Moc i ciepło Joule’a — grzałka

Co się właśnie stało?

Zmniejszyłeś opór grzałki przy stałym napięciu — prąd wzrósł, a wydzielana moc jeszcze bardziej, bo grzałka rozżarzyła się mocniej. Mniejszy opór to większa moc.

Moc i ciepło Joule'a:

— moc wydzielana w grzałce zależy od napięcia i oporu, a ciepło to moc pomnożona przez czas. U — napięcie (V), R — opór (Ω), I — natężenie (A), P — moc (W), Q — ciepło (J).

Co to znaczy w praktyce?

Przy stałym napięciu grzałka o mniejszym oporze pobiera większy prąd i grzeje mocniej — dlatego czajnik z grubym, krótkim drutem grzejnym gotuje wodę szybciej. Uwaga na dwa oblicza tego samego wzoru:

Przy zadanym napięciu moc maleje z oporem; przy zadanym prądzie — rośnie z oporem. Zawsze sprawdź, co jest stałe.

Dlaczego czas ma znaczenie?

Moc mówi, jak szybko wydziela się energia; ciepło $Q = P\cdot t$ — ile jej łącznie przybyło. Ta sama grzałka włączona dwa razy dłużej wydzieli dwa razy więcej ciepła.

Po co Ci to na maturze:

P = U²/R = I²R i Q = P·t rozwiązują zadania o grzałkach, czajnikach i bezpiecznikach. Chwyt: wypisz, co jest stałe (U czy I), wybierz właściwą postać wzoru na P, a ciepło policz jako P·t.

Zapamiętaj: przy stałym napięciu mniejszy opór grzałki to większa moc — P = U²/R, a ciepło Q = P·t rośnie z czasem.