Работа на електрически ток: формули и задачи по темата

Как се определя работата електрически ток изчислява ли се мощността на устройството? Или може би последното може да бъде измерено? И как да приложим това знание при решаването на проблеми?

Подобни въпроси възникват за много осмокласници, когато изучават темата "Електричество". Да им отговорим е съвсем просто. Да, и запомнете формулата за дълго време не трябва да. Тъй като те са много сходни помежду си или се използват преди това.

Първа стойност: текуща операция

Първо трябва да се споразумеете за нотацията. Защото в тях може да има различия.

всеки източник на ток създава електрическо поле, което прави свободните електрони да се движат. Това означава, че има ток. В този момент се казва, че електрическото поле работи. Нарича се работата й.

Електрическото поле, създадено от източника на ток, се характеризира с напрежение. Той влияе върху работата на електрическия ток при преместване на единичен заряд. Затова се въвежда формула за напрежението:

U = A / q.

Лесно е да се извлече формулата на работата от нея:

A = U * q.

Сега си струва да си припомним равенството, което се въвежда за силата на тока. Тя е равна на съотношението на изместения заряд към времето на неговото движение:

I = q / t.

Следователно q = I * t. Заменяйки буквата q във формулата за последния израз, получаваме следната формула:

A = U * I * t.

Това е обща форма на равенство, чрез която може да се изчисли действието на електрически ток. Формулата ще се промени малко, ако приложите закона на Ом. Според него, напрежението е равно на произведението на силата на тока и съпротивлението. Тогава следващото равенство е вярно:

A = I ² * R * t.

Можете да замените не напрежение, а ток. Тя е равна на конкретното U и R. Тогава формулата на работата ще изглежда така:

A = (U ² * t) / R.

Втора стойност: текуща мощност

Общата формула за нея е същата като в механиката. Това се определя като работа, извършена за единица време.

P = A / t.

Това показва, че работата и силата на електрическия ток са взаимосвързани. За да получите по-конкретно равенство, ще трябва да замените числителя, използвайки общата формула за работата. Тогава става ясно как да се определи силата, знаейки тока и напрежението на веригата.

P = U * I.

Освен това може да се измери мощността. За тази цел има специално устройство, наречено ватметър.

Закон Joule-Lenz

Феноменът на нагряващия проводник е открит от френския учен А. Фуркурт. Това се случи през 1880 година. 41 години по-късно той е описан от английския физик J. P. Joel, а година по-късно е потвърден от опита на руския физик E.H. Ленц. Именно с имената на последните двама учени започнали да наричат ​​открития модел.

Тя се отнася до две количества: количеството топлина и работата на електрическия ток. Законът Joule-Lenz гласи, че всички работи във фиксиран проводник отива към неговото нагряване. Това означава, че проводник с ток излъчва количество топлина равен на произведението на неговата съпротива, време и квадрат на ампеража. Формулата изглежда същата като тази, дадена за работа:

Q = I ² * R * t.

Задача за определяне на работа

Състояние. Съпротивление на крушката фенерче равна на 14 ома. Напрежението, което батерията дава, е 3,5 V. Каква ще бъде текущата работа, ако фенерчето работи за 2 минути?

Решението. Тъй като напрежението, съпротивлението и времето са известни, е необходимо да се използва следната формула: A = (U ² * t) / R. Само първо ще е необходимо времето да се преобразува в SI единици, т.е. секунди. Така във формулата трябва да замените не 2 минути, а 120 секунди.

Опростените изчисления водят до тази текуща работна стойност: 105 J.

Отговорът е. Работата е равна на 105 j.

Задачата за определяне на властта

Състояние. Необходимо е да се определи каква е работата и мощността на електрическия ток в намотката на двигателя. Известно е, че силата на тока в нея е 90 А при напрежение 450 V. Електрическият двигател остава включен за един час.

Решението. Първо можете да преброите стойността на работата. За тази цел е полезна следната формула: A = U * I * t. Първите две стойности са дадени в единици SI, но времето трябва да се преобразува отново в секунди, т.е. за 3600 s.

След като заменим стойностите и изпълним прости аритметични операции, получаваме следната стойност за работа: 145800000 J. По-удобно е да се записва в отговора в по-големи единици. Например, мегаджоули. За да направите това, резултатът трябва да бъде разделен на един милион. Работата е равна на 145,8 MJ.

Сега трябва да изчислите мощността на двигателя. Изчисленията ще се извършват по формулата: P = U * I. След умножаване получаваме числото: 40500 вата. За да го запишете в киловати, трябва да разделите резултата на хиляда.

Отговорът е. А = 145,8 MJ, P = 40,5 kW.

Задача за изчисляване на напрежението

Състояние. Готовата плоча се включва в продължение на 20 минути. Какво е напрежението в мрежата, ако при ток от 4 А работата е равна на 480 kJ?

Решението. Тъй като работата и силата на тока са известни, трябва да използвате следната формула: A = U * I * t. Тук напрежението е неизвестен фактор. Тя трябва да се изчисли като частна работа и известен множител, т.е.: U = A / (I * t).

Преди да извършите изчисления, е необходимо да конвертирате стойностите в единици SI. А именно работа в джаули и време в секунди. Те ще бъдат 480,000 J и 1200 s. Сега е необходимо да се брои всичко.

Отговорът е. Напрежението е 100 V.