Работа электрического тока
Подробности Категория: Начинающим
Применение электричества — это революционное открытие, которое навсегда изменило и облегчило жизнь человека. Сегодня электричество является неотъемлемой частью жизни человека, он обеспечивает работу электроприборов, электрического освещения. Каждый день мы используем электрическую энергию для своих нужд.
Говоря об электричестве, подразумевают электрический ток. Рассмотрим это понятие подробнее. Понятие «ток» значит течение или движение.
Что такое электрический ток?
Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике в одном направлении. Такими частицами могут быть электроны, ионы и катионы. Направленность электрических частиц обуславливается наличием у частиц электрического поля, которое взаимодействует с внешним электрическим полем.
Для поддержания электрического поля в течение определенного времени в проводнике необходимы источники выработки электрического поля. Это, например, могут быть электрофорная машина и аккумулятор или любой источник питания.
Принцип их работы заключается в том, что они разделяют частицы, после чего один полюс источника заряжает их положительно, а другой — отрицательно, в результате возникает электрическое поле.
Если оба полюса источника соединить проводником, то движение частиц приобретает определенное направление, так получается электрический ток.
Проводник является местом, где происходит направленное движение частиц, а также средством передачи тока к ее потребителям: лампочка, приборам, плиткам и т.д.
Проводниками могут служить металлы, в которых заряжаются электроны, плазма, частицами при этом являются ионы; электролиты. Если оборвать проводник, то ток не доходит до потребителя, и на основе этого механизма происходит включение и выключение тока.
То есть устанавливаются выключатели или рубильники, которые разрывают или соединяют проводник.
Направление движения электрического тока
При решении сложных задач по электроники и радиотехнике принято условно, что движение электрического тока осуществляется от «плюса» к «минусу» Но мало кому известно что на самом деле движение происходит за счет электронов в межатомном пространстве кристалической решетки металла проводника электрического тока. А электрон движется от «минуса» к «плюсу», следовательно электрический ток движется от «минуса» к «плюсу»
Также важным параметром тока является такое понятие как работа электрического тока. Двигаясь по проводнику, электрический ток совершает определенную работу. Для того что бы ее определить необходимо знать время движения тока, сопротивления проводника, и его сопротивление.
Найти ее можно используя закон Джоуля-Ленца по формуле: Q=I*I*R*t
где:
- I — сила тока, измеряемая в Амперах;
- R — сопротивление проводника, Ом;
- t — время, с;
- Q-совершенная электрическим током работа или выделенная проводником теплота, Дж.
Полученная таким образом величина представляет собой значение работы электрического тока, если ее поделить на время то получится мощность.
Электрическая цепь
Cовокупность источников, проводников, потребителей и рубильников, которые обеспечивают движение электричества, называют электрической цепью.
Электрический ток измеряется следующими величинами:
- сила тока — это показатель, который измеряет количество заряженных частиц, которые проходят через сечение проводника в определенный промежуток времени, измеряется в Амперах;
- плотность тока — это величина равная отношению силы тока к площади сечения проводника, измеряется в А/мм2 ;
- мощность тока — это своего рода работоспособность тока, какую работу может совершить данный ток в единицу времени, Вт;
- частота переменного тока — количество колебаний в единицу временни.
Источник: https://radio-magic.ru/beginners/1-electric-current
Работа и мощность электрического тока
Урок разработан с целью организации исследовательской деятельности учащихся, направленной на формирование понятия «работа тока», «мощность», причин от которых зависит работа тока и мощность. Ознакомление учащихся с расчетными формулами, единицами измерения.
Цель урока:
- Деятельностная: формирование способности учащихся к новому способу действия, расширение понятийной базы за счет введения нового понятия.
- Образовательная: организация исследовательской деятельности учащихся, направленной на формирование понятия «работа тока», «мощность», причин от которых зависит работа тока и мощность. Ознакомление учащихся с расчетными формулами, единицами измерения.
Планируемые результаты:
- умеет объяснять понятия «работа тока», «мощность»;
- умеет находить «работа тока», «мощность»;
- умеет объяснять проделанные эксперименты.
Оборудование:
- Приборы для определения мощности в электрической цепи и для определения параметров, от которых зависит работа тока в электрической цепи: аккумулятор, ключ, амперметр, реостат, вольтметр, соединительные провода; лампочка, калькулятор.
- Компьютер с мультимедийным проектором, экран;
- Мультимедийное приложение к уроку.
Учебник: Перышкин А.В. «Физика – 8»
1. Организационный момент
Учитель: Здравствуйте. Посмотрите друг на друга, улыбнитесь. Сегодня на уроке я предлагаю вам побывать в роли сотрудников научной лаборатории. Работать вы будете в своих лабораториях по 2 человека и группами.
Результаты вашей работы необходимо будет отмечать в индивидуальных оценочных листах, которые лежат у вас на столе (приложение 1). В конце урока мы подведем итог вашей работы по накопленным баллам.
2. Постановка цели и задач урока
Как настоящие мастера своего дела засучили рукава, хлопнули в ладоши, потерли их друг о друга.
Учитель: Что мы с вами сделали? (Совершили работу). Значит в названии темы нашего урока мы используем слово «работа».
У вас на столе лежит лампочка. Внимательно рассмотрите её.
Когда вы покупаете лампочку, то обязательно смотритеЧто?
Так как звучит тема нашего урока?
Ученик: работа тока и мощность.
Учитель: Запишите тему. Работа и мощность электрического тока. (слайд 1)
Учитель: Определите цели нашей работы, используя слова узнать ., учиться, узнать:
– как вычислить работу электрического тока и мощность тока;
учиться:
– объяснять проделанные эксперименты;
– объяснять понятия «работа тока», «мощность тока»;
Учитель: Скажите, зачем нам нужно знать о работе электрического тока, мощности? (слайд 2)(бытовая техника) (Оцените свою работу на этом этапе)
3. Актуализация знаний (слад 3)
Но прежде, чем приступить к работе, вам необходимо убедиться в том, что сотрудник лаборатории обладает достаточной базой знаний, чтобы участвовать в проведении экспериментальной и исследовательской работы.
Учащимся предлагается самостоятельная работа «Установите соответствие»
Слайд 4 Проверка
| А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З |
| 4 | 7 | 1 | 3 | 2 | 8 | 5 | 6 |
Взаимопроверка в парах, выставление баллов в оценочный лист. За каждый правильный ответ 1 б.
4. Открытие нового знания
Вспомним: Как обозначается работа? (А)
Давайте подумаем: от чего же зависит работа электрического тока? (на доске написать: Работа электрического тока зависит от )
Слайд 5. Сравните два рисунка. На рисунке 2 лампа светит ярче, чем на рисунке 2.
Значит, работа тока зависит от напряжения.
Вывод: (записываем вывод на доску и в тетрадь)
Слайд 6. При увеличении силы тока лампа светит ярче.
Значит, работа тока зависит от силы тока.
Вывод:
Слайд 7. Если лампа будет работать 1 час, большую работу совершит ток? (Да)
Значит, работа тока зависит от времени работы цепи..
Вывод:
Выведем формулу для расчета работы электрического тока.
Слайд 8
Вывод: работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.
Нарисуйте «волшебный треугольник»
Проверьте, правильно ли это сделали? (1 б)
Слайд 9. Для того чтобы измерить работу тока в цепи, нужны следующие приборы:
а) Вольтметр
б) Амперметр
в) Часы (прибор для измерения времени) (в любой квартире – счётчик)
Вспомним, в чем измеряется работа? [А ] = [ Дж ] = [ А .В .c]
Какой величиной характеризуется быстрота выполнения работы?
(мощностью: N=A/t )
Слайд 10
Мощность электрического тока обозначается P.
Выведем формулу мощности электрического тока
Нарисуйте «волшебный треугольник»
1 б
Вывод: мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока.
Слайд 11, 12. Для измерения мощности нужны: амперметр и вольтметр – это сочетается в ваттметре.
Работа с учебником. Таблица «Мощности различных электрических устройств, кВт». Стр.120
Рассмотрите таблицу и сравните мощности устройств, применяемых в быту, технике, на производстве.
Практически на всех электроприборах, используемых в быту и технике, в техническом паспорте указывается мощность тока, на которую они рассчитаны. Зная мощность, легко можно определить работу тока за заданный промежуток времени: Как по другому можно записать формулу работы?
A =P∙t.(1 б)
Слайд 13
Тогда
1Дж = 1Вт ∙ с.
Однако эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как в потребителях электроэнергии ток производит работу в течение длительного времени, например в бытовых приборах – в течение нескольких часов, в электропоездах – даже в течение нескольких суток. Поэтому на практике, вычисляя работу тока, удобнее время выражать в часах, а работу не в джоулях, а в других единицах: ватт ∙ час (Вт ∙ ч) и кратных им единицах.
1 Вт · ч = 3 600Дж
1 к Вт · ч = 1 000 Вт · ч = 3 600 000 Дж
А знаете ли вы, чтозначение экономии электроэнергии велико для народного хозяйства страны? Например, 1 кВт ∙ ч энергии позволяет выплавить около 20 кг чугуна.
Оцените свою работу
5. Самостоятельная работа, закрепление материала
Необходимо восстанавливать свои силы. Давайте проведём физминутку, а поможет нам в этом ЭЛЕКТРОНИК.
Работаем в группах. Практические задания:
Слайд 14 1) Определение работы тока и мощности тока в лампе.
Слайд 15 2) Какой телевизор затратит больше электроэнергии
Решение: А=Рt
A1=24 Вт•3ч=72 Вт•ч=0,072•2.49=0,18 руб
А2=50•3=150Вт•ч=0,15•2.49=0,37руб.
На каждом из электроприборов вы можете найти информацию о потребляемой энергии и выбрать себе наиболее экономный в этом плане прибор.
Слайд 16. 3) Знакомство со счетчиком.
Вывод. Знание физических величин нужно не только на уроках физики, но и при покупке и использовании электрических приборов.
6. Итог урока
Подсчитайте количество баллов и оцените свою работу на уроке.
Если вы набрали за урок:
Более 20 баллов, вы сегодня были в роли ученика-исследователя
14-19 баллов, вы сегодня были в роли ученика-теоретика
11-13 баллов, вы сегодня были просто учеником
7. Домашнее задание
Слайд 17
§ 50,51.
Узнайте мощности имеющихся у вас в квартире электроприборов (телевизора и холодильника). Посчитайте, сколько часов они работают в течение 1 дня. Вычислите стоимость электроэнергии, израсходованной ими за это время.
8. Рефлексия
Слайд 18
Заполнить лист рефлексии.
Похлопаем в ладоши.
Источник: https://rosuchebnik.ru/material/rabota-i-moshchnost-elektricheskogo-toka-20548/
Мощность электрического тока
Определение
Мощность – работа, выполненная в единицу времени.
В документах на каждый электрический прибор указывается, как правило, две величины: напряжение (как правило, 220 В) и мощность этого прибора.
Чтобы определить электрическую мощность, нужно работу электрического тока разделить на время протекания этого тока по электрической цепи.
Р – электрическая мощность (в механике N – механическая мощность)
А – работа
t – время
2. Единицы измерения
Работа измеряется в Джоулях (Дж);
Время – в секундах (с);
Мощность (электрическая и механическая) измеряется в Ваттах (Вт).
3. Измерение мощности
Прибор для измерения мощности – ваттметр (рис. 1).
Рис. 1. Ваттметр
Работа определяется как произведение силы тока на напряжение и на время протекания тока по электрической цепи.
В формулу для вычисления работы подставим в формулу для вычисления мощности, время t сократится. Это значит, что мощность не зависит от времени протекания электрического тока в цепи, а определяется как произведение напряжения на силу тока.
Из закона Ома для участка цепи
Мощность электрического тока – это величина, которая характеризует производительность данного прибора. В быту все приборы рассчитаны на одно и то же напряжение – 220 В. Из первого уравнения следует, что если мощность возрастает, напряжение постоянно, то сила тока тоже увеличится.
К примеру, во время нагревания воды в электрочайнике нагревается провод, соединяющий чайник с электрической цепью. Это значит, что мощность чайника достаточно велика, напряжение – 220 В, и ток, который протекает в цепи включенного электрочайника, тоже достаточно велик.
4. Расчет за электроэнергию
Оплачивая электрическую энергию, мы оплачиваем работу электрического тока. Эта оплата производится по киловатт-часам.
1 кВт=1000 Вт;
1 час = 3600 с;
(работа определяется, как мощность, умноженная на время);
1 кВт∙ч =3 600 000 Дж.
Получили единицу для расчета работы электрического тока – 1 кВт/ч=3 600 000 Дж.
5. Заключение
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что нельзя в одну и ту же розетку включать сразу несколько приборов. Напряжение – величина постоянная (220 В), а сила тока в цепи меняется. Чем больше включено приборов, тем больше электрический ток в цепи.
Вопросы к конспектам
Найдите мощность тока в электрической лампе, если сила тока в ней – 0,4 А, а напряжение в цепи – 220 В.
С помощью каких приборов можно измерить мощность электрического поля?
Источник: https://100ballov.kz/mod/page/view.php?id=1136
Как найти работу тока формула
g84jsm9tB4S
Сегодня электрический ток имеет большую область применения. Связано это с тем, что он переносит с собой энергию, которую можно превратить в любую форму.
Что такое работа тока
При хаотичном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле будет совершать работу, которую решили назвать работой тока. Определение работы тока следующее: это работа электрического поля по переносу зарядов внутри проводника.
Важно! Помимо электрических сил, на проводник действуют еще и магнитные, которые также могут совершать работу. Однако в обычных условиях она будет очень мала.
Мощность
Абсолютно каждый электрический прибор рассчитан на поглощение энергии за единицу времени. Поэтому на практике большее значение имеет такое понятие, как мощность. Мощность — это скалярная физическая величина, в общем виде равная скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы.
Единицы измерения
Любая физическая величина, которая может быть превращена в энергию, будет измеряться в Джоулях (Дж). 1 Джоуль равен работе при перемещении точки, к которой приложена сила, равная 1 Ньютону, умноженному на Путь в 1 метр. Получается, что 1 Дж = 1 Н · 1 м.
Единица измерения мощности — это Ватт (Вт). Он равен работе 1 Дж, совершенной за единицу времени в 1 с. Таким образом, 1 Вт = 1 Дж : 1 с
Формула вычисления
В 1841 году английский ученый Джеймс Джоуль сформулировал закон для нахождения количественной меры теплового воздействия электрического тока. В 1842 году этот же закон был также открыт русским физиком Эмилием Ленцем. Из-за этого он получил двойное название закона Джоуля-Ленца. В общем виде закон записывается следующим образом: Q = I² • R • t.
Он имеет достаточно обобщенный характер, так как не имеет зависимости от природных сил, генерирующих ток. Сегодня этот закон активно применяется в быту. Например, для определения степени нагрева вольфрамовой нити, используемой в лампочках.
Закон Джоуля-Ленца определяет количество теплоты, выделяемое током. Но, тем не менее, это поможет узнать, по каким формулам вычисляется работа электрического поля. Всё потому, что она впоследствии проявляется в виде нагревания проводника.
Это говорит о том, что работа тока равна теплоте нагревания проводника (A=Q). Работа эл тока, формула: А= I² • R • t. Это не единственная формула для нахождения работы.
Если использовать закон Ома для участка цепи (I=U:R), то можно вывести еще две формулы: А=I•U•t или A=U²:R.
Источник: http://pechi-sibiri.ru/kak-najti-rabotu-toka-formula/
Конспект урока физики 8 класс на тему: Работа и мощность электрического тока
Тема урока: Работа и мощность электрического тока
Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний и способов деятельности.
Кошикова Виктория Михаиловна
Учитель физики Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение – средняя общеобразовательная школа № 47 города Белгорода
Работа и мощность электрического тока
Цели урока: организовать деятельность по восприятию, осмысление и первичному запоминанию новых знаний и способов деятельности по теме: «Работа и мощность электрического тока».
Задачи урока:
— обеспечить выяснение зависимости между энергией, выделяемой на участке цепи, электрическим током и сопротивление этого участка цепи;
— создать условия для воспитания мотивов учения, положительного отношения к знаниям, дисциплинированности;
— обеспечить формирование умений выделять главное, составлять план, вести конспекты, наблюдать, развивать умения частичной – поисковой деятельности, выдвижение гипотезы и её решение.
Ход урока:
1. Организационный этап
Приветствие, фиксация отсутствующих, проверка подготовленности учащихся к учебному занятию, раскрытие целей урока и плана его проведения.
2. Проверка домашнего задания
Вопросы:
— Какие виды соединения проводников вам известны? (Последовательное и параллельное)
— Что представляет собой последовательное соединение проводников? (Это такое соединение проводников, при котором конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго с началом третьего и т.д.)
— Что представляет собой параллельное соединение проводников? (Это соединение проводников, при котором начала всех проводников присоединяют к одной точке электрической цепи, а их концы к другой.)
3. Актуализация субъектного опыта учащихся
Вопрос: Что понимают под механической работой и мощностью?
Механическая работа совершается, когда на тело действует сила и тело под действием этой силы перемещается.
Работа равна произведению силы на путь, пройденный телом под действием этой силы: A=FS
Быстрота совершения работы называется мощностью.
Мощность определяется отношением работы А к промежутку времени t, необходимому для ее совершения: N=A/t.
4. Изучение новых знаний и способов деятельности
Чтобы определить какую работу совершает электрический ток необходимо ответить на несколько вопросов:
1. Что такое напряжение?
Напряжение показывает, какая работа совершается электрическим током по перемещению электрического заряда: U=A/q.
2. Что такое сила тока?
Сила тока показывает, какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени: I=q/t.
Из приведенных выше формул следует:
A = U q (1)
q = I t (2)
Подставив (1) в (2), получим: A = U I t
Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.
Единицы измерения работы – Дж (джоули).
1 Дж = 1В*1А*1с
Таким образом, для измерения работы необходимо три прибора: амперметр, вольтметр и часы.
Работу тока (или израсходованную на совершения этой работы электроэнергию) измеряют с помощью специального прибора — электрического счетчика.
Электрическая мощность обозначается: Р.
Т.к. мощность численно равна работе, совершенной в единицу времени, то
Р= A/ t = U I t/ t = U I.
Единицы измерения мощности – Вт (ватты).
1 Вт = 1А*1В
Таким образом, для измерения мощности необходимо два прибора: амперметр и вольтметр.
Специальный прибор для измерения мощности тока — ваттметр
5. Первичная проверка понимания изученного
Вопросы:
1. Что представляет собой работа электрического тока? (работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа )
2. С помощью, каких приборов можно измерить электрическую работу? (амперметр, вольтметр и часы, либо счетчик электроэнергии)
3. Что представляет собой электрическая мощность? (мощность численно равна работе, совершенной в единицу времени)
4. С помощью, каких приборов можно измерить мощность тока? (амперметр и вольтметр, либо ваттметр)
6. Этап закрепления изученного
Тестирование 2 варианта по 5 заданий (взаимопроверка)
Тест по теме: «Работа электрического тока. Мощность электрического тока»
В-1
1. Чему равна работа электрического тока на участке цепи?
a) U = IR. б) q = It. в) A= Uq. г) A = Fs.
2. Как, зная, мощность электрического тока, найти напряжение и силу тока?
а) U = P/I и I = P/U. б) U = P/I и I = P/t. в) U = P/t и I = P/U.
3. Какие три прибора нужны для определения работы электрического тока?
а) Реостат, гальванометр, вольтметр. б) Вольтметр, аккумулятор, часы.
в) Амперметр, аккумулятор, вольтметр. г) Вольтметр, амперметр, часы.
4. С помощью, каких уже известных вам измерительных приборов можно определить мощность электрического тока?
а) Вольтметра и часов. б) Амперметра и часов.
в) Вольтметра и амперметра. г) Вольтметра и гальванометра.
5. В каких единицах измеряют работу электрического тока? Чему она равна?
а) Джоулях; 1 Дж = 1 В∙А∙мин. б) Джоулях; 1 Дж = 1 В∙Кл∙с.
в) Джоулях; 1 Дж = 1 В∙А∙с. г) Джоулях; 1 Дж = 1 В∙А∙ч.
В-2
1. По какой формуле рассчитывают мощность электрического тока?
a) U = IR. б) A = Uq. в) q = It. г) Р = UI.
2. Как работа электрического тока на участке цепи выражается через силу тока в нем?
a) q = It. б) A=UIt. в) U=IR.
3. Чему равна единица электрической мощности ватт?
а) 1 Вт = 1 В∙1 Кл. б) 1 Вт = 1 В∙1 в) 1 Вт = 1 В∙1 А. г) 1 Вт = 1 В∙1 Дж.
4. В каких единицах выражают все величины для расчета работы электрического тока?
а) Вольтах, амперах, минутах. б) Вольтах, кулонах, часах.
в) Амперах, омах, секундах. г) Вольтах, амперах, секундах.
5. Выразите мощности тока, равные 3 МВт и 30 000 Вт в киловаттах.
а) 3000 кВт и 30 кВт. б) 300 кВт и 3 кВт. в) 30 000 кВт и 300 кВт.
Ответы
В-1
В-2
7. Обобщение и систематизация знаний
Работа по сборнику задач по физике (В.И. Лукашик, Е.В. Иванова) № 1395-1397
1395
Дано:
Рист=8 кВт=8000 Вт
Рл=40 Вт
Найти: N
Решение:
N=(100%-5%)Рист/Рл=95%*8000 Вт/40 Вт=190
Ответ: N=190
1396
Дано:
I=0,5 А
U= 127 В
t=10 мин=600 с
Найти: A
Решение:
A = IUt = 0,5 А*127 В*600с = 38100 Дж = 38,1 кДж
Ответ: A=38,1 кДж
1397
Дано:
I=0,5 А
U=12 В
t=30 с
Найти: A
Решение:
A=IUt = 12 В*0,5 А*30 с = 180 Дж
Ответ: A=180 Дж.
8. Итоги, домашнее задание п.50, 51 упр.24, 25
9. Рефлексия
(Проведите стрелочки к тем утверждениям, которые соответствуют вашему состоянию в конце урока).
Список использованной литературы
1. Физика. 8 класс. — М.: Дрофа, 2009.
2. Громов С.В., Родина Н.А. Физика. 9 класс – М.: Просвещение, 2002.
3. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике 7-9 класс – М.: Просвещение, 2008.
4. Чеботарева В.А. Тесты по физике. 8 класс – Издательство «Экзамен», 2009.
Рекомендуем посмотреть:
Конспект урока физики 8 класс
Конспект урока физики 8 класс по теме: Параллельное соединение проводников
Конспект урока физики в 8 классе. Сила тока. Амперметр
Конспект интегрированного урока «Английский язык и физика» в 10 классе
Методическая разработка урока по физике 9 класс
Источник: https://ped-kopilka.ru/uchiteljam-predmetnikam/fizika/konspekt-uroka-fiziki-8-klas-na-temu-rabota-i-moschnost-yelektricheskogo-toka.html
Работа и мощность тока: как мы платим за электроэнергию?
У каждого из нас дома есть счетчик, по показаниям которого мы ежемесячно платим за электричество. Мы оплачиваем какое-то количество киловатт-часов. Что же такое эти киловатт-часы? За что конкретно мы платим? Разберемся 
Мы используем электричество с определенными целями. Электрический ток выполняет какую-то работу, вследствие этого и функционируют наши электроприборы. Что же такое – работа электрического тока? Известно, что работа тока по перемещению электрического заряда на некотором отрезке цепи равна численно напряжению на этом участке. Если же заряд будет отличаться, например, в большую сторону, то и работа, соответственно, будет совершена большая.
Работа тока на участке цепи: формула
Итак, мы приходим к тому, что работа тока равна произведению напряжения на участке электрической цепи на величину заряда. Заряд же, как известно, можно найти произведением силы тока на время прохождения тока. Итак, получаем формулу для определения работы тока:
A=Uq , q=It , получаем A=UIt ;
где A — работа, U- напряжение, I — сила тока, q — заряд, t — время.
Измеряется работа тока в джоулях (1 Дж). 1 Дж = 1 В * 1 А * 1 с. То есть, чтобы измерить работу, которую совершил ток, нам нужны три прибора: амперметр, вольтметр и часы.
Счетчики электроэнергии, которые стоят в квартирах, как бы сочетают в себе все эти вышеперечисленные приборы в одном. Они измеряют работу, совершенную током. Работа тока в нашей квартире – это энергия, которую он израсходовал на всех включенных в сеть квартиры приборах.
Это и есть то, за что мы платим. Однако, мы платим не за джоули, а за киловатт-часы. Откуда возникают эти единицы?
Мощность электрического тока
Чтобы разобраться с этим вопросом, надо рассмотреть еще одно понятие — мощность электрического тока. Мощность тока – это работа тока, совершенная в единицу времени. То есть, мощность можно найти, разделив работу на время. А работа, как мы уже знаем – это произведение силы тока на напряжение и на время. Таким образом, время сократится, и мы получим произведение силы тока на напряжение. Для мощности тока формула будет иметь следующий вид:
P=A/t , A=UIt , получаем P=UIt/t , то есть P=UI ;
где P — мощность тока. Мощность измеряется в ваттах (1 Вт). Применяют кратные величины – киловатты, мегаватты.
Работа и мощность электрического тока связаны теснейшим образом. Фактически, работа – это мощность тока в каждый момент времени, взятая за определенный промежуток времени. Именно поэтому счетчики в квартирах измеряют работу тока не в джоулях, а в киловатт-часах. Просто величина мощности в 1 ватт – это очень небольшая мощность, и если бы мы платили за ватты-в-секунду, мы бы оплачивали десятки и сотни тысяч таких единиц. Для упрощения расчетов и приняли единицу «киловатт-час».
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Последовательное и параллельное соединение проводников
Следующая тема: Закон Джоуля-Ленца: работа тока равна количеству теплоты
Источник: http://www.nado5.ru/e-book/rabota-i-mozchnost-toka
Работа и мощность электрического тока в цепи
Определение 1
Во время протекания тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу. За пройденное время Δtпо цепи имеется заряд Δq=IΔt.
Электрическое поле выделенного участка выполняет работу, формулу которой мы запишем так: ΔA=(φ1–φ2) Δq=Δφ12IΔt=UIΔt, где U=Δφ12 – напряжение. Такая величина называется работой электрического тока.
Обе части формулы RI=U выражают закон Ома для однородного участка цепи с сопротивлением R, умноженным на IΔt. В итоге получим соотношение RI2Δt=UIΔt=ΔA, выражающее закон сохранения энергии для однородного участка цепи. Работа ΔA электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло ΔQ, выделяющееся на проводнике. ΔQ=ΔA=RI2Δt.
Закон Джоуля-Ленца
Дж. Джоуль и Э. Ленц установили закон преобразования работы тока в тепло.
Определение 2
Формула мощности электрического тока (измеряется в амперах) записывается в виде отношения изменения работы тока ΔAза определенный промежуток времени Δt:
P=∆A∆t=UI=I2R=U2R.
Работа и мощность электрического тока обратно пропорциональны.
Опиши задание
По таблице СИ понятно, в чем измеряется мощность: в ваттах (ВТ), а работа в Джоулях (Дж).
Перейдем к рассмотрению полной цепи постоянного тока, которая состоит из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r на участке R. Запись основного закона Ома для полной цепи имеет вид (R + r)I=ε.
При умножении обеих частей на Δq=IΔtполучаем, что соотношение для выражения сохранения энергии полной цепи постоянного тока запишется: R I2Δt+r I2Δt=ε IΔt=ΔAст.
Из левой части видно, что ΔQ=R I2Δtобозначает выделяющееся тепло на внешнем участке за промежуток времени Δt, а ΔQист=rI2Δt – внутри источника за тот же время.
εIΔt – это обозначение работы сторонних сил ΔAст, действующих внутри. Если имеется замкнутая цепь, тогда ΔAст переходит в тепло, которое выделяется во внешней цепи (ΔQ) и внутри источника (ΔQист).
ΔQ+ΔQист=ΔAст=εIΔt.
Работа сторонних сил
Работа электрического поля не входит в данное соотношение, так как в замкнутой цепи работа не совершается, следовательно, тепло идет только от внутренних сторонних сил. В данном случае электрическое поле перераспределяет тепло по всем участкам цепи.
Внешняя цепь может иметь не только проводник с R сопротивлением, но и механизм, потребляющий мощность. Такой случай говорит о том, что R эквивалентно сопротивлению нагрузки. Энергия, которая выделяется по внешней цепи, преобразуется в тепло и другие виды энергии.
Определение 3
Работа, совершаемая сторонними силами за единицу времени, равняется Pист=εI=ε2R+r. Внешняя цепь характеризуется мощностью P=RI2=εI-rI2=ε2R(R+r)2.
Коэффициентом полезного источника называют отношение η=PPист, записываемое как η=PPист=1-rεI=RR+r.
Рисунок 1.11.1 показывает зависимость Pист, полезной Р, выделяемой во внешней цепи, кпд η от тока I для источника с ЭДС, равной ε, и внутренним сопротивлением r. Изменение тока в цепи происходит в пределах от I=0( при R=∞) до I=Iкз=εr( при R=0).
Рисунок 1.11.1. Зависимость мощности источника Pист, мощности во внешней цепи Р и КПД источника η от силы тока.
Приведенные графики показывают, что максимальная мощность во внешней цепи может быть достигнута при R=rи запишется Pmax=ε24r. Формула тока в цепи будет иметь вид Imax=12Iкз=ε2r, где КПД источника не превышает 50%. При I→0 может достигаться максимальное значение КПД, тогда сопротивление R→∞. При коротком замыкании значение мощности Р=0. Тогда она только выделяется внутри источника, что грозит перегревом, причем КПД обращается в ноль.
Источник: http://zaochnik.com/spravochnik/fizika/magnitnoe-pole/rabota-i-moschnost-elektricheskogo-toka-v-tsepi/
Работа тока
> Теория > Работа тока
- 1 Работа тока
- 2 Мощность тока
- 3
В каждой квартире или частном доме устанавливаются счетчики учета электроэнергии, по показаниям которых владельцы на ежемесячной основе оплачивают счета. Такие контрольные приборы учитывают количество киловатт-часов, потребленные всеми электроприборами и источниками света за определенный промежуток времени. Многие задаются вопросом о том, что же такое эти «киловатт-часы». Ответ прост: так измеряется работа тока.
Внешний вид квартирного счетчика, который ведет учет работы, что свершил электроток
Каждый человек использует электричество с конкретными целями. Электрический ток выполняет определенную работу, проходя по электроцепи, вследствие которой и функционируют электроприборы, осветительное оборудование и прочее.
Работа электрического тока – это величина, численно равная произведению силы электротока на напряжения на концах участка цепи и на временной промежуток, в течение которого такая работа совершалась. Если любое из этих производных будет изменяться в ту или иную сторону, то и работа, совершенная током, будет уменьшаться или увеличиваться.
Обозначается эта характеристика тока заглавной латинской литерой «А», а измеряется в джоулях или киловатт-часах, сокращенно «Дж» и «кВт*ч», соответственно.
На заметку. Работа тока показывает, сколько электроэнергии превратилось в другие виды энергии (тепловую либо световую) за конкретный период. Для электроэнергии справедлив закон сохранения энергии.
Формула, по которой измеряется работа электрического тока, выглядит следующим образом:
A = U*I*t, где:
- А – количественный показатель выполненной током работы;
- U – электронапряжение в цепи;
- I – сила электротока;
- t – время, за которое осуществлялась работа электротока.
Также рассчитать работу, какая выполнена током, можно через напряжения и сопротивления в электроцепи по формуле:
A=U2*t/R,
а, имея только данные о силе электротока и сопротивлении в электроцепи, эта величина рассчитывается по формуле:
A=I2*R*t.
В этих формула буквенно обозначаются следующие величины:
- А – работа электрического тока;
- U – напряжение в цепи;
- R – сопротивление на участке цепи;
- I – сила тока;
- t – время, за которое осуществлялась работа электротока.
Интересно знать. Счётчики обычно учитывают работу электрического тока в кВт*ч. Эта единица применяется на практике чаще, чем общепринятая единица электрической работы «джоуль», названная в честь знаменитого физика. Дело в том, что Джоуль – единица достаточно мелкая, а 1 кВт*ч = 3600000 Дж.
Для измерения работы тока необходимы такие приспособления, как вольтметр, амперметр, часы. На практике же измерения проводятся сборным прибором – счетчиком по учету электроэнергии.
Электрическая цепь, в которую подключены вольтметр и амперметр для измерения работы электрического тока
Мощность тока
Также немаловажным является такое понятие, как мощность электротока, которая находиться в прямой зависимости от выполненной работы.
Мощность электротока численно равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа совершалась. Электрическая мощность по своему определению аналогична механической, но обозначается буквой Р.
Из определения мощности следует формула:
Р = А/t, где:
- Р – мощность электротока;
- А – выполненная током работа;
- t – время, за которое осуществлялась работа электротока.
Если заменить в этой формуле числитель на U*I*t, получится такое равенство:
Р = U*I.
Единицей измерения электрической мощности является Ватт (Вт). 1 Вт равен мощности тока силой 1 А с напряжением 1 В. Ватт – довольно небольшая единица, поэтому на практике используют дополнительные:
- кВт (киловатт);
- МВт (мегаватт);
- ГВт (гигаватт).
Мощность электрического тока на опыте определяется с помощью амперметра и вольтметра или специального прибора – ваттметра.
Внешний вид цифрового ваттметра, которым измеряют мощность тока
Производные единицы мощности и работы:
- 100 ватт называют гектоваттом;
- 1000 ватт – киловаттом;
- 1 килограмм-сила-метр в секунду равняется 9,81 ватт;
- 1 лошадиная сила равняется 75 килограмм-сила-метр в секунду или 736 ватт;
- 1 джоуль соответствует 1 ватт-секунде;
- 60 ватт-секунд (джоулей) называют ватт-минутой;
- 60 ватт-минут называют ватт-часом;
- 100 ватт-часов называют гектоватт-часом;
- 1000 ватт-часов называют киловатт-часом.
Знать такие понятия, как работа и мощность электротока, важно всем, так как они повсюду окружают человека: в жировках, на упаковке электроприборов, на счетчиках.
Источник: https://elquanta.ru/teoriya/rabota-toka.html
Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца – FIZI4KA
ОГЭ 2018 по физике ›
1. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу, и электрическая энергия превращается в другие виды энергии: во внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля и пр.
Как было показано, напряжение \( (U) \) на участке цепи равно отношению работы \( (F) \), совершаемой при перемещении электрического заряда \( (q) \) на этом участке, к заряду: \( U=A/q \). Отсюда \( A=qU \).
Поскольку заряд равен произведению силы тока \( (I) \) и времени \( (t) \) \( q=It \), то \( A=IUt \), т.е.
работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.
Единицей работы является джоуль (1 Дж). Эту единицу можно выразить через электрические единицы:
\( [A] \)= 1 Дж = 1 В · 1 А · 1 с
Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы, однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии.
Если нужно найти работу тока, но при этом сила тока или напряжение неизвестны, то можно воспользоваться законом Ома, выразить неизвестные величины и рассчитать работу по формулам: \( A=\frac{U2}{R}t \) или \( A=I2Rt \).
2. Мощность электрического тока равна отношению работы ко времени, за которое она совершена: \( P=A/t \) или \( P=IUt/t \); \( P=IU \), т.е. мощность электрического тока равна произведению напряжения и силы тока в цепи.
Единицей мощности является ватт (1 Вт): \( [P]=[I]\cdot[U] \); \( [P] \) = 1 А · 1 В = 1 Вт.
Используя закон Ома, можно получить другие формулы для расчета мощности тока: \( P=\frac{U2}{R};P=I2R \).
Значение мощности электрического тока в проводнике можно определить с помощью амперметра и вольтметра, измерив соответственно силу тока и напряжение. Можно для измерения мощности использовать специальный прибор, называемый ваттметром, в котором объединены амперметр и вольтметр.
3. При прохождении электрического тока по проводнику он нагревается.
Это происходит потому, что перемещающиеся под действием электрического поля свободные электроны в металлах и ионы в растворах электролитов сталкиваются с молекулами или атомами проводников и передают им свою энергию.
Таким образом, при совершении током работы увеличивается внутренняя энергия проводника, в нём выделяется некоторое количество теплоты, равное работе тока, и проводник нагревается: \( Q=A \) или \( Q=IUt \). Учитывая, что \( U=IR \), \( Q=I2Rt \).
Количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока но проводнику, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.
Этот закон называют законом Джоуля-Ленца.
- Примеры заданий
- Ответы
Часть 1
1. Силу тока в проводнике увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в нём за единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?
1) увеличится в 4 раза 2) уменьшится в 2 раза 3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
2. Длину спирали электроплитки уменьшили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в спирали за единицу времени, при неизменном напряжении сети?
1) увеличится в 4 раза 2) уменьшится в 2 раза 3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
3. Сопротивления резистор \( R_1 \) в четыре раза меньше сопротивления резистора \( R_2 \). Работа тока в резисторе 2
1) в 4 раза больше, чем в резисторе 1 2) в 16 раз больше, чем в резисторе 1 3) в 4 раза меньше, чем в резисторе 1
4) в 16 раз меньше, чем в резисторе 1
4. Сопротивление резистора \( R_1 \) в 3 раза больше сопротивления резистора \( R_2 \). Количество теплоты, которое выделится в резисторе 1
1) в 3 раза больше, чем в резисторе 2 2) в 9 раз больше, чем в резисторе 2 3) в 3 раза меньше, чем в резисторе 2
4) в 9 раз меньше, чем в резисторе 2
5. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединенных последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если
1) проволоку заменить на более тонкую железную 2) уменьшить длину проволоки 3) поменять местами проволоку и лампочку
4) железную проволоку заменить на нихромовую
6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения напряжения на концах двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока \( A_1 \) и \( A_2 \) в этих проводниках за одно и то же время.
1) \( A_1=A_2 \)
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)
7. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока \( A_1 \) и \( A_2 \) в этих проводниках за одно и то же время.
1) \( A_1=A_2 \)
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)
8. Если в люстре для освещения помещения использовать лампы мощностью 60 и 100 Вт, то
А. Большая сила тока будет в лампе мощностью 100 Вт.
Б. Большее сопротивление имеет лампа мощностью 60 Вт.
Верным(-и) является(-ются) утверждение(-я)
1) только А 2) только Б 3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
9. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?
1) 36 А 2) 6 А 3) 2,16 А
4) 1,5 А
10. Электрическая плитка при силе тока 5 А потребляет 1000 кДж энергии. Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если её сопротивление 20 Ом?
1) 10000 с 2) 2000 с 3) 10 с
4) 2 с
11. Никелиновую спираль электроплитки заменили на нихромовую такой же длины и площади поперечного сечения. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при включении плитки в электрическую сеть. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) электрическое сопротивление спирали Б) сила электрического тока в спирали
B) мощность электрического тока, потребляемая плиткой
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ 1) увеличилась 2) уменьшилась
3) не изменилась
12. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ A) работа тока Б) сила тока
B) мощность тока
ФОРМУЛЫ
1) \( \frac{q}{t} \)
2) \( qU \)
3) \( \frac{RS}{L} \)
4) \( UI \)
5) \( \frac{U}{I} \)
Часть 2
13. Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?
Ответы
Источник: https://fizi4ka.ru/ogje-2018-po-fizike/rabota-i-moshhnost-jelektricheskogo-toka-zakon-dzhoulja-lenca.html
Какими приборами измеряют работу электрического тока
16 августа 2013.
Категория: Электротехника.
Работа электрического тока
| Рисунок 1. Работа и мощность электрического тока |
К цепи, представленной на рисунке 1, приложено постоянное напряжение U.
U = φА – φБ
За время t по цепи протекло количество электричества Q. Силы электрического поля, действующего вдоль проводника, перенесли за это время заряд Q из точки А в точку Б. Работа электрических сил поля или, что то же, работа электрического тока может быть подсчитана по формуле:
A = Q × (φА – φБ) = Q × U,
Так как Q = I × t, то окончательно:
A = U × I × t,
где A – работа в джоулях; I – ток в амперах; t – время в секундах; U – напряжение в вольтах.
По закону Ома U = I × r. Поэтому формулу работы можно написать и так:
A = I 2 × r × t.
