Тема: Работа и мощность электрического тока. Потери напряжения в линии электроснабжения

План лекции

Работа и мощность электрического тока

Решение задач на тему «работа и мощность электрического тока»

Потери напряжения в линии электроснабжения

Работа и мощность электрического тока

Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу. В результате электрическая энергия превращается в другие виды энергии: внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля…

Как было расмотрено ранее, напряжение (U) на участке цепи равно отношению работы (А), совершаемой при перемещении электрического заряда (q) на этом участке, к заряду: U = A/q, отсюда:

А = qU

 

Поскольку заряд равен произведению силы тока (I) и времени (t) q = It, то

А = IUt

 

То есть 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): [А] = 1 Дж = 1В • 1А • 1с.

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:

 

А = U²t/R или А = I²Rt.

 

Данные формулы отражают закон Джоуля-Ленца. При прохождении тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.

Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.

 

Мощность электрического тока равна отношению работы ко времени, за которое она совершена:

Р = A/t

 

или Р = IUt/t => Р = IU

 

То есть мощность электрического тока равна произведению напряжения и силы тока в цепи.

Единицей мощности является ватт (1Вт): [Р] = 1А • 1В = 1Вт.

Используя закон Ома, можно получить другие формулы для расчета мощности тока:

Р = U²P/R = I²R

 

Значение мощности электрического тока в проводнике можно определить с помощью амперметра и вольтметра. Но можно для измерения мощности использовать специальный прибор — ваттметр. В нем объединены амперметр и вольтметр.

 

Решение задач на тему «работа и мощность электрического тока»

Формулы, используемые при решении задачна тему «работа и мощность электрического тока»

Примеры решения задач

Задача №1. Определить мощность тока в электрической лампе, если при напряжении 110 В сила тока в ней 200 мА.

 

Задача №2. Определить силу тока в лампе электрического фонарика, если напряжение на ней 6 В, а мощность 1,5 Вт.

 

Задача №3. Одинакова ли мощность тока первого и второго резисторов?

Задача №4. Ученики правильно рассчитали, что для освещения елки нужно взять 12 имеющихся у них электрических лампочек. Соединив их последовательно, можно будет включить их в городскую сеть. Почему меньшее число лампочек включать нельзя? Как изменится расход электроэнергии, если число лампочек увеличить до 14?