Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С. Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁: (1) Тут: с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К) m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг) T₀ - начальная температура воды 10°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ : (2) Где: с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К) m₂ - начальная масса льда T₂ - начальная температура льда -20°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С m₃ - масса растаявшего льда. λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг При этом: кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂ (4) Теперь из 4 выражаем m₂:
1. Подключим катушку-моток к зажимам миллиамперметра.
2. Введем один из полюсов магнита в катушку, а затем на несколько секунд остановим магнит. Возникал ли в катушке индукционный ток: а) во время движения магнита относительно катушки: Индукционный ток в катушке возникал. б) во время его остановки: Индукционный ток в катушке не возникал.
3. Менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку: а) во время движения магнита: Магнитный поток, пронизывающий катушку, менялся. б) во время его остановки: Магнитный поток, пронизывающий катушку, не менялся.
4. Сформулируйте, при каком условии в катушке возникал индукционный ток. При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего катушку, в катушке возникает индукционный ток.
5. Введите один из полюсов магнита в катушку, а затем с такой же скоростью удалите.
а) Запишите, каким будет направление индукционного тока. Направление индукционного тока в этих двух случаях будет различно, т.к. стрелка миллиамперметра будет отклоняться от нуля в разные стороны.
б) Запишите, каким будет модуль индукционного тока: I = 2 мА (значение это может быть разным в зависимости от скорости магнита и от оборудования, которое у вас будет).
6. Повторите опыт, но при большей скорости движения магнита.
а) Запишите, каким будет направление индукционного тока: Направление индукционного тока будет таким же, как и при движении магнита относительно катушки с более малой скоростью
б) Запишите, каким будет модуль индукционного тока: I = 5 мА (значение это может быть разным в зависимости от скорости магнита и от оборудования, которое у вас будет).
7. Запишите, как скорость движения магнита влияет: а) На величину изменения магнитного потока: Чем быстрее магнит движется относительно катушки, тем быстрее изменяется магнитный поток, пронизывающий катушку
б) На модуль индукционного тока: Чем больше скорость движения магнита относительно катушки, тем больше модуль индукционного тока
8. Сформулируйте, как зависит модуль силы индукционного тока от скорости изменения магнитного потока. Чем больше скорость изменения магнитного потока, тем больше модуль силы индукционного тока.
9. Соберите установку для опыта по рисунку.
10. Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток при: а) замыкании и размыкании цепи, в которую включена катушка 2: Возникает. б) протекании через 2 постоянного тока: Не возникает. в) изменении силы тока реостатом: Возникает.
11. Запишите, в каких из перечисленных случаев: а) менялся магнитный поток, пронизывающий катушку 1: В случаях а и в б) возникал индукционный ток в катушке 1: В случаях а и в
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды 10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ :
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
При этом:
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
Теперь из 4 выражаем m₂:
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.
2. Введем один из полюсов магнита в катушку, а затем на несколько секунд остановим магнит. Возникал ли в катушке индукционный ток:
а) во время движения магнита относительно катушки:
Индукционный ток в катушке возникал.
б) во время его остановки:
Индукционный ток в катушке не возникал.
3. Менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку:
а) во время движения магнита:
Магнитный поток, пронизывающий катушку, менялся.
б) во время его остановки:
Магнитный поток, пронизывающий катушку, не менялся.
4. Сформулируйте, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.
При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего катушку, в катушке возникает индукционный ток.
5. Введите один из полюсов магнита в катушку, а затем с такой же скоростью удалите.
а) Запишите, каким будет направление индукционного тока.
Направление индукционного тока в этих двух случаях будет различно, т.к. стрелка миллиамперметра будет отклоняться от нуля в разные стороны.
б) Запишите, каким будет модуль индукционного тока:
I = 2 мА (значение это может быть разным в зависимости от скорости магнита и от оборудования, которое у вас будет).
6. Повторите опыт, но при большей скорости движения магнита.
а) Запишите, каким будет направление индукционного тока:
Направление индукционного тока будет таким же, как и при движении магнита относительно катушки с более малой скоростью
б) Запишите, каким будет модуль индукционного тока:
I = 5 мА (значение это может быть разным в зависимости от скорости магнита и от оборудования, которое у вас будет).
7. Запишите, как скорость движения магнита влияет:
а) На величину изменения магнитного потока:
Чем быстрее магнит движется относительно катушки, тем быстрее изменяется магнитный поток, пронизывающий катушку
б) На модуль индукционного тока:
Чем больше скорость движения магнита относительно катушки, тем больше модуль индукционного тока
8. Сформулируйте, как зависит модуль силы индукционного тока от скорости изменения магнитного потока.
Чем больше скорость изменения магнитного потока, тем больше модуль силы индукционного тока.
9. Соберите установку для опыта по рисунку.
10. Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток при:
а) замыкании и размыкании цепи, в которую включена катушка 2:
Возникает.
б) протекании через 2 постоянного тока:
Не возникает.
в) изменении силы тока реостатом:
Возникает.
11. Запишите, в каких из перечисленных случаев: а) менялся магнитный поток, пронизывающий катушку 1:
В случаях а и в
б) возникал индукционный ток в катушке 1:
В случаях а и в