1. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу, и электрическая энергия превращается в другие виды энергии: во внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля и пр.
Как было показано, напряжение ( (U) ) на участке цепи равно отношению работы ( (F) ), совершаемой при перемещении электрического заряда ( (q) ) на этом участке, к заряду: ( U=A/q ). Отсюда ( A=qU ). Поскольку заряд равен произведению силы тока ( (I) ) и времени ( (t) ) ( q=It ), то ( A=IUt ), т.е. работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.
Единицей работы является джоуль (1 Дж). Эту единицу можно выразить через электрические единицы:
( [A] )= 1 Дж = 1 В · 1 А · 1 с
Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы, однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии.
Если нужно найти работу тока, но при этом сила тока или напряжение неизвестны, то можно воспользоваться законом Ома, выразить неизвестные величины и рассчитать работу по формулам: ( A=frac{U^2}{R}t ) или ( A=I^2Rt ).
2. Мощность электрического тока равна отношению работы ко времени, за которое она совершена: ( P=A/t ) или ( P=IUt/t ); ( P=IU ), т.е. мощность электрического тока равна произведению напряжения и силы тока в цепи.
Единицей мощности является ватт (1 Вт): ( [P]=[I]cdot[U] ); ( [P] ) = 1 А · 1 В = 1 Вт.
Используя закон Ома, можно получить другие формулы для расчета мощности тока: ( P=frac{U^2}{R};P=I^2R ).
Значение мощности электрического тока в проводнике можно определить с помощью амперметра и вольтметра, измерив соответственно силу тока и напряжение. Можно для измерения мощности использовать специальный прибор, называемый ваттметром, в котором объединены амперметр и вольтметр.
3. При прохождении электрического тока по проводнику он нагревается. Это происходит потому, что перемещающиеся под действием электрического поля свободные электроны в металлах и ионы в растворах электролитов сталкиваются с молекулами или атомами проводников и передают им свою энергию. Таким образом, при совершении током работы увеличивается внутренняя энергия проводника, в нём выделяется некоторое количество теплоты, равное работе тока, и проводник нагревается: ( Q=A ) или ( Q=IUt ). Учитывая, что ( U=IR ), ( Q=I^2Rt ).
Количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока но проводнику, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.
Этот закон называют законом Джоуля-Ленца.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
1. Силу тока в проводнике увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в нём за единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?
1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
2. Длину спирали электроплитки уменьшили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в спирали за единицу времени, при неизменном напряжении сети?
1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
3. Сопротивления резистор ( R_1 ) в четыре раза меньше сопротивления резистора ( R_2 ). Работа тока в резисторе 2
1) в 4 раза больше, чем в резисторе 1
2) в 16 раз больше, чем в резисторе 1
3) в 4 раза меньше, чем в резисторе 1
4) в 16 раз меньше, чем в резисторе 1
4. Сопротивление резистора ( R_1 ) в 3 раза больше сопротивления резистора ( R_2 ). Количество теплоты, которое выделится в резисторе 1
1) в 3 раза больше, чем в резисторе 2
2) в 9 раз больше, чем в резисторе 2
3) в 3 раза меньше, чем в резисторе 2
4) в 9 раз меньше, чем в резисторе 2
5. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединенных последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если
1) проволоку заменить на более тонкую железную
2) уменьшить длину проволоки
3) поменять местами проволоку и лампочку
4) железную проволоку заменить на нихромовую
6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения напряжения на концах двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ( A_1 ) и ( A_2 ) в этих проводниках за одно и то же время.
1) ( A_1=A_2 )
2) ( A_1=3A_2 )
3) ( 9A_1=A_2 )
4) ( 3A_1=A_2 )
7. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ( A_1 ) и ( A_2 ) в этих проводниках за одно и то же время.
1) ( A_1=A_2 )
2) ( A_1=3A_2 )
3) ( 9A_1=A_2 )
4) ( 3A_1=A_2 )
8. Если в люстре для освещения помещения использовать лампы мощностью 60 и 100 Вт, то
А. Большая сила тока будет в лампе мощностью 100 Вт.
Б. Большее сопротивление имеет лампа мощностью 60 Вт.
Верным(-и) является(-ются) утверждение(-я)
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
9. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?
1) 36 А
2) 6 А
3) 2,16 А
4) 1,5 А
10. Электрическая плитка при силе тока 5 А потребляет 1000 кДж энергии. Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если её сопротивление 20 Ом?
1) 10000 с
2) 2000 с
3) 10 с
4) 2 с
11. Никелиновую спираль электроплитки заменили на нихромовую такой же длины и площади поперечного сечения. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при включении плитки в электрическую сеть. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) электрическое сопротивление спирали
Б) сила электрического тока в спирали
B) мощность электрического тока, потребляемая плиткой
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
12. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) работа тока
Б) сила тока
B) мощность тока
ФОРМУЛЫ
1) ( frac{q}{t} )
2) ( qU )
3) ( frac{RS}{L} )
4) ( UI )
5) ( frac{U}{I} )
Часть 2
13. Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?
Источник: fizi4ka.ru
1.
На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и реостата. Как изменяются при передвижении ползунка реостата влево его сопротивление и сила тока в цепи? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Сопротивление реостата 2 | Сила тока в цепи |
2.
В таблице приведены некоторые справочные данные для ряда веществ.
Вещество | Плотность в твёрдом состоянии, г/см3 | Удельное электрическое сопротивление (при 20°С), Ом · мм2/м |
Алюминий | 2,7 | 0,028 |
Железо | 7,8 | 0,1 |
Константан (сплав) | 8,8 | 0,5 |
Латунь | 8,4 | 0,07 |
Медь | 8,9 | 0,017 |
Никелин (сплав) | 8,8 | 0,4 |
Нихром (сплав) | 8,4 | 1,1 |
Серебро | 10,5 | 0,016 |
Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) При равных размерах проводник из латуни будет иметь меньшую массу и меньшее электрическое сопротивление по сравнению с проводником из меди.
2) При равных размерах проводник из серебра будет иметь самую маленькую массу.
3) Проводники из константана и никелина при одинаковых размерах будут иметь одинаковые электрические сопротивления.
4) При замене спирали электроплитки с никелиновой на нихромовую такого же размера электрическое сопротивление спирали увеличится.
5) При последовательном включении проводников из железа и никелина, имеющих одинаковые размеры, потребляемая мощность у никелина будет в 4 раза больше.
3.
В таблице приведены некоторые справочные данные для ряда веществ.
Вещество | Плотность в твёрдом состоянии, г/см3 | Удельное электрическое сопротивление (при 20°C), Ом · мм2/м |
Железо | 7,8 | 0,1 |
Константан (сплав) | 8,8 | 0,5 |
Латунь | 8,4 | 0,07 |
Никелин (сплав) | 8,8 | 0,4 |
Нихром (сплав) | 8,4 | 1,1 |
Серебро | 10,5 | 0,016 |
Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) При равных размерах самым лёгким окажется проводник из серебра.
2) При равных размерах самое маленькое электрическое сопротивление будет иметь проводник из серебра.
3) Проводники из латуни и нихрома одинакового размера имеют одинаковую массу, но разные электрические сопротивления.
4) Чтобы при равной длине проводник из железа имел одинаковое электрическое сопротивление с проводником из никелина, он должен иметь в 4 раза большую площадь поперечного сечения.
5) При равной площади поперечного сечения проводник из константана длиной 5 м будет иметь такое же электрическое сопротивление, что и проводник из никелина длиной 4 м.
4.
Две катушки надеты на железный сердечник (см. рис. 1). Через первую катушку протекает переменный ток, график зависимости которого от времени представлен на рисунке 2. Вторая катушка замкнута на гальванометр.
Выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Заряд, прошедший через первую катушку в интервале времени от 0 до 10 с, равен 60 Кл.
2) В интервале времени от 20 с 40 св катушке 2 возникает индукционный ток.
3) В интервале времени от 40 с до 50 с магнитного поля в катушке 1 не возникает.
4) Максимальный индукционный ток в катушке 2 возникает в интервале времени от 50 с до 60 с.
5) Заряд, прошедший через вторую катушку в интервале времени от 0 до 20 с, равен 60 Кл.
5.
Две катушки надеты на железный сердечник (см. рис. 1). Через первую катушку протекает переменный ток. График зависимости силы тока от времени представлен на рисунке 2. Вторая катушка замкнута на гальванометр.
Выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Заряд, прошедший через первую катушку в интервале времени от 20 с до 40 с, равен 40 Кл.
2) В интервале времени от 20 с до 40 с в катушке 2 возникает индукционный ток.
3) В интервале времени от 50 с до 60 с магнитного поля в катушке 1 не возникает.
4) Максимальный индукционный ток в катушке 2 возникает в интервале времени от 0 до 20 с.
5) Заряд, прошедший через вторую катушку в интервале времени от 20 с до 40 с, равен 80 Кл.
6.
На рисунке представлена электрическая схема, содержащая источник тока, проводник AB, ключ и реостат. Проводник AB помещён между полюсами постоянного магнита.
Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки A к точке B.
2) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника AB направлены вертикально вниз.
3) Электрический ток, протекающий в проводнике AB, создаёт неоднородное магнитное поле.
4) При замкнутом ключе проводник будет втягиваться в область магнита влево.
5) При перемещении ползунка реостата влево сила Ампера, действующая на проводник АВ, уменьшится.
7.
На рисунке представлена электрическая схема, которая содержит источник тока, проводник AB, ключ и реостат. Проводник AB помещён между полюсами постоянного магнита.
Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника AB направлены вертикально вверх.
2) Электрический ток, протекающий в проводнике AB, создаёт однородное магнитное поле.
3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки A к точке B.
4) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо.
5) При перемещении ползунка реостата вправо сила Ампера, действующая на проводник AB, уменьшится.
8.
На рисунке изображена шкала электромагнитных волн.
Пользуясь шкалой, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Электромагнитные волны частотой 3000 кГц принадлежат только радиоизлучению.
2) Наибольшую скорость распространения в вакууме имеют гамма-лучи.
3) Электромагнитные волны частотой 105 ГГц могут принадлежать как инфракрасному излучению, так и видимому свету.
4) Рентгеновские лучи имеют большую длину волны по сравнению с ультрафиолетовыми лучами.
5) Длины волн видимого света составляют десятые доли микрометра.
9.
На рисунке изображена шкала электромагнитных волн.
Используя шкалу, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Электромагнитные волны частотой 3 · 103 ГГц принадлежат только радиоизлучению.
2) Электромагнитные волны частотой 5 · 104 ГГц принадлежат инфракрасному излучению.
3) Ультрафиолетовые лучи имеют большую длину волны по сравнению с инфракрасными лучами.
4) Электромагнитные волны длиной волны 1 м принадлежат радиоизлучению.
5) В вакууме рентгеновские лучи имеют большую скорость распространения по сравнению с видимым светом.
10.
Из-за трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке? Считать, что обмен атомами между линейкой и шёлком в процессе трения не происходил.
Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Количество протонов на линейке | Количество электронов на шёлке |
11.
В процессе трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке, если считать, что обмен атомами между линейкой и шёлком в процессе трения не происходил?
Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Количество протонов на линейке | Количество электронов на шёлке |
12.
В цепи постоянного тока заменяют электрическую лампочку мощностью 4 Вт на лампочку большей мощности: 6 Вт. Как в этом случае изменяются общее сопротивление цепи и сила тока в ней? Напряжение на источнике тока не меняется.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Общее сопротивление цепи | Сила тока |
13.
В ёлочной гирлянде все лампочки соединены последовательно. Как изменяется сила тока в гирлянде и напряжение на каждой лампочке, если из нее удалили две перегоревшие лампы?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Сила тока | Напряжение на каждой лампочке |
14.
Внутрь катушки, подключённой к источнику постоянного тока, внесли железный сердечник. Как при этом изменились сила тока, текущего через катушку, и густота магнитных линий внутри катушки?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Сила тока | Густота магнитных линий |
15.
Луч света падал на границу раздела воздуха и стекла (nст = 1,5) под некоторым углом. Как изменяется угол отражения и угол преломления, если стекло заменить алмазом (nал = 2,4)?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Угол отражения | Угол преломления |
16.
Через резистор течёт ток. Как при увеличении напряжения на резисторе изменяются сила тока, текущего через резистор, и мощность, выделяемая на резисторе?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Сила тока, текущего через резистор | Мощность, выделяемая на резисторе |
Ползунок реостата, подключённого к источнику напряжения, передвинули влево (см. рисунок). Как при этом изменились сила тока в цепи и мощность, выделяемая в реостате?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Сила тока | Мощность |
18.
Частоту звуковых колебаний увеличили. Как при этом изменились скорость звука в воздухе и период колебаний?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась (-лся)
2) уменьшилась (-лся)
3) не изменилась (-лся)
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Скорость звука в воздухе | Период звуковых колебаний |
19.
Источник находится на расстоянии чуть меньшем F от собирающей линзы. Как изменятся расстояние от линзы до изображения и увеличение линзы при движении источника к линзе?
Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Расстояние от линзы до изображения | Увеличение линзы |
20.
Используя схему (см. рисунок), объясните, как изменятся сила тока через резистор R2 и напряжение на нём, если последовательно с ним включить ещё один резистор.
Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Сила тока | Напряжение |
21.
Как при увеличении напряжения на резисторе изменяются сопротивление резистора и мощность, выделяемая на нём?
Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Сопротивление резистора | Мощность на резисторе |
22.
Электрическая цепь собрана из источника тока и резистора, соединённых параллельно. Как изменятся сила тока в цепи и напряжение на клеммах источника тока, если параллельно к имеющемуся подключить ещё один такой же резистор?
Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Сила тока | Напряжение |
23.
Напряжение на конденсаторе увеличили. Как при этом изменились заряд конденсатора и его ёмкость?
Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличился(-лась)
2) уменьшился(-лась)
3) не изменился(-лась)
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Заряд конденсатора | Ёмкость конденсатора |
24.
Человек переводит взгляд со страницы книги на облака за окном. Как при этом меняются фокусное расстояние и оптическая сила хрусталика глаза человека?
Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины.
Цифры в ответе могут повторяться.
Фокусное расстояние | Оптическая сила |
Источник: studopedia.ru
Применение нихромовой проволоки
Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава. Нихромовая спираль применяется в двух качествах — как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.
Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н. Примеры применений:
- бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
- ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
- нагреватели для промышленных печей и термооборудования.
Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.
Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры. Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.
Как навить спираль из нихрома
Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.
Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.
Учет температуры
Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 0С. Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя. При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного. Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.
На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали. Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение. Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются.
Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины
Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления. Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U. Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.
Обозначения здесь общепринятые:
- P – выделяемая мощность;
- U – напряжение на концах спирали;
- R – сопротивление спирали;
- I – сила тока.
Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов. Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки. Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd2)/4ρ. Здесь:
- L – искомая длина;
- R – сопротивление проволоки;
- d – диаметр проволоки;
- ρ – удельное сопротивление нихрома;
- π – константа 3,14.
Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве. В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.
Навивка спирали
Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)).
Расчет закончен.
На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя. Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.
Компания «ПАРТАЛ»
Источник: www.elec.ru
Основные качества нихрома
Нихром отличается:
- высокой жаростойкостью. При высоких температурах его механические свойства не меняются;
- пластичностью, которая позволяет изготавливать из сплава нихромовые спирали, проволоки, ленты, нити;
- простотой обработки. Изделия из нихрома хорошо свариваются, штампуются;
- высокую стойкость к коррозии в различной среде.
- сопротивление нихрома высокое.
Основные свойства
- Плотность составляет 8200-8500 кг/м3.
- Температура плавления нихрома — 1400 С.
- Максимальная рабочая температура — 1100°С.
- Прочность — 650-700 МПа.
- Удельное сопротивление нихрома 1,05-1,4 Ом.
Маркировка нихромовой проволоки
Нихромовая проволока — прекрасный материал для различных электронагревательных элементов, которые используются практически во всех отраслях промышленности. Практически каждый бытовой нагревательный прибор имеет элементы, выполненные из нихрома.
Буквенная маркировка проволоки:
- «Н» – используется, как правило, в нагревательных элементах.
- «С» – применяется в элементах сопротивления.
- «ТЭН» – предназначается для трубчатых электронагревателей.
Согласно отечественным стандартам, существуют несколько основных марок:
- Двойная проволока Х20Н80. В состав сплава входит: никель — 74%, хром – 23%, а также по 1% железа, кремния и марганца.
- Тройная Х15Н60. Сплав состоит из 60% никеля и 15% хрома. Третий компонент – железо (25%). Насыщение сплава железом позволяет значительно удешевить нихром, цена на который довольно высокая, и при этом сохранить его жаростойкость. Кроме того, повышается его обрабатываемость.
- Наиболее дешевый вариант нихрома — Х25Н20. Это богатый железом сплав, в котором механические свойства сохраняются, но рабочая температура ограничена 900°С.
Применение нихрома
Благодаря своим качественным и уникальным характеристикам нихромовые изделия могут применяться там, где нужна надежность, прочность, устойчивость к химически агрессивной среде и очень высоким температурам.
Нихромовые спирали и проволока являются неотъемлемой частью практически всех видов нагревательных приборов. Нихром присутствует в тостерах, хлебопекарнях, обогревателях, духовках. Сплав также нашел применение в резисторах и реостатах, работающих при сильном нагреве. Имеется нихром и в электрических лампах и паяльниках. Нихромовые спирали обладают жаростойкостью и значительным сопротивлением, что позволяет их использовать в высокотемпературных печах сушки и обжига.
Находит применение и лом нихрома. Он переплавляется, и материал снова идет в дело. Сплав никеля с хромом используется в химических лабораториях. Данный состав не вступает в реакцию с большинством щелочей и кислот. Деформированные нагревательные нихромовые спирали применяют в электронных сигаретах.
По сравнению с ранее используемым для этих целей железом, изделия из нихрома более безопасны, не искрят, не ржавеют, не имеют оплавленных участков.
Температура плавления нихрома 1400°С, поэтому при приготовлении пищи не чувствуются посторонние запахи и гарь.
Инженеры до сих пор исследуют уникальные свойства этого материала, постоянно расширяя сферу его применения.
В домашних условиях нихромовая проволока используется для изготовления самодельного оборудования, электролобзиков и резаков, таких как, например, станок для резки пенопласта или дерева, паяльник, приспособление для выжигания по дереву, сварочные аппараты, бытовые обогреватели и т. д.
Самой популярной считается проволока Х20Н80 и Х15Н60.
Где можно приобрести нихромовую проволоку
Реализация данного продукта производится в рулонах (бухтах, катушках) либо же в виде ленты. Сечение нихромовой проволоки может быть в виде овала, круга, квадрата, а также трапеции, диаметр составляет в пределах от 0,1 до 1 миллиметра.
Где же взять или купить изделия из нихрома? Предлагаем рассмотреть самые распространенные и возможные варианты:
- Прежде всего, можно обратиться в организацию, изготавливающую данную продукцию и сделать заказ. Узнать точный адрес таких предприятий можно в специальных справочных по товарам и услугам, которые имеются практически во всех крупных городах и населенных пунктах. Оператор сможет подсказать, где приобрести, и даст номер телефона. Кроме того, информацию об ассортименте такой продукции можно найти на официальных сайтах производителей.
- Купить нихромовые изделия можно в специализированных магазинах, например, продающих радиодетали, материал для мастеров типа «Умелые руки» и т. д.
- Купить у частных лиц, торгующих радиодеталями, запасными частями и прочими металлическими изделиями.
- В любом хозяйственном магазине.
- На рынке можно приобрести какой-нибудь старый прибор, например лабораторный реостат, и взять нихром.
- Нихромовую проволоку также можно найти и у себя дома. К примеру, именно из нее изготовлена спираль электрической плитки.
Если необходимо сделать большой заказ, тогда больше всего подойдет именно первый вариант. Если нужно небольшое количество проволоки из нихрома, в этом случае можно рассматривать все остальные пункты списка. При покупке необходимо обязательно обратить внимание на маркировку.
Навивка нихромовой спирали
Сегодня нихромовая спираль является одним из основных элементов многих нагревательных приборов. После остывания нихром способен сохранять свою пластичность, благодаря чему спираль из такого материала можно легко снять, изменить ее форму или при необходимости подогнать под подходящий размер. Намотка спирали в промышленных условиях осуществляется автоматическим путем. В домашних условиях можно осуществить также ручную намотку. Рассмотрим подробнее, как это сделать.
Если не слишком важны параметры готовой нихромовой спирали в ее рабочем состоянии, при намотке можно произвести расчет, так сказать, «на глаз». Для этого следует подобрать нужное количество витков в зависимости от нагрева нихромового провода, при этом включая периодически спираль в сеть и уменьшая или увеличивая число витков. Такая процедура намотки очень простая, но может занять достаточно много времени, да и часть нихрома при этом расходуется впустую.
Для повышения простоты и точности расчета намотки спирали можно воспользоваться специальным онлайн-калькулятором.
Рассчитав необходимое количество витков, можно приступать к намотке на стержень. Не обрезая провод, следует осторожно подключить нихромовую спираль к источнику напряжения. Затем проверить правильность расчетов по намотке спирали. Важно учитывать, что для спиралей закрытого типа длина намотки должна быть увеличена на треть полученного при расчете значения.
Для обеспечения одинакового расстояния между соседними витками нужно вводить намотку в 2 провода: один – нихромовый, второй — любой медный или алюминиевый, с диаметром, который равен нужному зазору. Когда намотка будет окончена, вспомогательный провод следует аккуратно смотать.
Стоимость нихрома
Единственный недостаток, который имеет нихром, – цена. Так, двухкомпонентный сплав при покупке в розницу оценивается примерно в 1000 рублей за один килограмм. Стоимость марок нихрома с лигатурой — около 500-600 рублей.
Заключение
Выбирая продукцию из нихрома, необходимо учитывать данные о химическом составе интересующего товара, его электропроводность и сопротивление, физические характеристики диаметра, сечение, длину и т. д. Важно также поинтересоваться документацией соответствия. Кроме того, нужно уметь визуально отличать сплав от его, так сказать, «конкурентов». Правильность выбора материала является залогом надежности электротехники.
fb.ru
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
1. Силу тока в проводнике увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в нём за единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?
1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
2. Длину спирали электроплитки уменьшили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в спирали за единицу времени, при неизменном напряжении сети?
1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
3. Сопротивления резистор ( R_1 ) в четыре раза меньше сопротивления резистора ( R_2 ). Работа тока в резисторе 2
1) в 4 раза больше, чем в резисторе 1
2) в 16 раз больше, чем в резисторе 1
3) в 4 раза меньше, чем в резисторе 1
4) в 16 раз меньше, чем в резисторе 1
4. Сопротивление резистора ( R_1 ) в 3 раза больше сопротивления резистора ( R_2 ). Количество теплоты, которое выделится в резисторе 1
1) в 3 раза больше, чем в резисторе 2
2) в 9 раз больше, чем в резисторе 2
3) в 3 раза меньше, чем в резисторе 2
4) в 9 раз меньше, чем в резисторе 2
5. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединенных последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если
1) проволоку заменить на более тонкую железную
2) уменьшить длину проволоки
3) поменять местами проволоку и лампочку
4) железную проволоку заменить на нихромовую
6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения напряжения на концах двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ( A_1 ) и ( A_2 ) в этих проводниках за одно и то же время.
1) ( A_1=A_2 )
2) ( A_1=3A_2 )
3) ( 9A_1=A_2 )
4) ( 3A_1=A_2 )
7. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ( A_1 ) и ( A_2 ) в этих проводниках за одно и то же время.
1) ( A_1=A_2 )
2) ( A_1=3A_2 )
3) ( 9A_1=A_2 )
4) ( 3A_1=A_2 )
8. Если в люстре для освещения помещения использовать лампы мощностью 60 и 100 Вт, то
А. Большая сила тока будет в лампе мощностью 100 Вт.
Б. Большее сопротивление имеет лампа мощностью 60 Вт.
Верным(-и) является(-ются) утверждение(-я)
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
9. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?
1) 36 А
2) 6 А
3) 2,16 А
4) 1,5 А
10. Электрическая плитка при силе тока 5 А потребляет 1000 кДж энергии. Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если её сопротивление 20 Ом?
1) 10000 с
2) 2000 с
3) 10 с
4) 2 с
11. Никелиновую спираль электроплитки заменили на нихромовую такой же длины и площади поперечного сечения. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при включении плитки в электрическую сеть. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) электрическое сопротивление спирали
Б) сила электрического тока в спирали
B) мощность электрического тока, потребляемая плиткой
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
12. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) работа тока
Б) сила тока
B) мощность тока
ФОРМУЛЫ
1) ( frac{q}{t} )
2) ( qU )
3) ( frac{RS}{L} )
4) ( UI )
5) ( frac{U}{I} )
Часть 2
13. Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?
fizi4ka.ru
Вчера при общении с камрадами была поднята тема вреда никеля. Покопавшись в интернете, нашел мини-исследование собратьев-вэйперов, хотел просто дать на него ссылку и скопировать сюда (с разрешения автора), но потом решил что наш ресурс тоже достоин своего мини-исследования. Для того чтобы не быть голословным, в каждом критичном утверждении даю ссылки на источники.
К слову о том, что никель медленно испаряется при температуре ~250 градусов. Если ты, уважаемый читатель, для этого проводишь аналогию с мировым океаном, или водой из блюдца и пр., то вспомни о том, что вода находится в совершенно другом агрегатном состоянии – жидком. Т.е. такое утверждение было бы верно, если бы никель был уже жидким. Ведь обычный лёд при минус -10С не испаряется. Это как, например, нагреть этот лед с температуры -100 до -20°C. Двигатель моей машины тоже не испаряется даже в очень агрессивной среде, с сильными перепадами температур, и не становится тоньше ни на микрон. Удельная теплота парообразования никеля – 2800 градусов Цельсия при 6480 кДж/кг. Т.е. при таких условиях мы начнем испарять никель, но перед этим испарится сам девайс. А у нас в нем температура, увы, в 10 раз ниже. Для начала мизернейших испарений (да и не испарений, а изменений в кристаллической решетке металла), нам нужно греть девайс от 1000°C градусов не охлаждая. Иначе из наших бытовых фенов за годы эксплуатации давно испарились бы нафиг все нагревательные элементы. Да и вообще – фены перегорают, как правило, из-за резких перепадов температур (циклов нагрелся-остыл). И еще — через фен проходит несравнимо больше воздуха, чем через наш бачок.
Теперь поговорим об оксиде никеля, из-за котрого все боятся прожигать никелевые спирали, но почему-то не боятся прожигать нихромовые (для справки: в нихроме содержание никеля 55—78%). При его (оксида никеля) промышленном получении используется температура 500 – 1000°С. В воде этот оксид практически не растворим. Т.е. даже хапнув несколько лютых гариков на никеле, ты получишь оксидную пленку на спирали и дозу Ni как от нескольких затяжек “аналога”. Кстати, пленка оксида никеля от взаимодействия с воздухом всегда есть на вашем никелевом (а так же на нихромовом) коиле – ведь при затяжке спираль интенсивно обдувается воздухом. Да хоть вы ее вообще не грейте – оксидная пленка будет. Дышать над прокаливаемой спиралью нежелательно, но абсолютно не смертельно и почти не вредно. Кстати, в кантале-фехрали (FeCrAl) используется не менее “полезный” чем никель материал – алюминий.
Для еще большего успокоения вэйперов, привожу далеко не полный список только металлов (без других веществ) из одной обычной аналоговой сигареты (мкгна одну (!!!) сигарету):
- Калий — 70
- Натрий — 1,3
- Цинк — 0,36
- Свинец — 0,24
- Алюминий — 0,22
- Медь — 0,19
- Кадмий — 0,121
- Никель — 0,08
- Марганец — 0,07
- Сурьма — 0,052
- Железо — 0,042
- Мышьяк — 0,012
- Теллур — 0,006
- Висмут — 0,004
- Ртуть — 0,004
- Марганец — 0,003
- Лантан — 0,0018
- Скандий — 0,0014
- Хром — 0,0014
- Серебро — 0,0012
- Селений — 0,001
- Кобальт — 0,0002
- Цезий — 0,0002
- Золото — 0,00002
Источник
И после этого вы еще боитесь никеля с вашей спирали?
Если вы переживаете, что никель разъедается жижей, и попадает в вас вместе с паром – хрен вам, дорогие друзья. Никель очень химически стойкий. «Даже для микротравления необходимы сильно концентрированные кислоты, так что специальных способов макротравления очень мало.» ((с)- «Большая энциклопедия нефти и газа»)
Никель входит в состав практически любой нержавеющей стали, в том числе пищевой (в оборудовании для производства продуктов питания) и медицинской, хотя существуют (и активно используются) безникилевые сплавы нержавейки. Эти безникилевые сплавы делают для протезирования, так же для снижения вредности при их же производстве и снижения выбросов никеля в атмосферу. Опять же, никель еще недавно использовался для зубного протезирования, изготовления пломб. А у вас дома есть никелированная посуда? Так же, никель требуется нашему организму, но, естественно, не передозы им.
Мы юзаем наши устройства при достаточно низких температурах (до 300С, а в основном ниже). Поэтому, основной вред при затяжке и вдыхании (как мне кажется – исправляйте если что, камрады) дают испарения например, поликарбоната, резиновых уплотнительных колец, и, самое главное – аромок.
Наш собрат варил порошок чистого никеля в жиже в течении четырех часов, после чего была взята проба жижи в которой… Реактив Чугаева показал полное отсутствие никеля в заварке.
Так что парьте спокойно, если не парите на температурах выше 350-400 градусов. Если все равно грызет червь сомнений, читайте список вредных веществ в одной аналоговой сигарете по списку выше.
Убедил? Если нет, то, пожалуй, вам действительно нельзя парить ни на нихроме, ни на никеле.
Если вам понравится данная заметка, готов накатать еще несколько по схожей тематике – есть много идей.
2015 | Rodriguez
Обсуждение темы на Форуме BVC
belvaping.by
Источник: kanalizaciya.online