Физическая величина равная отношению работы тока ко времени прохождения тока называется ответ

Физика, 10 класс

Урок 30. Закон Джоуля — Ленца. ЭДС

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) Работа электрического тока;

2) Мощность электрического тока;

3) Закон Джоуля — Ленца;

4) Сторонние силы;

5) Электродвижущая сила.

Глоссарий по теме

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения на этом участке и времени, в течении которого совершалась работа.

Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока.

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока.

Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением электростатических (кулоновских) сил, называются сторонними силами.

Электродвижущая сила (ЭДС) в замкнутом проводящем контуре равна отношению работы сторонних сил по перемещению заряда вдоль контура к этому заряду.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Обязательная литература:

1. Г.Я. Мякишев., Б.Б.Буховцев., Н.Н.Сотский. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 343 – 347.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа,2009.- 68 – 74.

Дополнительная литература.

http://kvant.mccme.ru/1972/10/zakon_dzhoulya-lenca.htm

Основное содержание урока

При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу, равную произведению заряда, прошедшего через проводник, и напряжения.

Сила тока равна отношению заряда прошедшего через проводник ко времени прохождения

Выразим заряд из формулы силы тока

через силу тока и время:

после подстановки в формулу (1) получим

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого шёл ток.

Из закона Ома для участка цепи выразим напряжение через силу тока и напряжение

и подставив в формулу работы получим:

При последовательном соединении проводников для определения работы тока удобнее пользоваться этой формулой, так как сила тока одинакова во всех проводниках.

При параллельном соединении проводников формулой:

так как напряжение на всех проводниках одинаково.

Работа тока показывает, сколько электроэнергии превратилось в другие виды энергии за конкретный период времени. Для электроэнергии справедлив закон сохранения энергии.

Мощность определяется по формуле:

Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока.

Так же формулу для мощности можно переписать в нескольких эквивалентных формах:

Если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит химических действий, то происходит только нагревание проводника.

Электрическое поле действует с силой на свободные электроны, которые начинают упорядоченно двигаться, одновременно участвуя в хаотическом движении, ускоряясь в промежутках между столкновениями с ионами кристаллической решетки. Во время этих столкновений расходуется кинетическая энергия заряженных частиц. Именно эта энергия и становится теплом. Последующие столкновения электронов с другими ионами увеличивают амплитуду их колебаний и соответственно температуру всего проводника.

В неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии:

Количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику:

При последовательном соединении большее количество теплоты выделяется в проводнике с большим сопротивлением, а при параллельном соединении – с меньшим.

Измерения, приводящие к закону Джоуля-Ленца, можно выполнить, поместив в калориметр с водой проводник с известным сопротивлением и пропуская через него ток определенной силы в течение известного времени. Количество выделяющейся при этом теплоты определяют, составив уравнение теплового баланса.

Если соединить проводником два металлических шарика, несущих заряды противоположных знаков, под влиянием электрического поля этих зарядов в проводнике возникает кратковременный электрический ток. Заряды быстро нейтрализуют друг друга, и электрическое поле исчезнет.

Чтобы ток был постоянным, надо поддерживать постоянное напряжение между шариками. Для этого необходимо устройство, которое перемещало бы заряды от одного шарика к другому в направлении, противоположном направлению сил, действующих на эти заряды со стороны электрического поля шариков. В таком устройстве на заряды, должны действовать силы неэлектростатического происхождения. Одно лишь электрическое поле заряженных частиц не способно поддерживать постоянный ток в цепи.

Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением сил электростатического происхождения (то есть кулоновских), называют сторонними силами. Необходимости сторонних сил для поддержания постоянного тока в цепи объясняет закон сохранения энергии.

Электростатическое поле потенциально. Работа этого поля при перемещении в нем заряженных частиц вдоль замкнутой электрической цепи равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — проводник нагревается. Следовательно, в цепи должен быть какой-то источник энергии, поставляющий ее в цепь. Работа этих сил вдоль замкнутого контура отлична от нуля. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительно заряженного электрода к отрицательному), а во внешней цепи их приводит в движение электрическое поле.

Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называемой электродвижущей силой (сокращенно ЭДС).

Электродвижущая сила источника тока равна отношению работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к величине этого заряда:

Электродвижущую силу выражают в вольтах.

Разбор тренировочных заданий

1. Электрочайник со спиралью нагревательного элемента сопротивлением 30 Ом включен в сеть напряжением 220 В. Какое количество теплоты выделится в нагревательном элемента за 5 мин?

1) 7260000 Дж;

2) 2200 Дж;

3) 484000 Дж.

Дано:

R=30Ом

U=220B

t=5мин=300с

Найти Q-?

Решение. Количество теплоты выделяемой нагревательным элементом определяется законом Джоуля – Ленца:

Правильный ответ 3) 484000 Дж.

2. Определите работу сторонних сил при перемещении по проводнику заряда 10 Кл, если ЭДС равно 9 В. Ответ округлите до десятых.

Дано:

q=10Кл

=9В

Найти: А_ст

Решение. Из формулы ЭДС выражаем

Правильный ответ: 90 Дж.

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

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{U^2}{R}t )​ или ​( A=I^2Rt )​.

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{U^2}{R};P=I^2R )​.

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=I^2Rt )​.

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

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

Работа электрического тока в цепи определяется по формулам: $A = Uq$ и $A = UIt$. Но часто, кроме самой работы, нам важна скорость ее выполнения. В механике у нас была такая величина — мощность. 

Что называют мощностью? Как рассчитать мощность? 

Мощность — это физическая величина, равная отношению работы ко времени, за которое она была совершена. Она определяется по формуле: $N = frac{A}{t}$.

На данном уроке мы рассмотрим мощность как величину, характеризующую работу именно электрического тока.

Мощность тока и ее связь с напряжением и силой тока

В электричестве мощность обозначается буквой $P$, а не $N$. При этом смысл этой величины остается тем же. Эта величина численно равна работе, которая совершается в единицу времени:
$P = frac{A}{t}$, где $P$ — мощность электрического тока.

Как рассчитать мощность электрического тока через напряжение и силу тока?

Вы уже знаете, что работа электрического тока определяется по формуле: $A = UIt$. Подставим это выражение в определение мощности:
$P = frac{A}{t} = frac{UIt}{t} = UI$.

Мощность электрического тока — это величина, численно равная произведению напряжения на силу тока:
$P = UI$.

Единицы измерения мощности тока

Что принимают за единицу мощности?

Единицей мощности является $1 space ватт$ ($Вт$).

Из формулы $P = frac{A}{t}$ мы получим, что $1 space Вт = 1 frac{Дж}{с}$.

Как выражается единица мощности через единицы напряжения и силы тока?

Из формулы $P = UI$ следует:

$1 space ватт = 1 space вольт cdot 1 space ампер$,
$1 space Вт = 1 space В cdot А$.

Кратные единицы мощности

На практике часто используют кратные единицы мощности для удобства. К ним относятся гектоватт ($гВт$), киловатт ($кВт$) и мегаватт ($МВт$).

$1 space гВт = 100 space Вт$,
$1 space кВт = 1000 space Вт$,
$1 space МВт = 1 space 000 space 000 space Вт$.

Измерение мощности электрического тока

Мощность электрического тока напрямую зависит от напряжения и силы тока в цепи. Соответственно, для того, чтобы определить мощность тока, нам понадобится два прибора: амперметр и вольтметр. Умножив показания этих приборов друг на друга, мы получим численное значение мощности.

Также для измерения мощности напрямую существуют специальные приборы — ваттметры (рисунок 1). Они непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи.

Мощность, потребляемая некоторыми приборами

В таблице 1 представлены значения мощности для некоторых приборов. Для бытовых приборов она всегда указывается в паспорте каждого устройства.

Устройство	Потребляемая мощность $P$, $Вт$
Лампа карманного фонаря	1
Лампа накаливания	40-200
Холодильник	160
Кондиционер	800
Утюг	1200-2200
Стиральная машина	2200
Пылесос	1500-3000
Лампа звезды башни Кремля	5000
Электропоезд	6 500 000

Упражнения

Дано:
$U = 127 space В$
$I = 0.6 space А$

$P — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Дано:
$U = 220 space В$
$I = 3 space А$

$P — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

$A_1 — ?$
$A_2 — ?$
$A_3 — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Если вы не можете найти паспорт прибора, внимательно рассмотрите его. Часто производители указывают мощность на самом устройстве. Мы возьмем пылесос мощностью $2000 space Вт$ и фен для волос мощностью $2200 space Вт$ (рисунок 2).

$A_1 — ?$
$A_2 — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

• Взрослым: Skillbox, Geekbrains, Хекслет, Eduson, XYZ, Яндекс.
• 8-11 класс: Умскул, Лектариум, Годограф, Знанио.
• До 7 класса: Алгоритмика, Кодланд, Реботика.
• Английский: Инглекс, Puzzle, Novakid.

Работа и мощность постоянного тока

Электрическое поле совершает работу, когда перемещает свободные заряды вдоль проводника. Эта работа называется работой тока.

Возьмем произвольный участок цепи (например, нить лампы накаливания). Пусть за некоторый промежуток времени Δt через поперечное сечение проводника проходит заряд Δq. Электрическое поле при таком передвижении совершает работу А = ΔqU, где U – напряжение между концами рассматриваемого участка проводника.

Сила тока рассчитывается по формуле: I = Δq/Δt. Следовательно, работа тока: А = IUΔt.

Работа тока на участке цепи – есть произведение напряжения, силы тока и времени, в течение которого шел ток.

Закон сохранение энергии говорит, что работа должна быть равна разности конечной и начальной энергии. Тогда получается, что энергия, выделяемая на рассматриваемом участке цепи за время Δt аналогична величине работы тока.

Представим ситуацию, когда на участке цепи не совершается механическая работа, не изменяется химический состав проводника, но происходит нагревание. Вспомним, что нагревание – это увеличение внутренней энергии, которая передается внешним телам в виде энергии.

Рассмотрим более подробно нагревание проводника. Электрическое поле разгоняет электроны в определенном направлении. Они, в свою очередь, сталкиваются с ионами кристаллической решетки, передавая энергию. Энергия около положений равновесия возрастает, и внутренняя энергия увеличивается.

Температура обозначает степень нагретости тел – меру кинетической энергии. Следовательно, когда температура самого проводника увеличивается, то окружающие тела начинают получать от него тепло. Когда цепь замыкается, температура перестает расти и стабилизируется.

Электрическое поле продолжает работать в полости проводника, что провоцирует выделение энергии. Но в этом случае остается постоянной внутренняя энергия, потому что проводник отдает в окружающую среду количество теплоты, равное работе тока.

Соберем все вышесказанное воедино и получим формулу:

A = IUΔt = I²RΔt = U²Δt/R = Q.

При последовательном соединении проводников работа поля рассчитывается как: A = I²RΔt.

При параллельном: A = U²Δt/R (с учетом того, что напряжение на всех проводниках одинаково).

Закон Джоуля-Ленца

Какое количество теплоты выделяет проводник в окружающую среду? На этот вопрос ответили английский ученый Д. Джоуль и русский ученый Э.Х. Ленц.

Закон Джоуля-Ленца звучит так: количество теплоты, выделяемое в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику: Q = I²RΔt.

Мощность тока

Каждый электрический прибор потребляет столько энергии, сколько ему нужно.

Мощность тока – есть отношение работы тока ко времени его прохождения:

P = A/Δt или, через закон Ома для участка цепи: P = IU = I²R = U²/R.

Мощность тока выражается в ваттах (Вт).

Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.

U=Aq, где (U) — напряжение, (А) — работа тока, (q) — электрический заряд.

Таким образом:

Напряжение на концах участка цепи численно равно работе, которая совершается при прохождении по этому участку электрического заряда в (1) Кл.

При прохождении по этому же участку электрического заряда, равного не (1) Кл, а, например, (10) Кл, совершённая работа будет в (10) раз больше.

Это означает, что, чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд, прошедший по нему: A=U⋅q.

Для выражения любой из величин можно использовать приведённые ниже рисунки.

Электрический заряд, прошедший по участку цепи, можно определить, измерив силу тока и время его прохождения: q=I⋅t. Используя это соотношение и подставляя его в формулу A=U⋅q, получим формулу для нахождения работы электрического тока: 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.

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

Как известно, работу измеряют в джоулях, напряжение — в вольтах, силу тока — в амперах, а время — в секундах.

Тогда  1 джоуль = 1 вольт · 1 ампер · 1 секунду, или 1 Дж = 1 В · А ·С.

Из вышесказанного следует, что 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.

Например:

I = 1,2 АU = 5 Вt = 1,5 мин = 90 сА = U⋅I⋅t = 5⋅1,2⋅90 = 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. Счётчики электроэнергии можно видеть в каждом доме.

Из курса физики известно, что мощность численно равна работе, совершённой в единицу времени: N = Аt. Следовательно, чтобы найти мощность электрического тока, надо его работу, A=U⋅I⋅t, разделить на время.

В отличие от механической мощности мощность тока обозначают буквой (Р):

P=At=U⋅I⋅tt=U⋅I. Отсюда следует:

Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока: P=U⋅I.

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

• За единицу мощности принят ватт: (1) Вт = (1) Дж/с.
• Из формулы P=U⋅I следует, что
• (1) ватт = (1) вольт х (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.

Измерить мощность электрического тока можно с помощью вольтметра и амперметра.

Чтобы вычислить искомую мощность, необходимо напряжение умножить на силу тока. Значение силы тока и напряжение определяют по показаниям приборов.

I=1,2АU=5ВP =U⋅I=5⋅1,2=6Вт.

Существуют специальные приборы — ваттметры, которые непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи. Они бывают аналоговые и цифровые. В зависимости от сферы применения у них различаются пределы измерения.

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

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.

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=U⋅I=110⋅0,2=22Вт

I=0,4АU=220ВP=U⋅I=220⋅0,4=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	(0,001) Вт
Лампы дневного света	(15 — 80) Вт
Лампы накаливания	(25 — 5000) Вт
Компьютер	(200 — 450) Вт
Электрический чайник	(650 — 3100) Вт
Пылесос	(1500 — 3000) Вт
Стиральная машина	(2000 — 4000) Вт
Трамвай	(150 000 — 240000) Вт

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://уроки.мирфизики.рф/%d1%80%d0%b0%d0%b1%d0%be%d1%82%d0%b0-%d0%b8-%d0%bc%d0%be%d1%89%d0%bd%d0%be%d1%81%d1%82%d1%8c-%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%be%d0%b3%d0%be-%d1%82%d0%be%d0%ba/

http://phscs.ru/physicsus/electric-power

http://class-fizika.narod.ru/8_34.htm

Источник: https://www.yaklass.ru/p/fizika/8-klass/elektricheskie-iavleniia-12351/rabota-i-moshchnost-toka-12367/re-aa44330a-39ec-4dd0-a3d2-d70ed142a191

Решение задач по теме: «Работа и мощность электрического тока». Видеоурок. Физика 8 Класс

• Работа – произведение силы тока, напряжения и времени, в течение которого протекает электрический ток.
• Мощность – отношение работы ко времени, в течение которого протекает электрический ток.

Из закона Ома получили эквивалентные формулы.

Условие задачи:

«В течение 10 мин по некоторому участку протекает электрический ток, значение которого – 250 мА. Напряжение на этом участке – 4 В. Необходимо определить мощность электрического тока, который выделяется на этом участке, и работу электрического тока, произведенную за это время».

Краткое условие задачи и решение

Комментарий к решению:

10 минут – это время протекания электрического тока. Напряжение на концах участка цепи – 4 В. Сила тока определяется как 250 мА (миллиамперметры). 1 мА = 0,001 А.

1. Переведем все значение в интернациональную систему (СИ):
2. t = 10 мин = 10∙60 с = 600 с;
3. І = 250 мА = 250∙0,001 А = 0,25 А.
4. U = 4 В (так как вольт (в системе СИ) – международная единица)
5.  Первое уравнение – это вычисление работы.

• Получаем ответ: А=600 Дж.
• Существует 2 варианта определения мощности:
• 1.     Зная, что работа равна 600 Дж, а время протекания тока – 600 с, определяем мощность по формуле, или

Ответ: А = 600 Дж; Р = 1 Вт

Условие задачи:

 « Две лампы мощностью 25 Вт и 100 Вт включаем в электрическую цепь под напряжением 220 В. Насколько отличается сила тока в этих лампах?»

Краткое условие и решение задачи:

Комментарий к решению:

І означает, что мы должны найти разность сил тока в одной лампе и в другой. Из формулы для вычисления мощности  выражаем силу тока в первой лампе и во второй. Получаем, что в лампе мощностью 100 Вт протекает электрический ток в 0,45 А, в лампе с мощностью 25 Вт сила тока будет 0,11 А. Следовательно, І=0,45-0,11=0,34 А.

Лампа, которая обладает большей мощностью, будет гораздо ярче светить. Это значит, что чем больше электрический ток протекает в цепи, тем ярче будет гореть лампа. Можно заметить, что мощность первой лампы в 4 раза больше второй, тем самым в 4 раза больше и сила тока. Мощность, работа, сила тока, напряжение – величины, которые между собой связаны и характеризуют действие электрического тока.

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Electrono.ru (Источник).
2. Utrew.hut.ru (Источник).
3. Stoom.ru (Источник).

Домашнее задание

1. П. 50–52, вопросы 1–6 стр. 121, 1–3 стр. 122, задание 26 (1). Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. Определите мощность электрического камина, спираль которого имеет сопротивление 500 Ом и потребляет ток 2 А.
3. С помощью каких формул можно определить работу и мощность электрического тока?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/8-klass/belektricheskie-yavleniyab/reshenie-zadach-po-teme-rabota-i-moschnost-elektricheskogo-toka

Электрический ток. Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон Ома для полной цепи

Кристаллическая решётка

Электрический ток.        Все металлы являются проводниками электрического тока. Они состоят из пространственной кристаллической решетки, узлы которой совпадают с центрами положительных ионов. Вокруг ионов хаотически движутся свободные электроны.

В металлах электронная проводимость

Электрическим током в металлах называется упорядоченное движение свободных электронов. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

Электрические заряды могут двигаться упорядоченно под действием электрического поля, поэтому условием для существования эл. тока является наличие электрического поля и свободных носителей эл.заряда.

     Сила тока численно равна заряду, протекающему через данное поперечное сечение проводника в единицу времени.   Ток называется постоянным, если сила тока и его направление не изменяется с течением времени.

I = 1 Кл/с = 1 А

1 ампер (А) равен силе постоянного тока, при котором через любое поперечное сечение проводника за 1 с протекает 1 Кл электричества.                 I = q0 nvS                                             Силу тока в цепи измеряют амперметром.  Условное обозначение в цепи

Работа и мощность тока.      Электрический ток снабжает нас энергией. Она возникает за счёт работы электрического поля по передвижению свободных зарядов в проводнике. Рассмотрим участок цепи, по которому течёт ток I. Напряжение на участке обозначим U, сопротивление участка равно R. При протекании тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу. За время Δt по цепи протекает заряд Δq = I Δt. Электрическое поле на выделенном участке совершает работу.  ΔA  = U I Δt  — эту работу называют работой электрического тока. За счёт работы на рассматриваемом участке может совершаться механическая работа; могут также протекать химические реакции. Если этого нет, то работа эл.поля приводит только к нагреванию проводника. Работа тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током:  — закон Джоуля — Ленца  

Мощность электрического тока равна отношению работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена на данном участке:    P = IU  или                .  Работа электрического тока в СИ выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

Закон Ома для замкнутой цепи.          Источник тока имеет ЭДС () и сопротивление (r), которое называют внутренним. Электродвижущей силой (ЭДС) называется отношение работы сторонних сил по перемещению заряда q вдоль цепи, к значению этого заряда  (1В=1Дж/1Кл). Рассмотрим теперь замкнутую (полную) цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой  и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R.  (R+r) — полное сопротивление цепи.  Закон Ома для полной цепи записывается в виде   или 

Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Источник: http://kaplio.ru/elektricheskij-tok-rabota-i-moshhnost-v-tsepi-postoyannogo-toka-zakon-oma-dlya-polnoj-tsepi/

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»

Ход урока

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 смотрите…Что?
• Так как звучит тема нашего урока?
• Ученик: работа тока и мощность.

Учитель: Запишите тему. Работа и мощность электрического тока. (слайд 1)

1. Учитель: Определите цели нашей работы, используя слова узнать …., учиться…, узнать:
2. – как вычислить работу электрического тока и мощность тока;
3. учиться:
4. – объяснять проделанные эксперименты;
5. – объяснять понятия «работа тока», «мощность тока»;
6. 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»

1. Проверьте, правильно ли это сделали? (1 б)
2. Слайд 9. Для того чтобы измерить работу тока в цепи, нужны следующие приборы:
3. а) Вольтметр
4. б) Амперметр
5. 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?

1. A =P∙t.(1 б)
2. Слайд 13
3. Тогда
4. 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, что…значение 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

1. Подсчитайте количество баллов и оцените свою работу на уроке.
2. Если вы набрали за урок:
3. Более 20 баллов, вы сегодня были в роли ученика-исследователя
4. 14-19 баллов, вы сегодня были в роли ученика-теоретика
5. 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/

1.11. Работа и мощность тока

При протекании тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу. За время Δt по цепи протекает заряд Δq = I Δt. Электрическое поле на выделенном учестке совершает работу

ΔA = (φ1 – φ2) Δq = Δφ12 I Δt = U I Δt,

где U = Δφ12 – напряжение. Эту работу называют работой электрического тока.

• Если обе части формулы выражающей закон Ома для однородного участка цепи с сопротивлением R, умножить на IΔt, то получится соотношение
• Это соотношение выражает 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.

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца.

1. Мощность электрического тока равна отношению работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена:

   

2. Работа электрического тока в СИ выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).
3. Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. Закон Ома для полной цепи записывается в виде
4. Умножив обе части этой формулы на Δq = IΔt, мы получим соотношение, выражающее закон сохранения энергии для полной цепи постоянного тока:

   R I2Δt + r I2Δt =  IΔt = ΔAст.

5. Первый член в левой части ΔQ = R I2Δt – тепло, выделяющееся на внешнем участке цепи за время Δt, второй член ΔQист = r I2Δt – тепло, выделяющееся внутри источника за то же время.
6. Выражение  IΔt равно работе сторонних сил ΔAст, действующих внутри источника.

При протекании электрического тока по замкнутой цепи работа сторонних сил ΔAст преобразуется в тепло, выделяющееся во внешней цепи (ΔQ) и внутри источника (ΔQист).

Следует обратить внимание, что в это соотношение не входит работа электрического поля. При протекании тока по замкнутой цепи электрическое поле работы не совершает; поэтому тепло производится одними только сторонними силами, действующими внутри источника. Роль электрического поля сводится к перераспределению тепла между различными участками цепи.

Внешняя цепь может представлять собой не только проводник с сопротивлением R, но и какое-либо устройство, потребляющее мощность, например, электродвигатель постоянного тока. В этом случае под R нужно понимать эквивалентное сопротивление нагрузки.

Энергия, выделяемая во внешней цепи, может частично или полностью преобразовываться не только в тепло, но и в другие виды энергии, например, в механическую работу, совершаемую электродвигателем.

Поэтому вопрос об использовании энергии источника тока имеет большое практическое значение.

Полная мощность источника, то есть работа, совершаемая сторонними силами за единицу времени, равна

Во внешней цепи выделяется мощность

Отношение равное

называется коэффициентом полезного действия источника.

На рис. 1.11.

1 графически представлены зависимости мощности источника Pист, полезной мощности P, выделяемой во внешней цепи, и коэффициента полезного действия η от тока в цепи I для источника с ЭДС, равной , и внутренним сопротивлением r. Ток в цепи может изменяться в пределах от I = 0 (при ) до (при R = 0).

Рисунок 1.11.1.Зависимость мощности источника Pист, мощности во внешней цепи P и КПД источника η от силы тока

Из приведенных графиков видно, что максимальная мощность во внешней цепи Pmax, равная достигается при R = r. При этом ток в цепи а КПД источника равен 50 %.

Максимальное значение КПД источника достигается при I → 0, т. е. при R → ∞.

В случае короткого замыкания полезная мощность P = 0 и вся мощность выделяется внутри источника, что может привести к его перегреву и разрушению. КПД источника при этом обращается в нуль.

Источник: https://physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/paragraph11/theory.html

Работа и мощность постоянного тока — Класс!ная физика

• «Физика — 10 класс»
• Вспомните, как определяется работа кулоновских сил при перемещении заряда q из точки с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2.
• При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу.
• Её принято называть работой тока.

Рассмотрим произвольный участок цепи. Это может быть однородный проводник, например нить лампы накаливания, обмотка электродвигателя и др. Пусть за время Δt через поперечное сечение проводника проходит заряд Δq.

Электрическое поле совершит при этом работу А = ΔqU (U — напряжение между концами участка проводника).

А = IUΔt.         (15.12)

1. Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого шёл ток.
2. Согласно закону сохранения энергии эта работа должна быть равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи. Поэтому
3. энергия, выделяемая на данном участке цепи за время Δt, равна работе тока.

Если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит химических действий, то происходит только нагревание проводника, т. е. увеличивается внутренняя энергия проводника. Нагретый проводник отдаёт тепло окружающим телам.

Нагревание проводника происходит следующим образом. Электрическое поле ускоряет электроны. В результате столкновения с ионами кристаллической решётки они передают ионам свою энергию. Энергия беспорядочного движения ионов около положений равновесия возрастает.

Это и означает увеличение внутренней энергии. Так как температура — мера кинетической энергии тела, то температура проводника повышается, и он начинает передавать тепло окружающим телам.

Спустя некоторое время после замыкания цепи процесс устанавливается, и температура проводника перестаёт изменяться со временем. За счёт работы электрического поля в проводнике непрерывно выделяется энергия.

Но его внутренняя энергия остаётся неизменной, так как проводник передаёт окружающим телам количество теплоты, равное работе тока. Таким образом, формула (15.12) для работы тока определяет количество теплоты, передаваемой проводником другим телам.

Если в формуле (15.12) выразить либо напряжение через силу тока, либо силу тока через напряжение с помощью закона Ома для участка цепи, то получим три эквивалентные формулы

Формулой A = I2RΔt удобно пользоваться при последовательном соединении проводников, так как сила тока в этом случае одинакова во всех проводниках. При параллельном соединении удобна формула так как напряжение на всех проводниках одинаково.

Закон Джоуля—Ленца.

Закон, определяющий количество теплоты, которую выделяет проводник с током в окружающую среду, был впервые установлен экспериментально английским учёным Д. Джоулем (1818—1889) и русским учёным Э. X. Ленцем (1804— 1865).

Количество теплоты, выделяемой в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику

Q = I2RΔt.         (15.14)

Мы получили этот закон с помощью рассуждений, основанных на законе сохранения энергии. Формула (15.14) позволяет вычислить количество теплоты, выделяемой на любом участке цепи, содержащем какие угодно проводники.

Мощность тока.

Любой электрический прибор (лампа, электродвигатель и т. д.) рассчитан на потребление определённой энергии в единицу времени. Поэтому наряду с работой тока очень важное значение имеет понятие мощность тока.

Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока. Согласно этому определению мощность тока

Электрическая мощность, так же как и механическая, выражается в ваттах (Вт).

Это выражение для мощности тока можно переписать в нескольких эквивалентных формах, используя закон Ома для участка цепи:

• На большинстве электроприборов указана потребляемая ими мощность, предельное значение силы тока, а также предельное значение напряжения.
• В быту для расчётов потребляемой электроэнергии часто используется единица кВт • ч, 1 кВт • ч = 3,6 • 106 Дж.
• Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Следующая страница «Электродвижущая сила» Назад в раздел «Физика — 10 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский»

Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Электрический ток. Сила тока — Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников — Примеры решения задач по теме «Закон Ома.

Последовательное и параллельное соединения проводников» — Работа и мощность постоянного тока — Электродвижущая сила — Закон Ома для полной цепи — Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока.

Закон Ома для полной цепи»

Источник: http://class-fizika.ru/10_a163.html

Работа и мощность 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.

Мощность электрического тока

1. Работа, произведенная в единицу времени, называется мощностью и обозначается буквой P.
2. Из этой формулы имеем:
3. A = P × t.
4. Единица измерения мощности:

1 (Дж/сек) иначе называется ваттом (Вт). Подставляя в формулу мощности выражение для работы электрического тока, имеем:

P = U × I (Вт).

Формула мощности электрического тока может быть выражена также через потребляемый ток и сопротивление потребителя:

• Кроме ватта, на практике применяются более крупные единицы измерения электрической мощности. Электрическая мощность измеряется в:
• 100 Вт = 1 гектоватт (гВт); 1000 Вт = 1 киловатт (кВт);
• 1000000 Вт = 1 мегаватт (МВт).

Электрическая мощность измеряется специальным прибором – ваттметром. Ваттметр имеет две обмотки (катушки): последовательную и параллельную.

Последовательная катушка является токовой и включается последовательно с нагрузкой на участке цепи, где производятся измерения, а параллельная катушка – это катушка напряжения, она соответственно включается параллельно этой нагрузке.

 Принцип действия ваттметра основан на взаимодействии двух магнитных потоков создаваемых током, протекающим по обмотке подвижной катушки (токовой катушки), и током, проходящим по неподвижной катушке (катушке напряжения).

При прохождении измеряемого тока по обмотке подвижной и неподвижной катушек образуются два магнитных поля, при взаимодействии которых подвижная катушка стремится расположится так, чтобы направление ее магнитного поля совпадало с направлением магнитного поля неподвижной катушки.

Вращающему моменту противодействует момент, созданный спиральными пружинками, через которые в подвижную катушку проводится измеряемый ток. Противодействующий момент пружинок прямо пропорционален углу поворота катушки. Стрелка, укрепленная на подвижной катушке, указывает значение измеряемой величины. Схема включения ваттметра показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема включения ваттметра

Если вы решили измерить потребляемую мощность, какой либо имеющейся у вас нагрузки, и при этом у вас отсутствует ваттметр, вы можете «изготовить» ваттметр своими руками.

Из формулы P = I × U видно, что мощность, потребляемую в сети, можно определить, умножив ток на напряжение. Поэтому для определения мощности, потребляемой из сети, следует использовать два прибора, вольтметр и амперметр.

Измерив амперметром потребляемый ток и вольтметром напряжение питающей сети, необходимо показание амперметра умножить на показание вольтметра.

1. Так, например, мощность, потребляемая сопротивлением r, при показании амперметра 3 А и вольтметра 220 В будет:
2. P = I × U = 3 × 220 = 660 Вт.
3. Для практических измерений электрической работы (энергии) джоуль является слишком мелкой единицей.
4. Если время t подставлять не в секундах, а в часах, то получим более крупные единицы электрической энергии:
5. 1 Дж = 1 Вт × сек; 1 Вт × ч = 3600 ватт × секунд = 3600 Дж; 100 Вт × ч = 1 гектоватт × час (гВт × ч);
6. 1000 Вт × ч = 1 киловатт × час (кВт × ч).
7. Электрическая энергия измеряется счетчиками электрической энергии.
8. Видео 1. Работа и мощность электрического тока

• Видео 1. Работа и мощность электрического тока

Видео 2. Еще немного о мощности

Пример 1. Определить мощность, потребляемую электрическим двигателем, если ток в цепи равен 8 А и двигатель включен в сеть напряжением 220 В.

P = I × U = 8 × 220 = 1760 Вт = 17,6 гВт = 1,76 кВт.

Пример 2. Какова мощность, потребляемая электрической плиткой, если плитка берет из сети ток в 5 А, а сопротивление спирали плитки равно 24 Ом?

P = I 2 × r = 25 × 24 = 600 Вт = 6 гВт = 0,6 кВт.

При переводе механической мощности в электрическую и обратно необходимо помнить, что 1 лошадиная сила (л. с.) = 736 Вт;

1 киловат (кВт) = 1,36 л. с.

Пример 3. Определить энергию, расходуемую электрической плиткой мощностью 600 Вт в течение 5 часов.

A = P × t = 600 × 5 = 3000 Вт × ч = 30 гВт × ч = 3 кВт × ч

Пример 4. Определить стоимость горения двенадцати электрических ламп в течение месяца (30 дней), если четыре из них по 60 Вт горят по 6 часов в сутки, а остальные восемь ламп по 25 Вт горят по 4 часа в сутки. Цена за энергию (тариф) 2,5 рубля за 1 кВт × ч.

1. Мощность четырех ламп по 60 Вт.
2. P = 60 × 4 = 240 Вт.
3. Число часов горения этих ламп в месяц:
4. t = 6 × 30 = 180 часов.
5. Энергия, расходуемая этими лампами:
6. A = P × t = 240 × 180 = 43200 Вт × ч = 43,2 кВт × ч.
7. Мощность остальных восьми ламп по 25 Вт.
8. P = 25 × 8 = 200 Вт.
9. Число часов горения этих ламп в месяц:
10. t = 4 × 30 = 120 часов.
11. Энергия, расходуемая этими лампами:
12. A = P × t = 200 × 120 = 24000 Вт × ч = 24 кВт × ч.
13. Общее количество расходуемой энергии:
14. 43,2 + 24 = 67,2 кВт × ч
15. Стоимость всей потребленной энергии:
16. 67,2 × 2,5 = 168 рублей.

Источник: Кузнецов М.И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.

Источник: https://www.electromechanics.ru/electrical-engineering/541-after-the-electric-current-and-power.html

Работа и мощность тока

Практическая работа № 8.

«Работа и мощность тока».

I) Прочитайте § 106 учебника (Мякишев Г. Я. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений — М.: Просвещение, 2012).

II) Составьте конспект параграфа 57 по плану:

Дайте характеристику физической величины работа тока по плану:

• Определение;
• Формула;
• Единица измерения.

Дайте характеристику физической величины мощность тока по плану:

1. Определение;
2. Формула;
3. Единица измерения.

Дайте характеристику закона Джоуля — Ленца по плану:

• Формулировка;
• Математическая запись;
• Границы применимости;
• Пример проявления (применения).

III) Прочитайте задачу № 802 (Рымкевич, А.П. Физика. Задачник. 10 – 11 классы.: пособие для общеобразоват. учреждений – 17-е изд. — М.: Дрофа, 2013).

1. IV) Разберите и перепишите в тетрадь решение первой части задачи № 806:
2. 3, 5 В – это напряжение, под которым работает лампочка от карманного фонарика; 0,28 А – это сила тока в лампочке.
3. Дано: Решение:
4. U = 3,5 В U U 3,5
5. I = 0,28 А I = — закон Ома для участка цепи; R = = = 12,5;
6. Найти: R I 0,28
7. R, Р — ? В

А

Р = I . U = 3,5 . 0,28 = 0,98;

[Р] = В . А = Дж . А = Дж . А = Дж = Вт

• Кл А . с с
• Ответ: Сопротивление лампы 12,5 Ом, мощность лампы 0,98 Вт.
• V) Решите вторую часть задачи № 802.
• VI) Объясните, почему при одинаковой силе тока сетевая лампа выделяет мощность больше, чем лампочка от карманного фонарика.
• Практическая работа № 8DOC / 30 Кб

Источник: https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/rabota_i_moshnost_toka_143620.html

Работа и мощность электрического тока

·  При последовательном включении в электрическую цепь не­скольких источников энергии с различным направлением э. д. с. общая э. д. с. равна алгебраической сумме э. д. с. всех источников. Суммирование э.

д. с. одного направления берут со знаком плюс, а э. д. с. противоположного направления — со знаком минус. При составлении уравнений выбирают направление обхода цепи и про­извольно задаются направлениями токов.

·  Обычно замкнутая цепь является частью сложной цепи, как показано, например, на рис. 21. Замкнутая цепь обозначена буква­ми а, б, в и г. Ввиду наличия ответвлений в точках а, б, в, г токи I1, I2, I3  и I4, отличаясь по силе, могут иметь и различные направле­ния. Для такой цепи в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно написать:

• ·  где r01, r02, r03  — внутренние сопротивления источников энергии,
• ·     r1, r2, r3 — сопротивления приемников энергии.
• ·  В частном случае при отсутствии ответвлений и последователь­ном  соединении  проводников  общее  сопротивление равно сумме всех сопротивлений.
• ·  Если внешняя цепь источника энергии с внутренним сопротив­лением r0 состоит, например, из трех последовательно соединенных резисторов с сопротивлениями, соответственно равными r1, r2, r3, то на основании второго закона Кирхгофа можно написать следующее равенство:

·  При  нескольких  источниках  тока  в левой части этого равенства была бы алгебраическая сумма

·  э. д. с. этих источников.

·  При параллельном включении двух или не­скольких источников энергии токи, протекающие в них, в общем случае неодинаковы.

·  Если два параллельно соединенных источника энергии (рис. 22), имеющих э. д. с. Е1 и Е2 и внутренние сопротивления r1 и r2,. замкнуть на какое-либо внешнее сопротивление r, то силу тока во внешней цепи I и в источниках I1 и I2 можно определить из следующих выражений:

·  Отсюда сила тока во внешней цепи

· 

·  Сила тока, протекающего через первый и второй источники энер­гии,:

·  Пример 1.  В схеме, изображенной на рис. 21, э. д. с. источников энергии и сопротивления  приемников энергии имеют следующие значения: Е1=6 в, Е2=12 в, Е3=9 в, r1=8 ом, r2=5 ом, r3=4 ом и r4=10 ом.Решение. Алгебраическая сумма э. д.с. в цепи

·  В этом выражении э. д. с. Е1 взята со знаком минус потому, что первый источник энергии включен встречно второму и третьему.

·  Общее сопротивление цепи

·  Сила тока в цепи

·  Напряжение между точками а и г

·  Пример 2. Два параллельно соединенных генератора (см. рис. 22), имеющие э. д. с. Е1=Е2=120 в и внутренние сопротивления r1=3 ом и r2=6 ом, замкнуты на сопротивление r=18 ом.

·  Определить силу тока во внешней цепи и токи в первом и во втором гене­раторах.

·  Решение. Внутреннее сопротивление двух параллельно соединенных гене­раторов.

1. · 
2. ·  Сила тока во внешней  цепи
3. · 

·  Токи в первом и во втором генераторах обратно пропорциональны внутрен­ним сопротивлениям этих генераторов, т. е.

• · 
• ·  Таким образом, I1 + I2 =3I2 = 6 a,  откуда  I2  = 2 a, I1  = 2I2  = 4 a.
• ·  § 22. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

·  Способность тела производить работу называется энергию тела.  Например, поднятый на высоту какой-либо груз обладает некоторым запасом энергии и при падении производит работу.

Энергия тела тем больше, чем большую работу может произвести это тело при своем движении. Энергия не исчезает, а переходит из одной формы в другую.

Например, электрическая энергия может быть превращена в механическую, тепловую, химическую, механи­ческая — в электрическую и т. д.

·  Для переноса зарядов  в замкнутой цепи источник электриче­ской энергии затрачивает известную энергию, равную произведению э. д. с. источника на количество электричества, перенесенного через эту цепь, т. е. EQ.

·  Однако не вся эта энергия является полезной, т. е. не вся работа,  произведенная  источником  энергии,  сообщается  приемнику энергии, так как часть ее расходуется на преодоление внутреннего сопротивления  источника  и  проводов.  Таким образом, источник энергии производит полезную работу, равную

1. · 
2. ·  где U — напряжение на зажимах приемника.
3. ·  Так  как  количество  электричества равно произведению силы! тока в цепи на время его прохождения:
4. · 
5. ·  формулу работы можно представить в следующем виде
6. · 

·  т. е. электрическая энергия или работа есть произведение напряже­ния, силы тока в цепи и времени его прохождения.

·  Если же выразить напряжение на зажимах участка цепи как произведение силы тока на сопротивление этого участка, т. е.

• · 
• ·  то формулу работы можно записать и таким образом:
• · 

·  Однако ни одна из указанных формул не определяет размеров генератора электрической энергии, от которого получена эта рабо­та, так как и большой и малый генераторы могут дать одинаковую работу, но в различные промежутки времени.

Поэтому размеры генератора определяются не выполненной работой, а его мощно­стью.

Это относится к любому электротехническому аппарату и ма­шине, хотя бы они были не поставляющими, а  потребляющими электрическую энергию (например, электродвигатели, электриче­ские лампы, нагревательные приборы и т. д.).

Источник: http://fiziku5.ru/uchebnye-materialy-po-fizike/rabota-i-moshhnost-elektricheskogo-toka

ОТКРЫТЫЙ УРОК на тему: «Работа
и мощность электрического тока»

Цели:

1. Образовательная:

— повторить и
систематизировать основные понятия по теме;

— дать понятия «работы
и мощности электрического тока»;

— выяснить, от чего
зависит работа и мощность электрического тока;

— закрепить навыки
решения задач.

1. Развивающая:

—
развитие интеллекта учащихся при наблюдении опытов и решении задач;

—
развитие умения устанавливать причинно – следственные связи;

1. Воспитательная:

—
сформировать навыки коллективной и групповой работы;

—
воспитывать интерес к изучению физики.

План урока:

1.       Фронтальный
опрос.

2.       Изучение
нового материала.

3.       Решение
задач.

4.       Закрепление.

5.       Домашнее
задание.

6.       Подведение
итогов.

Ход урока.

Здравствуйте,
ребята! Сегодня нам с вами предстоит совершить путешествие в удивительную и
загадочную страну, которая называется «Электричество» и познакомиться с еще
одной ее областью «Работа и мощность электрического тока».

Много
у этой страны тайн и загадок. Жители ее очень разнообразны, порой даже
противоречивы по характеру, но все они чтят законы и обычаи своей страны и
бережно хранят в памяти своих героев.

Наше
путешествие не будет легким. В дороге нас ждут испытания, преодолеть которые
можно только с помощью знаний, полученных на уроках физики.

Итак, цель
урока: получить знания по теме «Работа и мощность электрического тока»

Учитель:
Все готовы? Тогда в путь! Но чтобы попасть в область тока, нужно пройти через
ворота, которые сторожит вредный волшебник по имени «Диэлектрик»

Вспомните,
какие вещества мы называем диэлектриками и тогда вы поймете, почему диэлектрик
терпеть не может электричества?

Ответ:
диэлектрики – это вещества, не способные переносить электрические заряды от
заряженных тел к незаряженным.

Учитель: Чтобы
диэлектрик открыл ворота, необходимо ответить на вопросы терминологического
диктанта.

Итак,
я буду в роли диэлектрика, а вы -…в роли проводников.

А
пока мы будем открывать ворота, трое учеников соберут схемы электрических цепей
по заданию на листе.

Терминологический диктант.

1.       Что называют
электрическим током? (упорядоченное движение заряженных частей).

2.       Что такое
источник эл. тока и какие виды источников вы знаете? (Источник тока- это
учтройтсво, в котором совершается работа по разделению положительно и
отрицательно заряженных частиц на два полюса). Виды источников: гальванические
элементы,

3.       Какие действия
оказывает эл. ток? (химическое, тепловое, световое, магнитное).

4.       Что такое сила
тока? Какова формула? В чем измеряется в СИ? (сила тока- физическая величина,
равная отношению заряда, проходящего в единицу времени через поперечное сечение
проводника ко времени его прохождения.

I = q/t  
I = A   A = Кл/с)

5.       Как называется
прибор, измеряющий силу тока? Как он подключается в цепь? (амперметр,
подключается последовательно).

6.       Что такое
напряжение? По какой формуле оно определяется? В чем измеряется в СИ?
(Напряжение – это физическая величина, равная отношению работы по перемещению
единичного положительного заряда из одной точки электрического поля в другую к
этому заряду: U = A/g  [U] = Дж/Кл

7.       Как называется
прибор, измеряющий напряжение в цепи? Как он включается в цепь? (вольтметр,
включается в цепь параллельно тому прибору, напряжение которого нужно измерить)

8.       Что такое
электрическое сопротивление? (сопротивление – это величина, способная
регулировать силу тока в цепи)

9.       От каких
величин зависит эл. сопротивление? (от плотности материала проводника, длины
проводника и площади поперечного сечения проводника)

10.   По какой формуле
вычисляется эл. сопротивление? В чем измеряется в СИ?

 (R
= ñ*I/S  R =
Ом)

11.   Как называется прибор,
измеряющий сопротивление? (Омметр)

12.   Каким законом связаны
между собой сила тока, напряжение и сопротивление? (законом Ома)

13.   Сформулируйте закон
Ома. (Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах
проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению)

Итак, все выше
сказанное можно свести в таблицу:

I = g/t,    
 g = I*t,

U = A/g,  A = g/U,

R = r*l/S

Учитель: Молодцы! Вы отлично справились с этим сложным заданием и
Диэлектрику ничего не остается, как пропустить нас в область Работы и мощности
эл. тока.

Из курса 7 класса мы знаем, что работа совершается, если на тело
действует сила и тело под действием этой силы перемещается.

В электричестве по проводнику движутся …электроны, и движутся они
под действием силы со стороны электрического поля, т.е. электрической силы.

Следовательно, электрический ток совершает работу.

Примеры совершения эл. током работы: вентилятор,
миксер, эл. чайник, лампа и т.д.

Учитель: Работа эл. тока обозначается – А. Чтобы выяснить по какой
формуле определяется работа, давайте выясним от чего она зависит? Для этого
посмотрим на эл. цепи, собранные нашими ребятами.

1 учащийся собрал цепь из источника тока, ключа, реостата, лампы и
амперметра. Давайте изобразим эту схему на доске, а вы – в тетради.

Поставим ползунок реостата в максимальное положение и посмотрим,
чему равна сила тока в цепи? А теперь будем перемещать ползунок реостата в
минимальное положение, т.е. будем уменьшать сопротивление цепи. Мы увидим, что
лампа начнет гореть ярче, почему?            
                     
          (потому, что сила тока в цепи увеличилась)

Следовательно, работа  эл.тока зависит от силы
тока в цепи A∼I

2 и 3 учащиеся собрали очень похожие цепи, но есть и различия.

2 ученик собрал цепь из источника тока, ключа, лампы, амперметра и
вольтметра, присоединенного параллельно источнику тока.

3 ученик собрал цепь из двух источников тока, соединенных
последовательно, ключа, лампы, амперметра и вольтметра, присоединенного
параллельно двум источникам.

Давайте зарисуем эти схемы и посмотрим на эл. лампу. Что мы видим?
Там, где два источника лампа светит ярче)

Учитель: Почему?

(т.к. источник тока показывает напряжение в цепи, то при последовательном
соединении общее напряжение складывается и поэтому лампа горит ярче)

Следовательно, работа эл. тока зависит от напряжения в
цепи A∼U

Учитель: А теперь ответьте на вопрос: если лампа будет гореть 1 час,
большую работу совершит ток?

(да)

Следовательно, работа эл. тока зависит от времени эл. цепи
A∼t

Итак, мы выяснили, что работа эл. тока зависит от

A∼I

A∼U        A
= I*U*t

A∼t

Работа эл.
тока – это физическая величина, равная произведению силы тока на
напряжение и время работы эл. цепи.

(А) = Дж = A*B*c

A = I*U*t, т.к.  I = U/R, то A = U²*t/R,
A = I²*R*t

Чтобы измерить
работу эл. тока, нужно взять амперметр, вольтметр и часы. Все это сочетается в
одном приборе, называемом счетчиком электрической энергии, который
есть в каждом доме.

Учитель: Но одинаковую
ли работу можно совершить за разное время? Например, чтобы воду нагреть эл.
чайником старой модели, нужно затратить большее время, чем эл. чайником нового
поколения. Быстроту выполнения работы эл. тока характеризует величина,
называемая мощностью эл. тока Р          
                 

Мощность эл.
тока – физическая величина, равная отношению работы эл. тока ко времени
прохождения эл. тока по цепи      P = A/t,  P = A/t =
I*U*t/t = I*U     

(Р) = Вт = Дж/с
= А*В

Прибор для
измерения мощности эл. тока называется ваттметром. Ваттметр показывает, какую
работу совершает эл. ток в единицу времени, т.е. A = P*t. = Вт*с Но эта
величина очень мала при вычислении работы эл. тока при оплате электроэнергии по
счетчику. Поэтому применяется величина кВТ*ч      
                     
        1 кВТ*ч = 1000 Вт*3600 с = 3600
000 Дж                    
                     
                     
                     
               Учитель:
Итак, мы познакомились еще с двумя физическими величинами, характеризующими эл.
ток: работой эл. тока и мощностью эл. тока.

А теперь для
закрепления этой темы давайте решим задачу.

Задача: Источник эл.
тока, установленный на велосипеде, вырабатывает ток для лампы. Сопротивление
лампы 20 Ом при напряжении 6 В. Определить мощность генератора и работу тока за
2ч.

Дано:  
          СИ            
               Решение:

R = 20
Ом        Р = I*U, I = U/R  
 P = U²/R

U = 6В        
                    A =
 I*U*t              A = U²*t/R

t = 2ч      
     7200 с        P = 36 В²/20 Ом = 1,8 Вт

Р —
?        А = 36 В²*7200 с /
20 Ом = 12960 Дж

А —
?        Ответ: P = 1.8 Вт, А = 12960
Дж

Закрепление:

Учитель: Итак, сегодня
на уроке мы познакомились с такими понятиями как работа и мощность эл. тока, выяснили
от чего зависят и узнали много новых формул.

А теперь
давайте обобщим всю тему «Электричество» в виде таблицы. У каждого из вас
листок с физической таблицей. Ее мы и будем заполнять. (весь класс заполняет
таблицу).

Физич. величина	Обозначение	Единица измерения в СИ	Расчетная формула	Приборы
Сила тока	I	А	I = g/t	амперметр
Напряжение	U	В	U = A/g	вольтметр
Сопротивление	R	Ом	R = ñ*I/S	омметр
Работа эл. тока	A	Дж	A = I*U*t	Счетчик эл. энергии
Мощность эл.тока	P	Вт	P = I*U	ваттметр

Домашнее
задание: Пар. 50-52, упр. 25,

   
                     
          Доклады: 1. Действе эл. тока на человека.

   
                     
                     
      2. Первая помощь пострадавшему при поражении эл. током.

Приложение:

1 ученик: Собрать цепь,
состоящую из источника тока, ключа, реостата, лампы и амперметра.    
             

2 ученик: Собрать цепь,
состоящую из источника тока, ключа, лампы, аиперметра и вольтметра,
присоединенного параллельно источнику тока.          
                     
                     
                     
                     

3 ученик: Собрать цепь,
состоящую из двух источников тока, соединенных последовательно, ключа, лампы,
амперметра и вольтметра, присоединенного параллельно двум источникам.

«Работа и мощность электрического тока»

---

---

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 рассказано ранее, напряжение (U) на участке цепи равно отношению работы (F), 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.

---

Мощность электрического тока

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.

---

Конспект урока «Работа и мощность электрического тока».

Следующая тема: «Закон Джоуля-Ленца».