§ 31. Робота та потужність електричного струму

Робота електричного струму

Потужність електричного струму

Одиниці роботи, що використовуються на практиці

РОБОТА ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ. Ви вже знаєте, що електрична напруга на кінцях провідника чисельно дорівнює роботі, здійснюваній електричним полем при переміщенні по цьому провіднику електричного заряду в 1 Кл, тобто

Отже, роботу електричного поля А з переміщення електричного заряду q можна визначити як добуток перенесеного електричного заряду через поперечний переріз провідника та напруги U на кінцях провідника:

A = qU.

Скориставшись співвідношенням між силою струму /, електричним зарядом, який пройшов через поперечний переріз провідника q, і часом його проходження t (нагадаємо, q = It), можна записати вираз для обчислення роботи електричного поля:

A = IUt.

Робота електричного струму на ділянці кола дорівнює добутку сили струму, напруги на цій ділянці та часу, протягом якого виконувалася ця робота.

використовувати при розрахунках за паралельного з’єднання провідників, оскільки напруга на провідниках лишається однаковою, а формулу A = I²Rt — у разі послідовного з’єднання провідників, оскільки при цьому сила струму є однаковою.

Для того щоб визначити роботу електричного струму, необхідно визначити напругу, силу струму та час виконання роботи.

ПОТУЖНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ. Важливою характеристикою кожного електричного приладу є енергія, яка споживається ним за одиницю часу. Цю характеристику називають потужністю струму. Будь-який електричний прилад (лампа, електричний чайник, електричний двигун) розрахований на споживання певної потужності.

Потужність електричного струму — фізична величина, що дорівнює роботі електричного поля з напрямленого переміщення електричних зарядів у провіднику в одиницю часу._

Щоб знайти середню потужність електричного струму, потрібно роботу електричного струму А поділити на час її виконання t:

тобто потужність електричного струму дорівнює добутку на-пруги на кінцях провідника та сили струму в ньому:

P = IU.

Ця формула є універсальною для обчислення потужності електричного струму.

Вам відомо, що в CI одиницею потужності є ват (Вт):

З урахуванням формул, одержаних нами для обчислення роботи електричного струму, потужність струму можна також обчислити за однією з двох формул:

P = I²R_t

Ці залежності справедливі лише у випадку, коли робота струму повністю витрачається на нагрівання провідника.

Визначити потужність електричного струму можна, перемноживши покази амперметра та вольтметра, увімкнутих в електричне коло. Проте для вимірювання потужності використовують прилади, що дають можливість безпосередньо вимірювати потужність електричного струму. їх називають ватметри.

Зверніть увагу на те, що вимірюючи потужність струму визначають фактичну потужність споживача. Потужність, зазначену в паспорті електричного приладу або безпосередньо на приладі, називають номінальною потужністю. Крім номінальної потужності на приладах можуть вказувати номінальні значення напруги, на яку розрахований цей прилад. Проте напруга в мережі може відрізнятися від номінального значення, тоді, відповідно, зміняться й сила струму та його потужність. Отже, значення фактичної та номінальної потужностей споживача можуть відрізнятися.

ОДИНИЦІ POBOl¹H, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ НА ПРАКТИЦІ. У паспортах приймачів електричного струму зазвичай вказують потужність струму в них. Знаючи потужність електричного струму та час виконання роботи доволі легко визначити роботу, що виконується струмом за певний проміжок часу, скориставшись формулою: A = Pt.

Оскільки під час споживання електроенергії електричний струм виконує роботу впродовж значного часу і може становити декілька годин і навіть діб, вимірювати роботу електричного струму в джоулях доволі незручно. На практиці для вимірювання роботи струму широко використовується позасистемна одиниця — кіловат-година (кВт · год):

1 кВт · год = 3,6 · IO⁶ Дж.

Головне в цьому параграфі_

Робота електричного струму на ділянці кола дорівнює добутку сили струму, напруги на цій ділянці та часу, протягом якого виконувалася ця робота:

Потужність електричного струму — фізична величина, що дорівнює роботі електричного поля в одиницю часу з напрямленого переміщення електричних зарядів у провіднику.

Потужність струму можна також обчислити за однією з формул:

На практиці для вимірювання роботи струму широко використовується

позасистемна одиниця — кіловат-година (кВт · год):

1 кВт · год = 3,6 · 10⁶ Дж.

Запитання для самоперевірки_

1.    Що називають роботою електричного струму?

2.    За якою формулою обчислюється робота електричного струму?

3.    Що називають потужністю струму?

4.    Як можна обчислити потужність?

5.    Запишіть формули для обчислення потужності та вкажіть, коли якою формулою зручніше користуватися.

6.    Що приймають за одиницю потужності?

7.    Які одиниці роботи використовують на практиці?

Вправа до § 31

1п. Два трамваї з однаковими електродвигунами рухаються один із більшою, другий з меншою швидкістю. Який з них споживає більшу потужність електричного струму, якщо вважати, що опір руху в обох випадках однаковий?

2п. Протягом години у квартирі працювали дві електричні лампи: одна потужністю 75 Bt₁ друга 40 В. Порівняйте витрати електроенергії в цих лампах.

Зс. Приміщення освітлено 8 електричними лампочками, з’єднаними паралельно й увімкненими в мережу з напругою 220 В. Як зміниться витрата електроенергії в мережі, якщо кількість ламп збільшити до 10?

4с. Дві лампи, розраховані на однакову потужність, працюють від різних джерел напруги: одна від 220 В, друга 127 В. Яка з ламп має більший електричний опір? Порівняйте силу струму в лампах.

5д. Розрахуйте витрату енергії електричною лампою, яку ввімкнули на 10 хв у мережу напругою 220 В, якщо сила струму в ламп становить 0,5 А.

6д. Потужність електродвигуна 3 кВт, сила струму 12 А. Визначте напругу на затискувачах електродвигуна.

7в. Підйомний кран рівномірно піднімає вантаж масою 285 кг зі швидкістю 20 м/хв. Сила струму в електродвигуні, розрахованому на 380 В, 5 А. Визначте ККД крана.

8в. Розгляньте уважно написи на електричній лампі розжарювання та визначте за ними опір лампи в робочому стані. Вважаючи, що діаметр вольфрамового дроту становить 0,08 мм, обчисліть його довжину.

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Головко