Решение задач по теме: «Работа и мощность электрического тока» 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Тема 12: Электромагнитные явления. Повторение

• Видео
• Тренажер
• Теория

Заметили ошибку?

Необходимые формулы для решения задач

 

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.

 

Задача №1

 

 

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

Дано:	СИ	Решение
t = 10 мин U = 4 В I = 250 мА	600 с 0,25 А	Ответ: А = 600 Дж; Р = 1 Вт
Найти: А – ? Р – ?

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.

Переведем все значение в интернациональную систему (СИ):

t = 10 мин = 10∙60 с = 600 с;

І = 250 мА = 250∙0,001 А = 0,25 А.

U = 4 В (так как вольт (в системе СИ) – международная единица)

 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

2.   

Ответ: А = 600 Дж; Р = 1 Вт

 

Задача №2

 

 

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:

Дано:	Решение
Р1 = 100 Вт Р2 = 25 Вт U = 220 В	І=I1-I2=0,45-0,11=0,34 [А] Ответ: І=0,34 А
Найти: І – ?

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?

 

Заметили ошибку?

Расскажите нам об ошибке, и мы ее исправим.

Электрические явления — работа и мощность электрического тока (физика 8 класс)

формулы расчета на 220в и 380в

Включение потребителей в бытовые или промышленные электрические сети с использованием кабеля меньшей мощности, чем это необходимо, может вызвать серьезные негативные последствия. В первую очередь это приведет к постоянному срабатыванию автоматических выключателей или перегоранию плавких предохранителей. При отсутствии защиты питающий провод или кабель может перегореть. В результате перегрева изоляция оплавляется, а между проводами возникает короткое замыкание. Чтобы избежать подобных ситуаций, необходимо заранее выполнить расчет тока по мощности и напряжению, в зависимости от имеющейся однофазной или трехфазной электрической сети.

Содержание

Для чего нужен расчет тока

Расчет величины тока по мощности и напряжению выполняется еще на стадии проектирования электрических сетей объекта. Полученные данные позволяют правильно выбрать питающий кабель, к которому будут подключаться потребители. Для расчетов силы тока используется значение напряжения сети и полной нагрузки электрических приборов. В соответствии с величиной силы тока выбирается сечение жил кабелей и проводов.

Если все потребители в доме или квартире известны заранее, то выполнение расчетов не представляет особой сложности. В дальнейшем проведение электромонтажных работ значительно упрощается. Таким же образом проводятся расчеты для кабелей, питающих промышленное оборудование, преимущественно электрические двигатели и другие механизмы.

Расчет тока для однофазной сети

Измерение силы тока производится в амперах. Для расчета мощности и напряжения используется формула I = P/U, в которой P является мощностью или полной электрической нагрузкой, измеряемой в ваттах. Данный параметр обязательно заносится в технический паспорт устройства. U – представляет собой напряжение рассчитываемой сети, измеряемое в вольтах.

Взаимосвязь силы тока и напряжения хорошо просматривается в таблице:

Электрические приборы и оборудование	Потребляемая мощность (кВт)	Сила тока (А)
Стиральные машины	2,0 – 2,5	9,0 – 11,4
Электрические плиты стационарные	4,5 – 8,5	20,5 – 38,6
Микроволновые печи	0,9 – 1,3	4,1 – 5,9
Посудомоечные машины	2,0 – 2,5	9,0 – 11,4
Холодильники, морозильные камеры	0,14 – 0,3	0,6 – 1,4
Электрический подогрев полов	0,8 – 1,4	3,6 – 6,4
Мясорубка электрическая	1,1 – 1,2	5,0 – 5,5
Чайник электрический	1,8 – 2,0	8,4 – 9,0

Таким образом, взаимосвязь мощности и силы тока дает возможность выполнить предварительные расчеты нагрузок в однофазной сети. Таблица расчета поможет подобрать необходимое сечение провода, в зависимости от параметров.

Диаметры жил проводников (мм)	Сечение жил проводников (мм2)	Медные жилы		Алюминиевые жилы
		Сила тока (А)	Мощность (кВт)	Сила (А)	Мощность (кВт)
0,8	0,5	6	1,3
0,98	0,75	10	2,2
1,13	1,0	14	3,1
1,38	1,5	15	3,3	10	2,2
1,6	2,0	19	4,2	14	3,1
1,78	2,5	21	4. 6	16	3,5
2,26	4,0	27	5,9	21	4,6
2,76	6,0	34	7,5	26	5,7
3,57	10,0	50	11,0	38	8,4
4,51	16,0	80	17,6	55	12,1
5,64	25,0	100	22,0	65	14,3

Расчет тока для трехфазной сети

В случае использования трехфазного электроснабжения вычисление силы тока производится по формуле: I = P/1,73U, в которой P означает потребляемую мощность, а U – напряжение в трехфазной сети. 1,73 является специальным коэффициентом, применяемым для трехфазных сетей.

Так как напряжение в этом случае составляет 380 вольт, то вся формула будет иметь вид: I = P/657,4.

Точно так же, как и в однофазной сети, диаметр и сечение проводников можно определить с помощью таблицы, отражающей зависимости этих параметров от различных нагрузок.

Диаметры жил проводников (мм)	Сечение жил проводников (мм2)	Медные жилы		Алюминиевые жилы
		Сила тока (А)	Мощность (кВт)	Сила (А)	Мощность (кВт)
0,8	0,5	6	2,25
0,98	0,75	10	3,8
1,13	1,0	14	5,3
1,38	1,5	15	5,7	10	3,8
1,6	2,0	19	7,2	14	5,3
1,78	2,5	21	7,9	16	6,0
2,26	4,0	27	10,0	21	7,9
2,76	6,0	34	12,0	26	9,8
3,57	10,0	50	19,0	38	14,0
4,51	16,0	80	30,0	55	20,0
5,64	25,0	100	38,0	65	24,0

В некоторых случаях расчет тока по напряжению и мощности следует проводить с учетом полной реактивной мощности, присутствующей в электродвигателях, сварочном и другом оборудовании. Для таких устройств коэффициент мощности будет равен 0,8.

Как рассчитать мощность тока

советов по поиску тока в цепи | Блог Advanced PCB Design

 

 

Одна из моих предыдущих поездок за границу едва не закончилась катастрофой. Как дотошный человек, я всегда держал свой паспорт рядом с собой. Прежде чем вы зададитесь вопросом, нет, я потерял не паспорт, а квитанцию ​​о прибытии, которую я должен был вернуть в иммиграционную службу перед посадкой на рейс.

Мне потребовалось 30 минут лихорадочных поисков, прежде чем я нашел листок в куче квитанций. Я понятия не имею, как это закончилось среди квитанций, и как я закончил тем, что потратил почти все свои деньги, что привело к этой толстой стопке квитанций.

К счастью, мне не пришлось проходить многочасовые допросы в иммиграционном отделе. Точно так же у вас могут возникнуть различные проблемы, если вы забудете рассчитать ток в своей цепи, особенно когда это имеет решающее значение для функциональности конструкции.

Нельзя обсуждать расчет силы тока, не упомянув самые основные законы электроники: закон Ома. Закон Ома обозначает соотношение между напряжением, током и сопротивлением. Вы должны быть знакомы с уравнением V = IR.

Из уравнения можно легко получить значение тока, разделив напряжение на сопротивление или: 

I = V/R.

Это базовая электроника, которую вы должны знать еще до того, как начнете чертить схему. Расчет выглядит простым, когда у вас есть простая схема с одним элементом напряжения и резистором. В более сложной схеме, где у вас есть набор последовательных и параллельных конфигураций, вам необходимо проанализировать схему между узлами.

Расчет делителя напряжения будет полезен при определении напряжения, которое падает между двумя узлами. Это также помогает понять, что электрический ток разделяется на разные ветви в зависимости от сопротивления отдельной ветви.

Расчет тока для конденсатора и катушки индуктивности

Как бы ни был полезен закон Ома, он применяется только к резистивным нагрузкам в цепи. Если у вас есть конденсатор и катушка индуктивности, вам нужно будет по-другому подойти к анализу схемы. В цепи постоянного тока, где источником напряжения является сигнал постоянного тока, применяются следующие правила:

Однако приведенные выше допущения перестают быть верными, когда сигналы переменного тока подаются на конденсаторы и катушки индуктивности.

Ток, протекающий через конденсатор от синусоидального напряжения, накапливается в виде заряда и определяется по следующей формуле:

I = C (dv/dt)

Из уравнения видно, что конденсатор проходит непрерывную серию зарядов и разрядов при подаче переменного напряжения.

 

Конденсаторы ведут себя по-разному при анализе постоянного и переменного тока.

 

Что касается катушки индуктивности, расчет несколько сложнее из-за характеристики компонента. Катушки индуктивности создают силу, противодействующую протекающему через них току, и ток рассчитывается по формуле:

I = 1/L ∫vdt

При построении графиков зависимости тока от напряжения для конденсаторов и катушек индуктивности вы заметите, что оба параметра не совпадают по фазе на 90 градусов.

Определение тока для нелинейных цепей

Было бы ошибкой упускать из виду расчет тока для нелинейных компонентов. Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности являются линейными компонентами, что означает, что результирующий ток пропорционален приложенному напряжению.

Нелинейные компоненты имеют непропорциональную ВАХ, в которой нельзя определить значение тока по одной формуле.

Например, диод является нелинейным компонентом, поскольку через него проходит очень небольшой ток, когда напряжение на нем меньше, чем его прямое напряжение (Vf). Когда напряжение превышает Vf, прямой ток резко возрастает и ограничивается только максимальным пределом компонента.

 

Диоды представляют собой нелинейные компоненты, в которых ток не пропорционален приложенному напряжению.

 

Транзисторы, варисторы и стабилитроны являются некоторыми примерами нелинейных компонентов. Когда эти компоненты помещаются в цепь, вам необходимо учитывать, как нелинейная кривая ВАХ повлияет на протекание тока к другим компонентам.

Важно знать силу тока, протекающего в цепи, если вы работаете с печатной платой. Величина тока будет определять толщину и ширину дорожки печатной платы. Это очень важно, когда вы имеете дело с мощными конструкциями.

Работа с набором инструментов компоновки и опций анализа от Cadence поможет решить любую из ваших текущих задач проектирования на одном дыхании. Однако расчет тока вручную может быть утомительным, и даже опытные проектировщики допускают ошибки. Поэтому полезно, если вы используете программное обеспечение для печатных плат, такое как OrCAD PCB Designer, которое оснащено симулятором SPICE. Проверка расчетов сведет к минимуму ошибки.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на LinkedIn Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Оценка энергопотребления электроприборов и бытовой электроники

Энергосбережение

Изображение

Определение того, сколько электроэнергии потребляют ваши приборы и бытовая электроника, может помочь вам понять, сколько денег вы тратите на их использование. Используйте приведенную ниже информацию, чтобы оценить, сколько электроэнергии потребляет устройство и сколько стоит электроэнергия, чтобы вы могли решить, стоит ли инвестировать в более энергоэффективное устройство.

Существует несколько способов оценить, сколько электроэнергии потребляют ваши приборы и бытовая электроника:

• Проверка этикетки Energy Guide. На этикетке указана оценка среднего энергопотребления и затрат на эксплуатацию конкретной модели устройства, которое вы используете. Обратите внимание, что не все приборы или бытовая электроника должны иметь руководство по энергопотреблению.
• Использование монитора потребления электроэнергии для получения показаний о том, сколько электроэнергии потребляет прибор
• Расчет годового потребления энергии и затрат с использованием приведенных ниже формул
• Установка системы энергомониторинга всего дома.

Мониторы использования электроэнергии

Мониторы потребления электроэнергии просты в использовании и могут измерять потребление электроэнергии любым устройством, работающим от сети 120 вольт. (Но его нельзя использовать с крупными приборами, которые используют 220 вольт, такими как электрические сушилки для белья, центральные кондиционеры или водонагреватели.) Вы можете купить мониторы потребления электроэнергии в большинстве хозяйственных магазинов примерно за 25-50 долларов. Перед использованием монитора прочтите руководство пользователя.

Чтобы узнать, сколько ватт электроэнергии потребляет устройство, просто подключите монитор к электрической розетке, используемой устройством, а затем подключите устройство к монитору. Он покажет, сколько ватт потребляет устройство. Если вы хотите узнать, сколько киловатт-часов (кВтч) электроэнергии потребляют устройства в течение часа, дня или дольше, просто оставьте все настроенными и прочитайте показания на дисплее позже.

Мониторы особенно полезны для определения количества кВтч, использованного за любой период времени для устройств, которые не работают постоянно, например холодильников. Некоторые мониторы позволяют вам ввести сумму, которую ваша коммунальная служба взимает за киловатт-час, и предоставить оценку стоимости эксплуатации устройства с момента его подключения к монитору.

Многие бытовые приборы продолжают потреблять небольшое количество энергии в режиме ожидания, когда они выключены. Эти «фантомные нагрузки» встречаются в большинстве приборов, использующих электричество, таких как телевизоры, стереосистемы, компьютеры и кухонные приборы. Большинство фантомных нагрузок увеличивают энергопотребление устройства на несколько ватт-часов, и вы также можете использовать монитор для оценки этого показателя. Этих нагрузок можно избежать, отключив устройство от сети или используя удлинитель, а также отключив питание устройства с помощью выключателя на удлинителе.

Расчет годового потребления электроэнергии и затрат

Наш прибор и электронный калькулятор энергопотребления позволяет вам оценить годовое потребление энергии и затраты на эксплуатацию конкретных продуктов. Приведенные значения мощности являются только образцами; фактическая мощность продуктов варьируется в зависимости от возраста и характеристик продукта. Введите значение мощности для вашего собственного продукта для наиболее точной оценки. Источники данных о мощности и тарифах на коммунальные услуги: Buildings Energy Databook 2010, таблица 2.1.16; Экономия энергии дома; Средняя розничная цена на электроэнергию для населения по данным EIA.

Выполните следующие шаги, чтобы определить годовое потребление энергии продуктом, а также стоимость его эксплуатации.

1. Оцените количество часов работы прибора в день. Есть два способа сделать это:

   — Приблизительная оценка
   Если вы знаете, как часто вы пользуетесь прибором каждый день, вы можете примерно оценить количество часов, в течение которых он работает. Например, если вы знаете, что обычно смотрите телевизор около 4 часов каждый день, вы можете использовать это число. Если вы знаете, что запускаете вентилятор всего дома на 4 часа каждую ночь, прежде чем выключить его, вы можете использовать это число. Чтобы оценить количество часов, в течение которых холодильник фактически работает на максимальной мощности, разделите общее время, в течение которого холодильник подключен к сети, на три. Холодильники, хотя и включены все время, на самом деле циклически включаются и выключаются по мере необходимости для поддержания внутренней температуры.

   — Вести журнал
   Вам может быть удобно вести журнал использования некоторых устройств. Например, вы можете записывать время приготовления каждый раз, когда используете микроволновую печь, работаете за компьютером, смотрите телевизор или оставляете включенным свет в комнате или на улице.
    

2. Найдите мощность продукта. Существует три способа узнать мощность, потребляемую прибором:

   — указана на приборе
   Мощность большинства приборов обычно указана на нижней или задней панели прибора или на его заводской табличке. Указанная мощность является максимальной мощностью, потребляемой устройством. Многие устройства имеют ряд настроек, поэтому фактическое количество энергии, которое может потреблять устройство, зависит от используемой настройки. Например, радиоприемник с высокой громкостью потребляет больше энергии, чем радиоприемник с низкой громкостью. Вентилятор, настроенный на более высокую скорость, потребляет больше энергии, чем вентилятор, настроенный на более низкую скорость.

   — Умножьте потребляемый прибором ток в амперах на используемое напряжение.
   Если мощность не указана на приборе, вы все равно можете оценить ее, найдя потребляемый ток (в амперах) и умножив его на напряжение, потребляемое прибором. прибор. Большинство приборов в Соединенных Штатах используют 120 вольт. Более крупные бытовые приборы, такие как сушилки для белья и электрические плиты, используют напряжение 240 вольт. Сила тока может быть указана на устройстве вместо мощности или указана в руководстве пользователя или листе технических характеристик.

   — Используйте онлайн-источники, чтобы найти типичную мощность в ваттах или мощность конкретных продуктов, которые вы планируете приобрести . Следующие ссылки являются хорошими вариантами:

   Home Energy Saver предоставляет список бытовых приборов с их расчетной мощностью и годовым потреблением энергии, а также другими характеристиками (включая годовое потребление энергии на основе «типичных» моделей использования). Продолжайте использовать уравнения. здесь, если вы хотите найти использование энергии на основе ваших собственных моделей использования).

   ENERGY STAR предлагает информацию об энергопотреблении для конкретных продуктов, получивших ENERGY STAR. Информация зависит от продукта, но если вы планируете приобрести новый эффективный продукт, ENERGY STAR позволяет выбрать и сравнить определенные модели. В некоторых случаях вы можете использовать предоставленную информацию, чтобы сделать свои собственные оценки, используя приведенные здесь уравнения. Эта информация также может помочь вам сравнить ваши текущие устройства с более эффективными моделями, чтобы вы могли понять потенциальную экономию от перехода на более эффективное устройство.
    

3. Найдите дневное потребление энергии по следующей формуле:

   (Мощность × Количество часов, используемых в день) ÷ 1000 = Ежедневное потребление киловатт-часов (кВтч) по следующей формуле:

   Ежедневное потребление кВтч × количество дней использования в году = годовое потребление энергии
    

4. Найдите годовую стоимость эксплуатации прибора по следующей формуле:

   Годовое потребление энергии × тариф на коммунальные услуги за кВтч = годовая стоимость эксплуатации прибора

Примеры:

I. Следуя описанным выше шагам, найдите годовую стоимость эксплуатации электрического чайника.

1. Расчетное время использования: Чайник используется несколько раз в день, в общей сложности около 1 часа.

2. Мощность в ваттах: мощность указана на этикетке и указана как 1500 Вт.

3. Ежедневное потребление энергии:
(1500 Вт × 1) ÷ 1000 = 1,5 кВтч

4. Годовое потребление энергии: Чайник используется почти каждый день в году.
1,5 кВтч × 365 = 547,5 кВтч

5. Годовая стоимость: тариф на коммунальные услуги составляет 11 центов за кВтч.
547,5 кВтч × 0,11 долл. США/кВтч = 60,23 долл. США в год

 

II. Следуя описанным выше шагам, найдите годовую стоимость эксплуатации уничтожителя бумаги.

1. Расчетное время использования: Измельчитель используется около 15 минут в день (0,25 часа).

2. Мощность: Мощность не указана на этикетке, но потребляемый ток составляет 3 ампера.
120 В × 3 А = 360 Вт

3. Ежедневное потребление энергии:
360 Вт × 0,25 ÷ 1000 = 0,09 кВтч

4. Годовое потребление энергии: Измельчитель используется примерно раз в неделю (52 дня в году).
0,09 кВтч × 52 = 4,68 кВтч

5. Годовые эксплуатационные расходы: тариф на коммунальные услуги составляет 11 центов за кВтч.
4,68 кВтч × 0,11 долл. США/кВтч = 0,51 долл. США в год

Системы мониторинга энергии всего дома

Если вам нужны более подробные данные об энергопотреблении вашего дома (а также возможность измерения энергопотребления 240-вольтовыми приборами), вы можете подумать об установке системы мониторинга энергопотребления всего дома. Функции этих систем различаются, а стоимость и сложность зависят от количества цепей, которые вы хотите контролировать, уровня детализации данных и доступных функций. Мониторы часто устанавливаются непосредственно в главном щите выключателя дома, а для установки некоторых из них может потребоваться помощь электрика.