Praca prądu elektrycznego: formuły i zadania na temat

Jak określa się pracę prąd elektryczny czy obliczana jest moc urządzenia? A może ten drugi można zmierzyć? A jak zastosować tę wiedzę przy rozwiązywaniu problemów?

Takie pytania pojawiają się w przypadku wielu ósmoklasistów podczas studiowania tematu "Elektryczność". Odpowiedź na nie jest bardzo prosta. Tak, i pamiętaj, że formuła przez długi czas nie musi. Ponieważ są bardzo podobne do siebie lub używają już wcześniej badane.

Pierwsza wartość: aktualna operacja

Najpierw musisz zgodzić się na notację. Ponieważ mogą być w nich różnice.

Każdy obecne źródło tworzy pole elektryczne, które porusza swobodne elektrony. Oznacza to, że istnieje prąd. W tym momencie mówi się, że pole elektryczne działa. Nazywa się ją obecną pracą.

Pole elektryczne wytworzone przez źródło prądu charakteryzuje się napięciem. Wpływa na pracę prądu elektrycznego podczas przesuwania pojedynczego ładunku. Dlatego wprowadzono formułę napięcia:

U = A / q.

Łatwo z niego wyprowadzić formułę pracy:

A = U * q.

Teraz warto pamiętać o równości wprowadzonej dla siły prądu. Jest równy stosunkowi przemieszczonego ładunku do czasu jego ruchu:

I = q / t.

Zatem q = I * t. Zastępując literę q we wzorze dla ostatniego wyrażenia, otrzymujemy następującą formułę:

A = U * I * t.

Jest to ogólna forma równości, dzięki której można obliczyć działanie prądu elektrycznego. Formuła zmieni się nieco, jeśli zastosujesz prawo Ohma. Zgodnie z tym napięcie jest równe iloczynowi prądu i rezystancji. Następuje następująca równość:

A = I ² * R * t.

Możesz zastąpić napięcie, ale prąd. Jest równy konkretnym U i R. Wtedy formuła pracy będzie wyglądać tak:

A = (U ² * t) / R.

Druga wartość: aktualna moc

Ogólna formuła jest taka sama jak w mechanice. Oznacza to, że zdefiniowane jako praca wykonana na jednostkę czasu.

P = A / t.

To pokazuje, że praca i moc prądu elektrycznego są ze sobą powiązane. Aby uzyskać bardziej konkretną równość, musisz wymienić licznik, używając ogólnej formuły dla pracy. Wtedy staje się jasne, jak określić moc, znając prąd i napięcie obwodu.

P = U * I.

Ponadto można zmierzyć moc. W tym celu istnieje specjalne urządzenie o nazwie watomierz.

Prawo Joule-Lenz

Zjawisko ogrzewania przewodów zostało odkryte przez francuskiego naukowca A. Fourcourta. Stało się to w 1880 roku. 41 lat później został opisany przez angielskiego fizyka J. P. Joela, a rok później potwierdzony doświadczeniem rosyjskiego fizyka E.Kh. Lenz. To przez nazwiska dwóch ostatnich naukowców zaczęło nazywać wykrywany wzór.

Dotyczy dwóch wielkości: ilości ciepła i pracy prądu elektrycznego. Prawo Joule'a-Lenza mówi, że wszystkie prace w stałym przewodniku idą do jego ogrzewania. Oznacza to, że dyrygent z prądem emituje ilość ciepła równy iloczynowi jego odporności, czasu i kwadratu natężenia. Formuła wygląda tak samo jak jedna z podanych dla pracy:

Q = I ² * R * t.

Zadanie ustalenia zadania

Stan Odporność żarówki latarka równa 14 omów. Napięcie, które daje bateria, wynosi 3,5 V. Jak wygląda obecna praca, jeśli latarka działała przez 2 minuty?

Decyzja. Ponieważ znane są napięcie, rezystancja i czas, konieczne jest użycie następującego wzoru: A = (U ² * t) / R. Przede wszystkim konieczne będzie przeliczenie czasu na jednostki SI, czyli sekundy. Tak więc w formule trzeba zastąpić nie 2 minuty, ale 120 sekund.

Proste obliczenia prowadzą do tej bieżącej wartości operacji: 105 J.

Odpowiedź jest. Praca jest równa 105 j.

Zadanie określania mocy

Stan Konieczne jest określenie, jaka jest praca i moc prądu elektrycznego w uzwojeniu silnika. Wiadomo, że natężenie prądu wynosi 90 A przy napięciu 450 V. Silnik elektryczny pozostaje włączony przez godzinę.

Decyzja. Najpierw możesz policzyć wartość pracy. W tym celu przydatna jest następująca formuła: A = U * I * t. Pierwsze dwie wartości są podane w jednostkach SI, ale czas musi zostać przekształcony ponownie na sekundy, to znaczy, na 3600 s.

Po podstawieniu wartości i wykonaniu prostych operacji arytmetycznych otrzymujemy następującą wartość dla pracy: 145800000 J. Bardziej wygodne jest zapisanie jej w odpowiedzi w większych jednostkach. Na przykład megadżule. Aby to zrobić, wynik musi być podzielony przez milion. Praca jest równa 145,8 MJ.

Teraz musisz obliczyć moc silnika. Obliczenia będą wykonywane przy użyciu wzoru: P = U * I. Po pomnożeniu otrzymamy liczbę: 40500 watów. Aby zapisać go w kilowatach, musisz podzielić wynik przez tysiąc.

Odpowiedź jest. A = 145,8 MJ, P = 40,5 kW.

Zadanie obliczania napięcia

Stan Płyta grzewcza jest podłączana przez 20 minut. Jakie jest napięcie w sieci, jeśli przy prądzie 4 A pracy wynosi 480 kJ?

Decyzja. Ponieważ praca i aktualna siła są znane, musisz użyć następującej formuły: A = U * I * t. Tutaj napięcie jest nieznanym czynnikiem. Musi być obliczony jako praca prywatna i znany mnożnik, czyli: U = A / (I * t).

Przed wykonaniem obliczeń konieczne jest przeliczenie wartości na jednostki SI. Mianowicie, praca w dżulach i czas w sekundach. Będą to 480 000 J i 1200 s. Teraz wszystko trzeba zliczyć.

Odpowiedź jest. Napięcie wynosi 100 V.