Работа и мощность тока — урок. Физика, 8 класс.

При прохождении тока в цепи электрическое поле совершает работу по перемещению заряда. В этом случае работу электрического поля называют работой электрического тока.

Производитель: REDMOND.
Цена: 4699 3399 RUR
Производитель: ЭРГ-AL.
Цена: 1380 RUR
Производитель: Gelberk.Модель: GL-463 фиолетовый 1 7л пластик.
Цена: 1060 RUR

При прохождении заряда (q) по участку цепи электрическое поле будет совершать работу: (A=qcdot U), где (U) — напряжение электрического поля, (A) — работа, совершаемая силами электрического поля по перемещению заряда (q) из одной точки в другую.

Для выражения любой из этих величин можно использовать приведённые ниже рисунки.

shema_3 - копия.png

Количество заряда, прошедшее по участку цепи, пропорционально силе тока и времени прохождения заряда:

q=It

.

Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна напряжению на её концах и количеству заряда, проходящего по этому участку:

A=Uq

.

Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна силе тока, времени прохождения заряда и напряжению на концах участка цепи:

A=UIt

.

Чтобы выразить любую из величин из данной формулы, можно воспользоваться рисунком.

 

3.png

 

Единицы измерения величин:

работа электрического тока ([A]=1) Дж;

напряжение на участке цепи ([U]=1) В;

сила тока, проходящего по участку ([I]=1) А;

время прохождения заряда (тока) ([t]=1) с.

Для измерения работы электрического тока нужны вольтметр, амперметр и часы. Например, для определения работы, которую совершает электрический ток, проходя по спирали лампы накаливания, необходимо собрать цепь, изображённую на рисунке. Вольтметром измеряется напряжение на лампе, амперметром — сила тока в ней. А при помощи часов (секундомера) засекается время горения лампы.

16.pngpower-8191WKS.jpg

 

Например:

 

I = 1,2 АU = 5 Вt = 1,5 мин = 90 сА = UIt = 51,290 = 540 Дж

 

 

Обрати внимание!

Работа чаще всего выражается в килоджоулях или мегаджоулях.

(1) кДж = 1000 Дж или (1) Дж = (0,001) кДж;
(1) МДж = 1000000 Дж или (1) Дж = (0,000001) МДж.

На практике работу электрического тока измеряют специальными приборами — счётчиками электрической энергии. Их можно увидеть как в каждом частном доме, так в каждом подъезде многоквартирного дома.

 

soe_52_60_11_sh.jpg

Механическая мощность численно равна работе, совершённой телом в единицу времени:

N = Аt

.  Чтобы найти мощность электрического тока, надо поступить точно также, т.е. работу тока,

A=UIt

, разделить на время.

Мощность электрического тока обозначают буквой (Р):

P=At=UItt=UI

. Таким образом:

Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока:

P=UI

.

Из этой формулы можно определить и другие физические величины.
Для удобства можно использовать приведённые ниже рисунки.

 

1.png

 

За единицу мощности принят ватт: (1) Вт = (1) Дж/с.

 

Из формулы

P=UI

следует, что

(1) ватт = (1) вольт ∙ (1) ампер, или (1) Вт = (1) В ∙ А.

 

Обрати внимание!

Используют также единицы мощности, кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).
(1) гВт = (100) Вт или (1) Вт = (0,01) гВт;
(1) кВт = (1000) Вт или (1) Вт = (0,001) кВт;
(1) МВт = (1 000 000) Вт или (1) Вт = (0,000001) МВт.

Пример:

Измерим силу тока в цепи с помощью амперметра, а напряжение на участке — с помощью вольтметра.

 

16.png

 

Так как мощность тока прямо пропорциональна напряжению и силе тока, протекающего через лампочку, то перемножим их значения:

 

I=1,2АU=5ВP =UI=51,2=6Вт

.

 

Ваттметры измеряют мощность электрического тока, протекающего через прибор. По своему назначению и техническим характеристикам ваттметры разнообразны.

В зависимости от сферы применения у них различаются пределы измерения.

 

Аналоговый ваттметр

Аналоговый ваттметр

Аналоговый ваттметр

Цифровой ваттметр

0007-004-Vattmetr-pribor-dlja-izmerenija-moschnosti.jpg
791838.jpeg
c301 (1).jpg
0987.jpg

 

Подключим к цепи по очереди две лампочки накаливания, сначала одну, затем другую и измерим силу тока в каждой из них. Она будет разной.

 

1.png Jauda1.png

 

Сила тока в лампочке мощностью (25) ватт будет составлять (0,1) А. Лампочка мощностью (100) ватт потребляет ток в четыре раза больше — (0,4) А. Напряжение в этом эксперименте неизменно и равно (220) В. Легко можно заметить, что лампочка в (100) ватт светится гораздо ярче, чем (25)-ваттовая лампочка. Это происходит оттого, что её мощность больше. Лампочка, мощность которой в (4) раза больше, потребляет в (4) раза больше тока. Значит: 

 

Обрати внимание!

Мощность прямо пропорциональна силе тока.

Что произойдёт, если одну и ту же лампочку подсоединить к источникам различного напряжения? В данном случае используется напряжение (110) В и (220) В.

2_1.png Jauda2.png 

 

Можно заметить, что при большем напряжении лампочка светится ярче, значит, в этом случае её мощность будет больше. Следовательно:

 

Обрати внимание!

Мощность зависит от напряжения.

Рассчитаем мощность лампочки в каждом случае:

 

I=0,2АU=110ВP=UI=1100,2=22Вт I=0,4АU=220ВP=UI=2200,4=88Вт

.

 

Можно сделать вывод о том, что при увеличении напряжения в (2) раза мощность увеличивается в (4) раза.
Не следует путать эту мощность с номинальной мощностью лампы (мощность, на которую рассчитана лампа). Номинальная мощность лампы (а соответственно, ток через нить накала и её расчётное сопротивление) указывается только для номинального напряжения лампы (указано на баллоне, цоколе или упаковке).

 

 

В таблице дана мощность, потребляемая различными приборами и устройствами:

 

Название

Рисунок

Мощность

 Калькулятор
441.jpg

(0,001) Вт

 Лампы дневного света
lampy-dnevnogo-sveta-potolochnye1.jpg

(15 — 80) Вт

 Лампы накаливания
l1.png

(25 — 5000) Вт

 Компьютер
1.jpg

(200 — 450) Вт

 Электрический чайник
skolko-elektroe-nergii-potreblyaet-chajnik-nowbest.ru_.jpg

(650 — 3100) Вт

 Пылесос
6a.jpg

(1500 — 3000) Вт

 Стиральная машина
atlant.jpeg

(2000 — 4000) Вт

 Трамвай
64216.jpg

(150 000 — 240000) Вт

Чайники