Действие всех узнаваемых электрических устройств происходит за счет электроэнергии. В итоге этого мы получаем свет, тепло, звук, механическое движение, другими словами различные виды энергии. В этой статье мы разглядим и изучим такое физическое понятия, как мощность электрического тока.
Формулы мощности тока
Под мощностью тока так же, как и в механике, понимают работу, которая осуществляется за единицу времени. Высчитать мощность, зная работу, которую делает электрический ток за некоторый промежуток времени, поможет физическая формула.
Ток, напряжение, мощность в электростатике связаны равенством, которое можно вывести из формулы A = UIt. По ней определяют работу, которую делает электрический ток:
P = A/t = UIt/t = UI
Таким макаром, формула мощности неизменного тока на любом участке цепи выражается как произведение силы тока на напряжение между концами участка.
Единицы измерения мощности
1 Вт (ватт) — мощность тока в 1 А (ампер) в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В (вольт).
Устройство для измерения мощности электрического тока именуется ваттметр. Также формула мощности тока позволяет определять мощность при помощи вольтметра и амперметра.
Внесистемная единица мощности — кВт (киловатт), ГВт (гигаватт), мВт (милливатт) и др. С этим связаны и некоторые внесистемные единицы измерения работы, которые нередко применяют в быту, к примеру (киловатт·час). Так как 1кВт = 10 3 Вт, а 1ч = 3600с, то
Закон Ома и мощность
Используя закон Ома, формула мощности тока P = UI записывается в таком виде:
P = UI = U 2 /R = I 2 /R
Итак, мощность, выделяемая на проводниках, прямо пропорциональна силе тока, протекающей через проводник, и напряжению на его концах.
Фактическая и номинальная мощность
При измерении мощности в потребителе формула мощности тока позволяет найти ее фактическую величину, другими словами ту, которая реально выделяется на этот момент времени на потребителе.
В паспортах разных электрических устройств также отмечают значение мощности. Ее именуют номинальной. В паспорте электрического устройства обычно указывают не только лишь номинальную мощность, но и напряжение, на которое он рассчитан. Но напряжение в сети может мало отличаться от обозначенного в паспорте, к примеру, возрастать. С повышением напряжения возрастает и сила тока в сети, а поэтому, и мощность тока в потребителе. Другими словами значение фактической и номинальной мощности устройства могут отличаться. Наибольшая фактическая мощность электрического устройства больше номинальной. Это изготовлено с целью предотвращения выхода устройства из строя при малозначительных конфигурациях напряжения в сети.
Если цепь состоит из нескольких потребителей, то, рассчитывая их фактическую мощность, следует держать в голове, что при любом соединении потребителей общая мощность во всей цепи равна сумме мощностей отдельных потребителей.
Коэффициент полезного деяния электрического устройства
Как понятно, безупречных машин и устройств не существует (другими словами таких, которые бы на сто процентов превращали один вид энергии в другой либо генерировали бы энергию). Во время работы устройства непременно часть затраченной энергии уходит на преодоление ненужных сил сопротивления либо просто «рассеивается» в окружающую среду. Таким макаром, только часть затраченной нами энергии уходит на выполнение полезной работы, для выполнения которой и было сотворено устройство.
Физическая величина, которая указывает, какая часть полезной работы в затраченной, именуется коэффициентом полезного деяния (дальше КПД).
Другими словами, КПД указывает, как отлично применяется затраченная работа при ее выполнении, к примеру, электрическим устройством.
КПД (обозначается греческой буковкой η ("эта")) — физическая величина, которая охарактеризовывает эффективность электрического устройства и указывает, какая часть полезной работы в затраченной.
КПД определяется (как и в механике) по формуле:
Если известна мощность электрического тока, формулы для определения ККД будут смотреться так:
До того как определять КПД некоторого устройства, нужно найти, что является полезной работой (зачем сотворено устройство), и что является затраченной работой (работа осуществляется либо какая энергия затрачивается для выполнения полезной работы).
Задачка
Рядовая электрическая лампа имеет мощность 60 Вт и рабочее напряжение 220 В. Какую работу делает электрический ток в лампе, и сколько вы платить за электроэнергию в течение месяца, при тарифе Т = 28 рублей, используя лампу 3 часа каждый денек?
Какая сила тока в лампе и сопротивление ее спирали в рабочем состоянии?
1. Для решения данной задачи:
а) вычисляем время работы лампы в течение месяца;
б) вычисляем работу силы тока в лампе;
в) вычисляем плату в месяц по тарифу 28 рублей;
г) вычисляем силу тока в лампе;
д) вычисляем сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии.
2. Работу силы тока рассчитываем по формуле:
Силу тока в лампе поможет вычислить формула мощности тока:
Сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии из закона Ома равно:
t = 30 дней · 3 ч = 90 ч;
А = 60·90 = 5400 Вт·ч = 5,4 кВт·ч;
I = 60/220 = 0,3 А;
R = 220/0,3 = 733 Ом;
В = 5,4 кВт·ч·28 к / кВт ч = 151 руб.
Работа и мощность тока: как мы платим за электроэнергию?
У каждого в доме есть счетчик, по свидетельствам которого мы каждый месяц платим за электричество, оплачиваем какое-то количество киловатт-часов. Что все-таки такое эти киловатт-часы? За что непосредственно платим? Разберемся 
Мы используем электричество с определенными целями. Электрический ток делает какую-то работу, вследствие этого и работают наши электроприборы. Что все-таки такое – работа электрического тока? Понятно, что работа тока по перемещению электрического заряда на некотором отрезке цепи равна численно напряжению на этом участке. Если же заряд будет отличаться, к примеру, в огромную сторону, то и работа, соответственно, будет совершена большая.
Работу, которую электрическое поле совершает над свободными зарядами в проводнике именуют работой тока
Работа электрического тока охарактеризовывает процесс перевоплощения энергии 1-го вида (энергии электрического поля) в энергию другого вида (внутреннюю энергию тел, в механическую). Рабо та тока на участке цепи: формула
где A — работа, U- напряжение, I — сила тока,
Измеряется работа тока в джоулях (1 Дж).
1 Дж = 1 В * 1 А * 1 с. Другими словами, дабы измерить работу, которую сделал ток, нам необходимы три устройства: амперметр , вольтметр и часы. Счетчики электроэнергии, которые стоят в квартирах, вроде бы соединяют внутри себя все эти перечисленные выше приборы в одном. Они
определяют работу, совершенную током. Работа тока в нашей квартире – это энергия, которую он изр
асходовал на всех включенных в сеть квартиры устройствах. Это и есть то, за
что мы платим. Но, мы платим не за джоули, а за киловатт-часы.
Мощность электрического тока
Мощность тока – это работа тока, совершенная в единицу времени. Другими словами, мощность можно отыскать, разделив работу на время. А работа, как мы уже знаем – это произведение силы тока на напряжение и на время. Таким макаром, время сократится, и мы получим произведение силы тока на напряжение.
где P — мощность тока. Мощность измеряется в ваттах (1 Вт). Используют кратные величины – киловатты, мегаватты.
Работа и мощность электрического тока связаны теснейшим образом. Практически, работа – это мощность тока в каждый момент времени, взятая за определенный промежуток времени. Вот поэтому счетчики в
квартирах определяют работу тока не в джоулях, а в киловатт-часах. Просто величина мощности в 1 ватт – это очень маленькая мощность, и если б мы платили за ватты-в-секунду, мы бы оплачивали 10-ки и сотки тыщ таких единиц. Для упрощения расчетов и приняли единицу «киловатт-час».
Электрический ток: формула
Электрический ток является физическим процессом. Если гласить упрощенно, то это упорядоченное движение заряженных частиц. Его протекание можно измерить и соответственно выразить в символьном и цифровом виде. Формула электрического тока, представляет собой выражение высококачественных и количественных характеристик через сопротивление проводника, напряжение либо разность потенциалов, также через его силу. Так как хоть какое перемещение чего-либо, предполагает под собой совершение работы, то дополнительно можно вести разговор об электричестве используя формулу мощности электрического тока.
Главные понятия и формулы характеризующие электрический ток
Количественным параметром электрического тока является его сила, представляющая собой скалярную величину и выражающуюся в отношении заряда (принято обозначать буковкой q) к периоду времени (t), за которое он пересекает сечение проводника. Поэтому, формула электрического тока, а если гласить верно его сила, будет смотреться следующим образом — I=q/t. Измеряется данный параметр в амперах. Так как скалярные величины являются действительными числами и определяются только значением, сила тока не может иметь отрицательный символ. С учетом того, что величина заряда не является неизменным параметром для различных электрических цепей, было введено понятие – плотность электрического тока (j), формула которой смотрятся так – j=I/S, где S – площадь, пересекаемая зарядами. Поэтому, при увеличении силы тока и уменьшении поперечного сечения проводника плотность тока растет и напротив. Как отмечалось выше, необходимыми параметрами электричества, точнее электрической цепи являются напряжение в ней и сопротивление проводящих ток частей.
Формула выражения силы электрического тока через сопротивление и напряжение
В отличие от базовых исследовательских работ, в базе которых лежат теоретические выкладки данная зависимость была выведена практическим методом. Создателем открытия является физик Ом, в честь которого закон и получил свое имя. По результатам собственных опытов и тестов Ом сделал вывод что сила тока (I) впрямую находится в зависимости от величины напряжения (U)и имеет оборотную зависимость от сопротивления (R) частей и деталей, включенных в электрическую цепь. Эту связь можно представить в виде – I=U/R. Методом легких преобразований, формулы сопротивления и напряжения, выраженные через силу тока, будут смотреться следующим образом – R=U/I и U=IxR, соответственно.
Формула силы электрического тока
Сопротивление электрического тока: формула
Формула напряжения электрического тока
Работа и мощность электрического тока
Формула мощности (Р) электрического тока впрямую находится в зависимости от его работы (А). Под работой тока предполагается преобразование электроэнергии в механический, термический, световой либо другой ее вид. Величина данного процесса впрямую находится в зависимости от времени его протекания, силы тока и напряжения в сети. Это можно выразить следующей формулой – А=IxUxt. Произведение (IxU) является ничем другим как мощностью. Поэтому, чем выше напряжение либо сила тока в сети, тем огромную мощность имеет электрический ток и огромную работу он может совершить за единицу времени. Формула мощности электрического тока имеет следующий вид – Р=А/t либо Р=IxU.
Работа электрического тока формула
Формула мощности электрического тока
Потому, если нужно вычислить, какую работу производит ток, протекая по цепи в течение определенного времени, нужно помножить мощность на временной промежуток, выраженный в секундах. Разглядим использование формул расчета работы и мощности электрического тока на примере электрического мотора, присоединенного к сети 220 В, а сила тока, измеренная амперметром для этого участка, составила 10А.
Р (мощность мотора) = 10А (сила тока) х 220В (напряжение в сети) = 2200 Вт = 2,2 кВт.
Зная данный показатель, также реальное либо предполагаемое время функционирования электродвигателя можно найти какую работу он совершит за этот отрезок времени либо другим словами сколько будет потрачено электроэнергии. Если мотор был включен, к примеру, 1 час, то можно отыскать разыскиваемое значение.
А (работа, совершенная движком) = 2,2 кВт (мощность) х 1 (время работы в часах) = 2,2 кВт ч. Конкретно этот показатель будет отражен на приборе учета расхода электроэнергии.
Исходя из того, что электрический ток является физическим процессом, то какой-нибудь его неведомый параметр можно найти, зная его другие свойства. Приведем более распространенные формулы для определения черт электрической цепи используемые в электротехнике.
Напряжение либо разность потенциалов
Сила электрического тока
Сопротивление
Мощность
В заключение отметим, что приведенная информация справедлива для цепей с неизменным электрическим током. Формулы, используемые для расчета черт переменного тока, будут отличаться за счет введения дополнительных переменных и черт характерных данному типу электричества.
