Работа и мощность постоянного тока. 10 класс. Физика. — Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Как вычислить работу электрического тока? Мы уже знаем, что 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, 5 Кл, совершённая работа будет в 5 раз больше. Таким образом, чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд (количество электричества), прошедший по нему:

A = Uq,

где А — работа, U — напряжение, q — электрический заряд. Электрический заряд, прошедший по участку цепи, можно определить, измерив силу тока и время его прохождения:

q = It.

Используя это соотношение, получим формулу работы электрического тока, которой удобно пользоваться при расчётах:

А = UIt.

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа

.

Работу измеряют в джоулях, напряжение — в вольтах, силу тока — в амперах и время — в секундах, поэтому можно написать:

1 джоуль = 1 вольт х 1 ампер х 1 секунду,

или

1 Дж = 1 В • А • с.

Выходит, что для измерения работы электрического тока нужны три прибора: вольтметр, амперметр и часы. На практике работу электрического тока измеряют специальными приборами — счётчиками. В устройстве счётчика как бы сочетаются три названных выше прибора. Счётчики электроэнергии сейчас можно видеть почти в каждой квартире.

Пример. Какую работу совершает электродвигатель за 1 ч, если сила тока в цепи электродвигателя 5 А, напряжение на его клеммах 220 В? КПД двигателя 80% .

Запишем условие задачи и решим её.

Мы знаем, что мощность численно равна работе, совершённой в единицу времени. Следовательно, чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время:

P = A / t.

где Р — мощность тока (механическую мощность мы обозначали буквой N).

Работа электрического тока равна произведению напряжения на силу тока и на время: А = UIt, следовательно,

P = A / t = UIt / t = UI.

Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока, или

P = UI.

Из этой формулы можно определить, что

U = P / I, I = P / U

За единицу мощности, как известно, принят ватт; 1 Вт — 1 Дж / с. Из формулы Р = UI следует, что 1 ватт = 1 вольт х 1 ампер, или 1 Вт = 1 В • А.

Используют также единицы мощности, кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).

1 гВт = 100 Вт;
1 кВт = 1000 Вт;
1 МВт = 1 000 000 Вт.

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.

Существуют специальные приборы — ваттметры, которые непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи.

Домашняя работа.

Задание 1. Ответь на вопросы.

1. Чему равно электрическое напряжение на участке цепи?
2. Как через напряжение и электрический заряд, прошедший через участок цепи, выразить работу электрического тока на этом участке?
3. Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?
4. Какими приборами измеряют работу электрического тока?
5. Что называют мощностью?
6. Как рассчитать мощность?
7. Как выражается мощность электрического тока через напряжение и силу тока?
8. Что принимают за единицу мощности?
9. Как выражается единица мощности через единицы напряжения и силы тока?
10. Какие единицы мощности используют в практике?

Задание 2. Реши задачи.

1. Сколько времени потребуется электрическому току, чтобы при напряжении 100 В и силе тока 0,2 А совершить в цепи работу 400 Дж?
2. Определите напряжение на участке цепи, в котором за 0,5 мин совершается работа, равная 60 Дж, при силе тока 0,1 А.
3. Определите мощность тока в электролампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если сила тока в ней равна 0,8 А.
    

К занятию прикреплен файл  « Это интересно! Собираем элементарно электрический мотор дома.». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники: 

• http://interneturok.ru/ru/school/physics/10-klass/
• http://www.youtube.com/watch?v=tEf2FTJxwy0
• http://www.youtube.com/watch?v=g_IHNcpVr-U
• http://www.youtube.com/watch?v=DbgY5fUj5EE
   

Сравнительный анализ и подробные факты — Lambda Geeks

Автор Kaushikee Banerjeein Electronics, Engineering

В этой статье мы обсудим мощность батареи и напряжение. Напряжение батареи — это мера электрического потенциала, которую содержит батарея, а мощность батареи — это мера электрической энергии, запасенной в батарее.

Вот таблица сравнения мощности батареи и напряжения:

Параметр	Мощность батареи	Напряжение батареи
Определение	Мощность батареи — это количество электроэнергии, хранящейся внутри батареи. Иногда его также называют «энергоемкостью».	Напряжение батареи — это разность электрических потенциалов между положительной и отрицательной клеммами батареи.
Формула	Мощность обычно представляет собой произведение напряжения на силу тока. ( П = VI )	В цепи напряжение батареи V= ток в цепи (I) × эквивалентное сопротивление цепи (R) Но рейтинг, который мы видим на аккумуляторе, на самом деле является емкостью аккумулятора. Его единицей может быть ватт-час и ампер-час.	Единицей напряжения батареи в системе СИ является Вольт ( кг⋅м 2 ⋅с −3 ⋅A −1 ).
Эффект	Питание дает аккумулятору возможность сделать устройство пригодным для использования.	Напряжение — это сила, выталкивающая электроны, и оно управляет протеканием тока при использовании батареи.
Связь с током	Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах с учетом тока. Чем больше ток, тем больше емкость аккумулятора.	Ток в цепи зависит от напряжения. Большее напряжение батареи означает больший поток электронов и более высокое генерирование тока.
Взаимосвязь	Мощность батареи может быть записана как функция напряжения и тока батареи.	Напряжение батареи не зависит от мощности батареи. Скорее мощность батареи определяется напряжением батареи.
Пример	Батарея емкостью 10 ватт-часов предполагает, что она может обеспечить мощность 10 ватт за час, мощность 5 ватт за два часа или мощность 2 ватта за 5 часов. В основном это средняя мощность за определенное время. Аккумулятор емкостью 3000 мАч означает, что он может обеспечить питание устройства, которое потребляет ток 3000 мА в час или ток 300 мА в течение 10 часов.	10-вольтовая батарея означает, что разность потенциалов между двумя ее клеммами составляет 10 вольт. Если мы сохраним более низкий потенциал на уровне V вольт, более высокий потенциал будет на уровне (V + 10) вольт.

«Характеристики аккумулятора». by marc_buehler, под лицензией CC BY-NC 2.0

Подробнее….Может ли напряжение быть отрицательным: когда, как, исчерпывающие ответы на часто задаваемые вопросы, идеи

Мощность батареи и напряжение — часто задаваемые вопросы

Означает ли более высокое напряжение аккумулятор большую мощность ?

Напряжение предоставляет информацию о потенциале. Мы можем получить одну и ту же мощность от разных источников напряжения, если откорректируем значения тока. Для двух цепей с одинаковым током более высокое напряжение дает большую мощность.

Из закона Ома мы знаем, что напряжение V = i (ток) × R (сопротивление) и мощность = напряжение × ток. Итак, для значительной мощности и ток, и напряжение должны быть высокими. Например, источник 10 В и ток 2 А дают мощность 20 Вт. Кроме того, источник 5 В и ток 4 ампера дают ту же мощность 20 Вт.

Подробнее…..Что такое напряжение в последовательной цепи: подробные факты

Влияет ли напряжение батареи на питание?

Химические реакции внутри батареи индуцируют напряжение. Оно называется напряжением батареи. Напряжение – это скорость потока электронов или тока. Мощность представляет собой комбинированную функцию тока и напряжения.

Напряжение — это один из двух факторов, влияющих на генерацию энергии. Для генерации определенного количества мощности может быть любая комбинация тока и напряжения. Например, батарея на 20 мА и 200 В производит 20 × 200 = 4 Вт мощности. Точно так же батарея 400 мА и 10 В также производит 400 × 10 = 4 Вт мощности.

Подробнее… Как рассчитать падение напряжения в последовательной цепи: подробные факты

Батареи обеспечивают ток или напряжение?

Аккумуляторы в первую очередь рассматриваются как источник напряжения в электрической цепи. Аккумулятор поддерживает постоянное напряжение в течение некоторого времени, и постепенно напряжение снижается. Свободный поток электронов в цепи генерирует ток.

Источники напряжения потребляют постоянный ток независимо от напряжения. Источники тока потребляют постоянный ток независимо от нагрузки. Таким образом, аккумулятор можно назвать источником постоянного напряжения. Но это не источник тока, поскольку он не может потреблять одинаковое количество тока для разных сопротивлений нагрузки.

Последние сообщения

ссылка на 15 фактов о HCl + SO2: что и как сбалансировать и часто задаваемые вопросы

15 фактов о HCl + SO2: что и как сбалансировать и часто задаваемые вопросы

Соляная кислота и оксид серы (IV) являются канцерогенными химическими веществами которые реагируют друг на друга.