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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Кое действие на тока използва ютията?
- Топлинното
- Светлинното
- Магнитното
- Химичното
Отговор: Топлинното
Нагревателят на ютията се загрява, когато през него тече ток.
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).
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.