно выразить количество теплоты через силу тока и сопротивление:

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

Также можно выразить количество теплоты через напряжение и сопротивление, используя $I = U/R$:

$Q = \frac{U^2}{R} \cdot t$

Физический смысл: Тепловое действие тока объясняется тем, что свободные электроны, движущиеся под действием электрического поля, сталкиваются с ионами кристаллической решетки проводника. В результате этих столкновений кинетическая энергия электронов передается ионам, что приводит к увеличению интенсивности их колебаний и, как следствие, к нагреву проводника.

Закон Джоуля-Ленца имеет широкое практическое применение: на нем основана работа электронагревательных приборов (электроплиты, утюги, кипятильники), ламп накаливания, а также плавких предохранителей.

Ответ: Закон Джоуля-Ленца гласит, что количество теплоты, выделяемое в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока. Формула закона: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$.