Электрическая энергия 10 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Электрическая энергия

Электрический ток может быть использован для передачи энергии. Источник напряжения переводит какой-то другой тип энергии в энергию электрического тока, а в приборах энергия электрического тока вновь переходит в другой тип. Таким образом, электрическая энергия может быть переведена в другой тип энергии: механическую, тепловую, световую или химическую. Например, в работе утюга, чайника, лампочки, электродвигателя или аккумулятора.

Как вычислить энергию электрического тока? 

Рассмотрим аккумулятор, подключенный к резистору. Вся энергия источника в этом случае переходит в тепловую. Тепло, которое выделяется на резисторе, может быть вычислено по формуле:

Q=IU △ t

Перепишем эту формулу в другом виде, используя закон Ома:

I = UR → U = IR

Q = IU△t = I²R△t

Q = I²R△t

 

Эта формула выражает закон Джоуля-Ленца: тепло, выделившееся на проводнике, равно произведению квадрата тока, протекающего через проводник, сопротивления проводника и времени, в течении которого течет ток.

Таким образом, мы имеем две формулы для энергии электрического поля:

 W = A△t = IU  – наиболее общая формула для мощности источника

 W = Q△t = I²R  — формула для тепловой мощности, выделяющейся на проводнике

В случае постоянного тока, когда вся энергия переходит в тепловую, эти формулы эквивалентны. Но в общем случае, при переменном токе, между ними есть существенная разница.

Например, рассмотрим, параллельное соединение двух проводников. Это могут быть две лампочки, подключенные в бытовую сеть. На каком проводнике выделится больше тепла, на большем или на меньшем?

Т.е. 100-ватная лампочка имеет меньшее сопротивление, чем 50-ватная. Рассмотрим теперь последовательное соединение двух сопротивлений. Например, этими сопротивлениями могут быть лампочка и подводящие провода.

W_r = I²r

W_R = I²R

WrWR=rR

Более сложный пример: вы подсоединяете удлинитель в розетку, и подключаете к нему холодильник, стиральную машину, чайник и утюг. 2 R . Т.к. ток через подводящий провод в N раз больший, то мощность, выделяемая источником, равна INU, т.е. примерно в N раз больше. Т.е. чем больше утюгов вы подключите, тем больше источнику потребуется работать.

2. При большом количестве утюгов тепло, выделяющееся на подводящем проводе, оказывается немалым. Допустим, сопротивление подводящего провода r. Тогда на нем выделится тепловая мощность (IN)² Rr. Т.е. мощность будет пропорциональна N².

3. Если сопротивление подводящих проводов слишком велико, то выделяющаяся теплота превысит некоторое пороговое значение.

При подключении большого числа электроприборов или мощных электроприборов стоит помнить о том, что подводящие провода должны быть достаточно толстыми, чтобы выдержать эту нагрузку.

общая краткая характеристика, формула расчета, практическое значение

Из курса физики известно, что одной из характеристик любого тела является его способность совершать работу, так как последняя представляет не что иное, как преобразование одного вида энергии в другой (например, потенциальной в кинетическую). При этом следует учитывать знаменитый закон сохранения энергии, сформулированный еще в XVIII веке М.В. Ломоносовым, согласно которому энергия никогда и никуда не исчезает, она лишь видоизменяется, принимает другую форму. Все вышесказанное в равной степени относится не только к твердым телам, но и к другим видам материи, в том числе и к электрическому току.

Электрический ток, как уже давно было доказано, — это направленное движение заряженных частиц. Передвигаясь по определенному участку цепи, эти частицы формируют электрическое поле, которое совершает работу. Работа электрического тока – это то количество энергии, которое необходимо затратить, чтобы перенести заряд по данной электрической цепи. При этом далеко не вся работа тока полезна и эффективна. Достаточно заметная часть энергии тратится на то, чтобы электрический заряд преодолел сопротивление элементарных частиц, находящихся в проводнике и в источнике цепи.

Работа электрического тока, формула которой, как следует из выше приведенного текста, А = U•Q, является важнейшей характеристикой этого особого вида материи. В этой формуле U представляет собой разность потенциалов (напряжение) на участке цепи, а Q – количественное выражение заряда, переносимого по данному участку.

Однако сама по себе работа электрического тока не представляла бы особого интереса, если бы не была найдена закономерность, связавшая эту работу и количество выделяемой при этом тепловой энергии. Эту закономерность практически одновременно открыли два известных физика – Ленц и Джоудь Прескотт, поэтому и закон в научном сообществе получил наименование «закона Джоуля-Ленца». Согласно этому закону, получается, что количество (или мощность) тепла, которое выделяется в определенном объеме при протекании через него заряженных частиц, находится в прямой зависимости от произведения напряженности поля на плотность протекающего через данный участок электрического тока. Данный закон имеет огромное значение для расчета потерь электроэнергии при ее передаче по проводам на большие расстояния.

Работа электрического тока самым непосредственным образом связана с другой важнейшей величиной – мощностью. Под мощностью тока в физике понимают количественную характеристику преобразования и скорости передачи электрической энергии. Мощность измеряется в киловатт-часах, в то время как работа электрического тока – в джоулях.

Для получения максимальной мощности тока от того или иного источника необходимо учитывать характеристики этого источника, а также то, что сопротивления внутренней и внешней цепи должны быть сопоставимы друг с другом, в противном случае вся производимая работа уйдет на преодоление разности в сопротивлениях.

Работа электрического тока является важнейшей физической характеристикой, которую необходимо учитывать практически во всех отраслях промышленности, а также при производстве и передаче энергии на значительные расстояния.

Формула электрического тока

Формула электрического тока

Электрический ток определяется как скорость потока электронов в электрической цепи. Поток электронов происходит из-за разности потенциалов. Формула электрического тока выводится из закона Ома.

Сегодня, при ударе выключателя для включения узла, у нас есть мгновенная мощность. Это возможно только благодаря наличию электрического тока. Электрический ток является одним из самых важных открытий, которые помогают нам изменить наш образ жизни. С момента пробуждения до ночи наша жизнь полностью зависит от электричества.

Определение электрического тока

Проводящий материал состоит из огромного количества свободных электронов, движущихся от одного атома к другому. Когда разность потенциалов удерживается на проводе, свободно присоединенные свободные электроны начинают свое движение к электроположительному концу ячейки.

Это непрерывное движение электронов обеспечивает существование электрического тока. Следовательно, ток в проводе течет от электроотрицательного к электроположительному и через внешнюю цепь.

В зависимости от движения электрического тока или заряда электрический ток подразделяется на два типа: постоянный ток и переменный ток.

В постоянном токе заряд приводит движение только в одном направлении, а в переменном токе замыкает в обоих направлениях.

Формула электрического тока  

Величина отношения тока, протекающего в любой моментальной области проводника, определяется как скорость потока электрического тока или электронов.

Математическое выражение электрического тока приведено ниже:

I = Q / t

Где,

I = электрический ток

Q = электрический заряд

t = время

Электрический ток определяется как скорость изменение электрического заряда во внешней цепи. Этот электрический заряд или ток связан с сопротивлением и напряжением тока.

Используя закон Ома, мы можем соответствовать этому математическому выражению:

I = V / R

Где,

I = электрический ток

V = электрическое напряжение

R = сопротивление алюминиевой или металлической проволоки чрезмерно через электрическую цепь, в которой напряжение и сопротивление равны 32В и 4 Ом соответственно?

В = 32 В

R = 4ω

Здесь мы должны использовать формулу закона Ома.

Выравнивание электрического тока по закону Ома:

I= V/R

После подстановки известных значений получаем

I = 32 / 4

I = 8 А

сила тока 8 А.

2. Абсолютный электрический ток, протекающий по электрической цепи, равен 100 Ампер, а сопротивление проводов равно 20 Ом. С помощью формулы тока определите разность потенциалов.

Чтобы найти разность потенциалов: 

Дано:

I = 100 А, R = 20 Ом

Используя формулу тока, получаем = 2000

Следовательно, разность потенциалов равна 2000 В.

Формула плотности тока — GeeksforGeeks

Электромагнетизм неразрывно связан с плотностью тока или плотностью электрического тока. Количество электрического тока, протекающего через единицу площади поперечного сечения, определяется как это. Один и тот же ток проходит через все сечения проводника, когда по нему течет постоянный ток. Даже если сечения различны по площади, поток остается одним и тем же. Макроскопическая сущность представляет собой электрический ток. Мы говорим об электрическом токе, протекающем по проводнику, а не о токе, протекающем через одну точку. В электрическом поле плотность тока представляет собой аналогичный микроскопический термин. Формула плотности тока будет рассмотрена в этой статье.

Что такое плотность тока?

Скорость протекания заряда через любое поперечное сечение проводника называется плотностью тока.

Поток электронов — это то, чем обычно считается электрический ток. Электроны вытекают из одного конца батареи, через провод и в другой конец батареи, когда два конца батареи соединены металлической проволокой. Если величина и направление тока постоянны, его обычно считают устойчивым.

Плотность тока в проводнике определяется как плотность тока. Буква J используется для его обозначения. Плотность тока и ее измерение особенно важны при изучении электромагнетизма. Единицей плотности тока в СИ является Ампер на квадратный метр поперечного сечения или А/м ² . Поскольку величина определяет направление потока, это векторная величина. Заряд в единицу времени на единицу площади электрического тока, проходящего через нее. Он также измеряется перпендикулярно направлению потока.

Текущая размерная формула для плотности: [M ⁰ L ^-2 T ⁰ I ¹ ].

Формула плотности тока

Формула плотности тока выглядит следующим образом:

Дж = I/A

где

• Дж — плотность тока (А/м 909122 1 2

  ), = ток через проводник (А),

• А = площадь поперечного сечения (м ² ).

Вывод формулы плотности тока

Дж = dI/dA  

где,

dI/dA = изменение тока в зависимости от единицы площади.

Отсюда следует, что

dI = J × dA

или

dI = J × dAcosθ

, когда dA перпендикулярно J, отсюда следует, что θ = 90 ^o , поэтому ,

DI = J × DA

и

I = JA

, то есть

J = I/A

Вопросы выборки

Вопрос 1: Что вызывает постоянное ток?

Ответ:

Поскольку один электрон должен покинуть проводник, чтобы освободить место для другого, плотность тока в проводнике остается постоянной. Количество электронов, протекающих через заряженный проводник, остается постоянным при исследовании поперечного сечения. Плотность площади поперечного сечения, с другой стороны, может меняться, а ток — нет.

Вопрос 2: Определение плотности тока.

Ответ:

Скорость потока заряда через проводник любого поперечного сечения называется плотностью тока.

Вопрос 3: Какова плотность тока в проводе с площадью поперечного сечения 23 мм ² и протекающем по нему токе 8 мА?

Ответ:

Дано: A = 23 мм ² = 0,023 M ² , I = 8 мА = 0,008 A

с

J = I / A

= 0,008 / 0,023333

J = I / A

= 0,008 / 0,023333

J = I / A

= 0,008 / 0,02333

J = I / A

= 0,008

= 0,34 А/м ²

Вопрос 4: По медному проводу диаметром 3 мм ² протекает ток силой 9 мА.