Чему равна мощность тока в цепи

Разглядим случайный участок цепи. Это может быть однородный проводник, к примеру нить лампы накаливания, обмотка электродвигателя и др. Пусть за время Δt через поперечное сечение проводника проходит заряд Δq. Электрическое поле совершит при всем этом работу А = ΔqU (U — напряжение между концами участка проводника).

Так как сила тока то работа тока равна:

Согласно закону сохранения энергии эта работа должна быть равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи. Потому

Если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит хим действий, то происходит только нагревание проводника, т. е. возрастает внутренняя энергия проводника. Подогретый проводник отдаёт тепло окружающим телам.

Нагревание проводника происходит следующим образом. Электрическое поле ускоряет электроны. В итоге столкновения с ионами кристаллической решётки они передают ионам свою энергию. Энергия хаотичного движения ионов около положений равновесия растет. Это и значит повышение внутренней энергии. Так как температура — мера кинетической энергии тела, то температура проводника увеличивается, и он начинает передавать тепло окружающим телам. Спустя некоторое время после замыкания цепи процесс устанавливается, и температура проводника перестаёт изменяться с течением времени. За счёт работы электрического поля в проводнике безпрерывно выделяется энергия. Но его внутренняя энергия остаётся постоянной, так как проводник передаёт окружающим телам количество теплоты, равное работе тока. Таким макаром, формула (15.12) для работы тока определяет количество теплоты, передаваемой проводником другим телам.

Если в формуле (15.12) выразить или напряжение через силу тока, или силу тока через напряжение при помощи закона Ома для участка цепи, то получим три эквивалентные формулы

Формулой A = I 2 RΔt комфортно воспользоваться при последовательном соединении проводников, так как сила тока в данном случае одинакова во всех проводниках. При параллельном соединении комфортна формула так как напряжение на всех проводниках идиентично.

Закон Джоуля—Ленца. Закон, определяющий количество теплоты, которую выделяет проводник с током в окружающую среду, был в первый раз установлен экспериментально английским учёным Д. Джоулем (1818—1889) и русским учёным Э. X. Ленцем (1804— 1865).

Закон Джоуля—Ленца
Количество теплоты, выделяемой в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику:

Мы получили этот закон при помощи рассуждений, основанных на законе сохранения энергии. Формула (15.14) позволяет вычислить количество теплоты, выделяемой на любом участке цепи, содержащем какие угодно проводники.

Мощность тока. Хоть какой электрический устройство (лампа, электродвигатель и т. д.) рассчитан на потребление определённой энергии в единицу времени. Потому вместе с работой тока очень принципиальное значение имеет понятие мощность тока.

Принципиально
Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока. Согласно этому определению мощность тока

Электрическая мощность, так же как и механическая, выражается в ваттах (Вт).

Это выражение для мощности тока можно переписать в нескольких эквивалентных формах, используя закон Ома для участка цепи:

На большинстве электроприборов указана потребляемая ими мощность, предельное значение силы тока, также предельное значение напряжения.

В быту для расчётов потребляемой электроэнергии нередко применяется единица кВт • ч, 1 кВт • ч = 3,6 • 10 6 Дж.

Вопросы к параграфу

1. Что именуют работой тока?

2. Чем отличается понятие работы тока в электростатике от понятия работы в ® механике?

3. Что такое мощность тока?

4. В каких единицах выражается мощность тока?

5. Можно ли прирастить мощность электроприбора, подавая на него большее напряжение?

Эталоны заданий ЕГЭ

А1. Чему равна работа электрического тока за 10 мин, если напряжение на концах проводника равно 10 В, а сила тока равна 1,5 А?

1) 150 Дж 2) 900 Дж 3) 1500 Дж 4) 9000 Деньке

А2. При прохождении по проводнику электрического тока в течение 2 мин совершается работа 96 кДж. Сила тока 4 А. Чему равно сопротивление проводника?

1) 0,02 Ом 2) 50 Ом 3) 3 кОм 4) 15 кОм

А3. На цоколе лампы накаливания написано: 150 Вт, 220 В. Обусловьте силу тока в спирали при включении лампы в сеть с номинальным напряжением

1) 0,45 А 2) 0,68 А 3) 22 А 4) 220 000 А

А4. На рисунке показан график зависимости силы тока в лампе накаливания от напряжения на её клеммах. При напряжении 30 В мощность тока в лампе равна

1) 135 Вт 2) 67,5 Вт 3) 45 Вт 4) 20 Вт

А5. Как поменяется мощность, потребляемая электрической лампой, если, не меняя её электрическое сопротивление, уменьшить напряжение на ней в 3 раза?

Задачи на расчёт мощности электрического тока с решениями

В блоге мы нередко рассматриваем решение типовых задач по физике с определенными примерами, дабы у вас сложилось ясное понятие о том, что делать с схожими заданиями и как их решать. В этой статье разглядим задачи на работу и мощность электрического тока.

Работа и мощность тока

До того как перейти к решению задач, давайте разберемся с основными определениями данного раздела физики.

Работа электротока на участке цепи определяется произведением напряжения на концах этого участка, силы тока и времени, за которое эта работа была совершена. Физическая величина обозначается большой латинской буковкой A и измеряется в Джоулях.

При прохождении электротока по однородному участку цепи, можно гласить о том, что электрическое поле на этом участке цепи совершает определенную работу.

Источник: znanio.ru

Мощность электротока — это работа тока, совершенная за 1 единицу времени. Физическая величина обозначается эмблемой P и измеряется в Ваттах.

Источник: infourok.ru

Нужные формулы

Дабы высчитать работу и мощность электротока, пригодятся следующие формулы:

1. Уравнение для вычисления работы тока:

где U — напряжение электрического поля, q — электрический заряд, проходящий по участку цепи.

\(A=U\times I\times t\)

где U — напряжение поля, I — сила тока на этом участке цепи, t — время прохождения заряда.

2. Формула для нахождения мощности тока:

где A — работа электротока, t — время.

где U — напряжение, I — сила тока.

3. Закон Джоуля-Ленца:

\(Q=A=I^2\times R\times t\)

где R — сопротивление проводника.

Источник: 900igr.net

Вопросы на работу и мощность электрического тока

Теоретические вопросы на работу и мощность электрического тока могут быть следующими:

1. Что за физическая величина работа электрического тока? (Ответ дан в нашей статье выше).
2. Что такое мощность электротока? (Ответ дан выше).
3. Дайте определение закону Джоуля-Ленца. Ответ: Работа электротока, который течет по недвижному проводнику, имеющему сопротивление R, преобразуется в тепло в проводнике.
4. В чем измеряется работа тока? (Ответ выше).
5. В чем измеряется мощность? (Ответ выше).

Это примерный перечень вопросов. Сущность теоретических вопросов по физике всегда одна: проверить осознание физических процессов, зависимости одной величины от другой, познание формул и единиц измерения, принятых в интернациональной системе СИ.

Задачи с решением

Разглядим типовые задачи с решениями по данной теме.

Задачка №1. Мощность электрического тока

В сеть напряжением 220 В включена электрическая лампа. Сила тока, проходящего через нее равна 0,45 А. Чему будет равна мощность электротока в лампе за 2 секунды?

Решение

1. Записываем вводные данные: U=220 В, I=0,45A, t=2с, P=?
2. Вспоминаем уравнение для определения мощности: \( P=U\times I\)
3. Подставляем известные нам числовые значения в формулу и получаем ответ: P=99 Вт.

Задачка №2. Расчет мощности электрического тока

В одной электролампе напряжение равно 24 В, а сила тока 0,7 А, во 2-ой электролампе напряжение равно 120 В, а сила тока 0,5 А. У какой из этих 2-ух электрических ламп мощность электротока больше?

1. Закрепляем начальные данные: U1=24 В, I1=0,7 А, U2=120 В, I2=0,5 А, P1=? P2=?
2. По формуле \(P=U\times I\) находим P1 и P2. P1=16,8 Вт, P2= 24 Вт.
3. Получаем ответ на задачку: мощность тока 2-ой лампы больше мощности тока первой лампы.

Задачка №3. Работа электрического тока

Какую работу совершает электроток в утюге с сопротивлением 80 Ом за 10 минут при условии, что утюг работает от сети 220 Вольт?

Решение

1. Записываем «Входные данные»: U=220 В, R=80 Ом, t=10 мин., A=?
2. Переводим минутки в секунды: 10 мин=600 с.
3. Записываем формулу для определения работы электротока: \(A=\fracR\times t\)
4. Подставляем известные нам из критерий задачи числовые значения в формулу и получаем ответ: 363000 Дж либо 363 кДж.

Задачка №4. Расчет работы электрического тока

Два троллейбуса имеют однообразные электродвигатели. В реальный момент они находятся в движении. 1-ый троллейбус двигается с большей скоростью, 2-ой — с наименьшей. У какого троллейбуса работа электротока больше, при условии, что сопротивление и время движения одинаковы?

Решение

1. Данная задачка не просит записи каких-то формул. В ней проверяется осознание учащимися взаимозависимости 2-ух физических величин.
2. Чем больше скорость движения, тем больше мощность электротока. Чем больше мощность, тем больше и работа, совершаемая электродвигателем. Поэтому, у первого троллейбуса она будет больше.

Задачка №5 на закон Джоуля-Ленца

Аккумулятор с электродвижущей силой, равной 6 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом питает внешнюю цепь, у которой сопротивление равно 12,4 Ом. Какое количество теплоты выделится за 10 минут работы аккума?

1. Закрепляем имеющиеся данные: \(\epsilon\) =6 В, r=0,1 Ом, R=12,4 Ом, Q=?
2. Переводим минутки в секунды, получаем 600 секунд.
3. Полное количество теплоты будет определяться по формуле: Qвнутр+Qвнеш. \(Q_=I^2\times R\times t\) , \(Q_=I^2\times r\times t \)
4. По формуле \(I=\frac \epsilon\) находим силу тока.
5. Подставляем все известные нам данные в каждую формулу и получаем полное количество теплоты, выделенное за 10 минут работы, равное 1728 Дж.

Мы разглядели не очень сложные задачи, большая часть из которых можно решить с помощью одной формулы. Но в школьных учебниках встречаются задания и посложнее. Если столкнулись со трудной для осознания темой по физике либо хоть какому другому предмету, не вешайте нос! Спецы Феникс.Хелп с радостью придут для вас на помощь. Любые письменные работы будут изготовлены отменно и строго в обозначенные сроки.

Видео: Как рассчитать мощность выделяемую на резисторе?! | Мощность тока