Перейти к содержимому инструмента
Мои инструменты

Электричество и магнетизм · GCSE Physics Topic 4

Симулятор закона Джоуля-Ленца и теплового действия тока

Симулятор закона Джоуля-Ленца и тепловыделения тока: Q = I²·R·t

  • В браузере
  • Без регистрации
  • Вывод формул
  • Режим проектора
  • Печатный лист A4
Локальный расчёт · Приватно
Интерактивная научная лаборатория Клиентские физические и математические вычисления в браузере без сбора персональных данных.
Окно 3D симуляции● 60 FPS
Пресеты и типичные ловушки:

Параметры эксперимента

A
Ω
Ω
s

Расчёты и показатели в реальном времени

Тепло нагревателя Q
--
Тепло в проводе Q
--
Мощность нагревателя P = I²R
--
Состояние предохранителя
--
Вывод формул в реальном времени
Основная формула: --
Подстановка значений: --
Физическое состояние: --

Разбор типовых задач и анализ экзаменационных ошибок

Worked Problem

Условие задачи: A 50Ω electric heater is plugged into 220V for 10 minutes. How much heat is generated?
Пошаговый вывод формул:
  1. For pure resistor: Q = (U²/R)*t = (48400/50)*600 = 580,800 J ≈ 581 kJ.

Worked Problem

Условие задачи: If a broken electric blanket wire is twisted back together, why does the joint scorch and catch fire?
Пошаговый вывод формул:
  1. Twisted joints introduce high localized contact resistance. Equal series current concentrates intense heat via Q=I²Rt, scorching insulation.

Рабочий лист для урока и домашние задания

Q1. Variant 1: Why connect two different resistors in series when investigating heat vs resistance?
Q2. Variant 2: Why are fuses made of high-resistivity low-melting-point lead-antimony? Why never copper wire?
Q3. Variant 3: How do pure resistors differ from non-pure resistors (motors) in work vs heat formulas?

Часто задаваемые вопросы и типичные заблуждения

When are Q = I²Rt, Q = UIt, and Q = (U²/R)t interchangeable?
Only for purely resistive loads where all electricity becomes heat. For motors or battery charging, only Q = I²Rt calculates heat correctly.
Why does the grid use ultra-high voltage (hundreds of kV) for transmission?
Power loss is P_loss = I²*R. Boosting voltage 10x drops current to 1/10x, slashing heat dissipation on power lines by 100 times (1/I²).
If a heater element is made of zero-resistance superconductor, does it generate infinite heat?
Zero heat! By Q = I²Rt, R = 0 means heat generation is strictly zero. Superconductors cannot heat, but make perfect loss-less transmission cables.
Why do computer CPUs require thermal paste and fan/water cooling heatsinks?
Billions of switching transistors generate immense Joule heat density. Without heatsinks, silicon temps exceed 100°C, causing thermal throttling or silicon destruction.