Delo električnega toka: formule in naloge na temo

Kako je delo določeno električni tok je izračunana moč naprave? Ali pa je mogoče slednje izmeriti? In kako to znanje uporabiti pri reševanju problemov?

Takšna vprašanja se pojavljajo pri mnogih učencih osmih razredov, ko študirajo temo "Elektrika". Odgovoriti na njih je zelo preprosto. Ja, in ne pozabite, formula za dolgo časa ni treba. Ker so med seboj zelo podobni ali so jih že preučevali.

Prva vrednost: trenutna operacija

Najprej se morate dogovoriti o zapisu. Ker so lahko razlike v njih.

Vsak trenutni vir ustvarja električno polje, ki omogoča prosto gibanje elektronov. To pomeni, da obstaja tok. Na tej točki se pravi, da električno polje deluje. Imenuje se njen delovni tok.

Električno polje, ki ga ustvari izvor toka, je označeno z napetostjo. Vpliva na delo električnega toka, ko se premika en sam naboj. Zato se za napetost vpiše formula:

U = A / q.

Enostavno je iz nje izpeljati formulo dela:

A = U * q.

Zdaj se je treba spomniti enakosti, ki je uvedena za moč toka. Je enako razmerju med premaknjenim nabojem in časom njegovega gibanja:

I = q / t.

Zato je q = I * t. Če zamenjamo črko q v formuli za zadnji izraz, dobimo naslednjo formulo:

A = U * I * t.

To je splošna oblika enakosti, s katero se lahko izračuna delovanje električnega toka. Formula se bo nekoliko spremenila, če uporabite Ohmov zakon. V skladu z njim je napetost enaka zmnožku trenutne moči in upora. Nato velja naslednja enakost:

A = I ² * R * t.

Lahko zamenjate ne napetost, ampak tok. Je enaka posamezni U in R. Potem bo formula dela videti takole:

A = (U ² * t) / R.

Druga vrednost: trenutna moč

Splošna formula je enaka kot pri mehaniki. To je opredeljeno kot opravljeno delo na časovno enoto.

P = A / t.

To kaže, da sta delo in moč električnega toka medsebojno povezana. Da bi dobili bolj specifično enakost, boste morali zamenjati števec z uporabo splošne formule za delo. Potem postane jasno, kako določiti moč, poznavanje toka in napetosti vezja.

P = U * I.

Poleg tega je mogoče izmeriti moč. V ta namen obstaja posebna naprava, imenovana vatmeter.

Joule-Lenzov zakon

Fenomen ogrevanja z vodnikom je odkril francoski znanstvenik A. Fourcourt. To se je zgodilo leta 1880. 41 let kasneje so ga opisali angleški fizik J. P. Joel in leto kasneje potrdili izkušnje ruskega fizika E.Kh. Lenz. Z imeni zadnjih dveh znanstvenikov so začeli klicati zaznani vzorec.

Povezuje dve količini: količino toplote in delo električnega toka. Joule-Lenzov zakon navaja, da se vse delo v fiksnem prevodniku nanaša na njegovo ogrevanje. To pomeni, da je prevodnik s tokovnimi emisijami toplote enak zmnožku njegovega upora, časa in kvadra jakosti toka. Formula je enaka kot tista, ki je podana za delo:

Q = I ² * R * t.

Naloga določanja dela

Stanje Upor žarnice svetilko enaka 14 ohmom. Napetost, ki jo daje baterija, je 3,5 V. Kakšno bo trenutno delo, če bo svetilka delovala 2 minuti?

Odločitev. Ker sta napetost, upor in čas znani, je potrebno uporabiti naslednjo formulo: A = (U ² * t) / R. Samo najprej bo treba čas pretvoriti v enote SI, to je sekund. Tako v formuli ne potrebujete 2 minuti, temveč 120 sekund.

Preprosti izračuni vodijo do te trenutne obratovalne vrednosti: 105 J.

Odgovor je. Delo je enako 105 j.

Naloga določanja moči

Stanje Potrebno je ugotoviti, kakšno je delo in moč električnega toka v navitju motorja. Znano je, da je trenutna jakost v njem 90 A pri napetosti 450 V. Elektromotor ostane vključen eno uro.

Odločitev. Najprej lahko preštejete vrednost dela. Za to je uporabna naslednja formula: A = U * I * t. Prvi dve vrednosti sta podani v enotah SI, čas pa je treba ponovno pretvoriti v sekunde, to je 3600 s.

Po zamenjavi vrednosti in izvedbi enostavnih aritmetičnih operacij dobimo naslednjo vrednost za delo: 145800000 J. Bolj primerno je zapisovati v odgovor v večjih enotah. Na primer, megajoule. Da bi to dosegli, je treba rezultat deliti z milijonom. Delo je enako 145,8 MJ.

Zdaj morate izračunati moč motorja. Izračuni bomo izvedli po formuli: P = U * I. Po množenju dobimo številko: 40500 vatov. Da bi ga zapisali v kilovatih, morate rezultat razdeliti za tisoč.

Odgovor je. A = 145,8 MJ, P = 40,5 kW.

Naloga izračuna napetosti

Stanje Kuhalna plošča je priključena 20 minut. Kakšna je napetost v omrežju, če je pri toku 4 A delo enako 480 kJ?

Odločitev. Ker sta delo in trenutna jakost znana, morate uporabiti naslednjo formulo: A = U * I * t. Tu je napetost neznan faktor. Izračuna se kot zasebno delo in znani množitelj, to je: U = A / (I * t).

Pred izračunom je potrebno pretvoriti vrednosti v enote SI. Namreč, delo v joulih in čas v sekundah. To bo 480.000 J in 1.200 s. Zdaj je treba vse prešteti.

Odgovor je. Napetost je 100 V.