Интерактивный учебник: Работа и мощность электрического тока.
Видеоурок: Работа и мощность электрического тока.
Краткий конспект урока.
При наличии в проводнике электрического тока происходит превращение электрической энергии в другие виды энергии, например внутреннюю(тепловую). И скорость превращения электроэнергии можно выразить количественно. Для этого служит физическая величина мощность тока.
О том, какими приборами её измеряют, мы поговорим в следующей теме, а пока приведём примеры токов различной мощности.
Возьмём три лампы с надписями: 40 Вт, 60 Вт и 75 Вт. Вкрутив их в люстру, мы обнаружим, что 75-ваттная лампа в каждый момент времени даёт явно больше тепла и света, чем лампа мощностью 40 Вт или 60 Вт. Другими словами, скорость превращения электроэнергии в тепловую и световую энергию в этих лампах различна.
Итак, мощность электротока – физическая величина, показывающая скорость превращения электроэнергии в другие виды энергии.
В левых частях этих равенств стоят разные символы, но они обозначают одну и ту же физическую величину – мощность. Следовательно, правые части формул можно приравнять: I · U = A / t . Выразим работу:
По этой формуле вычисляется работа тока или, что то же самое,израсходованная электроэнергия. Поясним, что выделенные нами термины – синонимы.
Вспомним, что прохождение тока по проводнику всегда сопровождается действиями тока. При этом обязательно происходит превращение электроэнергии в другие виды энергии. Например, внутреннюю (утюг или чайник), механическую (пылесос или вентилятор) и так далее. Поэтому под выражением «ток совершает работу» мы будем понимать превращение электроэнергии в другие виды энергии. В таком смысле работа тока и израсходованная электроэнергия – выражения-синонимы.
1 кВт · ч = 1000 Вт · 60 мин =
= 1000 Дж/с · 3600 с = 3 600 000 (Дж/с)·с =
= 3 600 000 Дж = 3,6 МДж
Итак, 1 кВт·ч = 3,6 МДж.
Примечание. Формула для работы тока A = I·U·t поможет выяснить физический смысл электрического напряжения. Выразим его:
Отсюда видно, что 1 вольт – это такое напряжение, при котором ток силой 1 ампер способен за 1 секунду производить 1 джоуль работы. Другими словами, электрическое напряжение показывает работу, которую ежесекундно совершают силы электрического поля для поддержания в цепи тока силой 1 ампер.
Исходя из этой формулы, 1 вольт может рассматриваться и как такое напряжение, при котором работа сил электрического поля при перемещении заряда в 1 Кл будет равна 1 Дж. Обобщённо мы скажем: электрическое напряжение является одной из характеристик электрического поля, перемещающего заряды по проводнику.
Вспомним, что 1 Вт = 1 Дж/с. Это значит, что при мощности тока 1 Вт энергия превращается со скоростью 1 джоуль в секунду. Тогда для тока мощностью 100 Вт это равно 100 Дж/с. Другими словами, лампа мощностью 75 Вт ежесекундно тратит 75 Дж электроэнергии и превращает их в тепло и свет.
Изучая применение электрического тока, нужно уметь вычислять количество электроэнергии, которое расходуется на то или иное действие тока. Например, подъём лифта, нагревание чайника и тому подобное. Поэтому выведем формулу для подсчёта работы тока.
Изучая применение электрического тока, нужно уметь вычислять количество электроэнергии, которое расходуется на то или иное действие тока. Например, подъём лифта, нагревание чайника и тому подобное. Поэтому выведем формулу для подсчёта работы тока.
| В предыдущем параграфе мы узнали формулу: P = I · U | Однако из 7-го класса мы знаем другую формулу для мощности: N = A / t |
| A = I · U · t |
A – работа электрического тока, Дж
I – сила электрического тока, А U – электрическое напряжение, В t – время наблюдения, с |
По этой формуле вычисляется работа тока или, что то же самое,израсходованная электроэнергия. Поясним, что выделенные нами термины – синонимы.
Вспомним, что прохождение тока по проводнику всегда сопровождается действиями тока. При этом обязательно происходит превращение электроэнергии в другие виды энергии. Например, внутреннюю (утюг или чайник), механическую (пылесос или вентилятор) и так далее. Поэтому под выражением «ток совершает работу» мы будем понимать превращение электроэнергии в другие виды энергии. В таком смысле работа тока и израсходованная электроэнергия – выражения-синонимы.
Для измерения потреблённой электроэнергии служат специальные измерительные приборы – счётчики электроэнергии.
Для учёта электроэнергии вместо джоуля используется более крупная единица – киловатт-час (обозначение: 1 кВт·ч). Например, счётчик на рисунке показывает значение 254,7 кВт·ч. Это может означать, что за всё время учёта потребитель мощностью 254,7 кВт работал 1 час или что потребитель мощностью 2547 Вт работал 100 часов (и так далее, соблюдая пропорцию).
 |
Найдём связь киловатт-часа с более привычной нам единицей для измерения работы – джоулем.
1 кВт · ч = 1000 Вт · 60 мин =
= 1000 Дж/с · 3600 с = 3 600 000 (Дж/с)·с =
= 3 600 000 Дж = 3,6 МДж
Итак, 1 кВт·ч = 3,6 МДж.
Примечание. Формула для работы тока A = I·U·t поможет выяснить физический смысл электрического напряжения. Выразим его:
| U = | A | Следовательно, | 1 В = 1 | Дж | |||
| I·t | А·с |
Кроме того, из формулы I = q / t следует: q = I · t. Тогда:
| U = | A | Следовательно, | 1 В = 1 | Дж | |||
| q | Кл |
Комментариев нет:
Отправить комментарий