Перед тобой образец металла.
volframa4.jpg
Это вольфрам.
На рисунке показано движение электронов в этом металле.
13173_html_m55c7a7b.png
Какое движение электронов показано стрелками красного цвета?
Хаотическое тепловое движение электронов.
Упорядоченное движение электронов под действием электрического поля.
Какое движение электронов показано стрелками чёрного цвета?
Хаотическое тепловое движение электронов.
Упорядоченное движение электронов под действием электрического поля.
1. чем больше сопротивление проводника, тем больше тепла выделяется при прохождении электрического тока по проводнику, то есть количество теплоты, которое выделяется в проводнике при прохождении по нему электрического тока, прямо пропорционально сопротивлению проводника;
2. количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении по нему электрического тока, зависит от силы тока (чем больше сила тока, тем большее количество свободных частиц проходит через сечение проводника в единицу времени, происходит больше столкновений, следовательно, больше энергии передаётся частицам проводника).
Можно подтвердить данные предположения с опытов.
Соберём электрическую цепь, в которой последовательно с источником тока подключены два нагревателя с разными сопротивлениями, которые опущены в калориметры (прибор для измерения количества теплоты) с одинаковым количеством воды при одинаковой температуре. При прохождении электрического тока через нагреватели будет наблюдаться повышение температуры воды, причём вода будет нагреваться быстрее в том калориметре, в который помещён нагреватель с бльшим сопротивлением (см. Рис. 1). То есть подтверждается предположение 1.
Для подтверждения предположения 2 соберём электрическую цепь, в которой последовательно к источнику тока подключен амперметр, лампочка накаливания и реостат. Регулируя сопротивление реостата, меняем силу тока в цепи при постоянном напряжении. При увеличении силы тока увеличивается яркость лампочки (см. Рис. 2), то есть увеличивается количество теплоты, которое выделяет нить накаливания.
Рис. 1. Нагреватель с бльшим сопротивлением нагревает воду быстрее
Увеличение яркости лампочки при увеличении силы тока
Рис. 2. Увеличение яркости лампочки при увеличении силы тока
Закон Джоуля-Ленца
Тепловое действие тока опытным путём независимо друг от друга изучали английский учёный Джоуль и русский учёный Ленц. Они пришли к выводу, который впоследствии назвали закон Джоуля – Ленца: количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока:
,
где – количество теплоты, I – сила тока, R – сопротивление проводника, t – время прохождения тока.
Закон Джоуля – Ленца был получен экспериментально, но так как мы знаем формулу для работы электрического тока (), то сможем вывести его с несложных математических вычислений. Если на участке цепи, в котором течёт электрический ток, не выполняется механическая работа и не происходят химические реакции, то результатом работы электрического тока будет нагревание проводника. В результате этого нагревания проводник будет отдавать тепло окружающим телам. Следовательно, в данном случае, согласно закону сохранения энергии, количество выделенной теплоты () будет равно работе тока (A). Зная формулу для работы тока и напряжения, получим следующие преобразования:
Если сила тока неизвестна, а известно напряжение на концах участка цепи, то, воспользовавшись законом Ома, получаем:
Формулы и можно использовать только тогда, когда вся работа электрического тока расходуется только на нагревание. Если на участке цепи есть потребители энергии, в которых выполняется механическая работа или происходят химические реакции, эти формулы использовать нельзя (в таких случаях применяются сложные математические расчёты).
F(Архимеда) = 29,4 Н
m(тела) = 3 кг
V(тела) = 0,01 м^3
V(погруженная часть) / V(тела) = 0,3
Объяснение:
дано:
ро(жидкость) = 1000 кг/м^3
ро(тела) = 300 кг/м^3
g = 9,8 Н/кг
V(погруженная часть) = 0,003 м^3
найти:
F(Архимеда)
m(тела)
V(тела)
V(погруженная часть) / V(тела)
1.
F(Архимеда) = ро(жидкость) × g × V(погруженная часть)
F(Архимеда) = 1000 × 9,8 × 0,003 = 29,4 Н
проверим размерности:
кг/м^3 × Н/кг × м^3 = Н
2.
по 2 закону Ньютона:
силы направлены по одной прямой, но в противоположных направлениях:
F(Архимеда) - F(тяжести) = 0
F(тяжести) = m(тела) × g
тогда
m(тела) × g = F(Архимеда)
m(тела) = F(Архимеда) / g
m(тела) = 29,4 / 9,8 = 3 кг
проверим размерности:
1 Н = 1 (кг × м/с^2)
Н / (м/с^2) = (кг × м/с^2) / (м/с^2) = кг
3.
V(тела) = m(тела) / ро(тела)
V(тела) = 3 / 300 = 0,01 м^3
4.
V(погруженная часть) / V(тела) = 0,003 / 0,01 = 0,3