Физика и астрономия · 7 клас · урок 1 от 3

Закон на Джаул-Ленц, Q = I²Rt

Когато през проводник тече ток, той се нагрява. Това е топлинното действие на тока и на него се основават ютията, каната, бойлерът и котлонът. Количеството отделена топлина се дава от закона на Джаул-Ленц: то е пропорционално на квадрата на тока, на съпротивлението и на времето. Затова нагревателните спирали имат голямо съпротивление, а свързващите проводници малко.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Закон на Джаул-Ленц: Q = I2Rt.
  • Топлината се измерва в джаули (J).
  • Ако токът се удвои, топлината става 4 пъти по-голяма.
  • При последователно свързване повече топлина се отделя в по-голямото съпротивление.
  • Нагревателите се правят от материали с голямо съпротивление (например никелин, нихром).

Пример

През резистор 10 Ω тече ток 2 A за 1 min: Q = 22 · 10 · 60 = 2400 J.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Кой закон описва количеството топлина, отделено в проводник, по който тече ток?
    • Законът на Джаул-Ленц
    • Законът на Паскал
    • Законът на Ом
    • Законът на Архимед

    Отговор: Законът на Джаул-Ленц

    Законът Q = I2Rt е открит независимо от Джеймс Джаул и Емилий Ленц.

  2. Кой уред действа главно чрез топлинното действие на тока?
    • електрическа кана
    • високоговорител
    • вентилатор
    • компас

    Отговор: Електрическата кана

    В нагревателя на каната електричната енергия се превръща в топлина.

  3. Как се изменя отделената топлина, ако токът се увеличи 2 пъти при същите R и t?
    • Увеличава се 2 пъти
    • Увеличава се 4 пъти
    • Не се променя
    • Намалява 2 пъти

    Отговор: Увеличава се 4 пъти

    Q = I2Rt, а 22 = 4.

  4. През резистор 20 Ω тече ток 0,5 A в продължение на 1 min. Колко топлина се отделя?
    • 10 J
    • 5 J
    • 600 J
    • 300 J

    Отговор: 300 J

    Q = I2Rt = 0,52·20·60 = 0,25·20·60 = 300 J.

  5. Нагревател със съпротивление 40 Ω работи при ток 3 A. За колко време отделя 36 000 J топлина?
    • 300 s
    • 1000 s
    • 100 s
    • 10 s

    Отговор: 100 s

    Всяка секунда се отделят I2R = 9·40 = 360 J, затова t = 36 000 : 360 = 100 s.

  6. Кое действие на тока използва ютията?
    • Топлинното
    • Светлинното
    • Магнитното
    • Химичното

    Отговор: Топлинното

    Нагревателят на ютията се загрява, когато през него тече ток.

  7. Какво трябва да е съпротивлението на нагревателната спирала в сравнение със свързващите проводници?
    • Много по-голямо
    • Еднакво
    • Много по-малко
    • Нулево

    Отговор: Много по-голямо

    При еднакъв ток повече топлина се отделя там, където съпротивлението е по-голямо (Q = I2Rt).

  8. Как се изменя отделената топлина, ако времето на работа се удвои при същите ток и съпротивление?
    • Увеличава се 4 пъти
    • Увеличава се 2 пъти
    • Не се изменя
    • Намалява 2 пъти

    Отговор: Увеличава се 2 пъти

    Q = I2Rt, значи топлината е право пропорционална на времето.

  9. През резистор 10 Ω тече ток 2 A в продължение на 30 s. Колко топлина се отделя?
    • 120 J
    • 2400 J
    • 600 J
    • 1200 J

    Отговор: 1200 J

    Q = I2Rt = 4 · 10 · 30 = 1200 J.

  10. Резистори 10 Ω и 20 Ω са свързани последователно. В кой се отделя повече топлина за едно и също време?
    • В резистора 10 Ω
    • Зависи от напрежението на източника
    • Отделя се еднакво
    • В резистора 20 Ω

    Отговор: В резистора 20 Ω

    Токът през тях е еднакъв, а Q = I2Rt, затова повече топлина се отделя в по-голямото съпротивление.

  11. В какви единици се измерва отделената топлина Q?
    • Във ватове
    • В джаули
    • В омове
    • В ампери

    Отговор: В джаули

    Количеството топлина е енергия и се измерва в джаули (J).

  12. От какъв материал се прави спиралата на нагревател?
    • Мед
    • Алуминий
    • Нихром
    • Сребро

    Отговор: Нихром

    Нихромът има голямо съпротивление и издържа на висока температура, затова в него се отделя много топлина.

  13. Как се изменя топлината, ако съпротивлението се увеличи 3 пъти при същите ток и време?
    • Не се изменя
    • Намалява 3 пъти
    • Увеличава се 9 пъти
    • Увеличава се 3 пъти

    Отговор: Увеличава се 3 пъти

    Q = I2Rt е право пропорционално на R, затова Q расте 3 пъти.

  14. През резистор 5 Ω тече ток 4 A за 10 s. Колко топлина се отделя?
    • 800 J
    • 200 J
    • 2000 J
    • 80 J

    Отговор: 800 J

    Q = I2Rt = 16 · 5 · 10 = 800 J.

  15. Как се изменя топлината, ако токът намалее 2 пъти, а времето се увеличи 2 пъти (R е същото)?
    • Не се изменя
    • Намалява 4 пъти
    • Увеличава се 2 пъти
    • Намалява 2 пъти

    Отговор: Намалява 2 пъти

    I2 намалява 4 пъти, t расте 2 пъти: общо Q намалява 2 пъти.