Меню

Как определить мощность тока физика 8 класс



§ 51. Мощность электрического тока

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

чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время:

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,

Работа электрического тока равна произведению напряжения на силу тока и на время:

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

мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока

Из этой формулы можно определить, что

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.

Мощность, потребляемая некоторыми приборами и устройствами

Вопросы

1. Что называют мощностью?
2. Как рассчитать мощность?
3. Как выражается мощность электрического тока через напряжение и силу тока?
4. Что принимают за единицу мощности?
5. Как выражается единица мощности через единицы напряжения и силы тока?
6. Какие единицы мощности используют в практике?

Упражнение 35

1. В цепь с напряжением 127 В включена электрическая лампа, сила тока в которой 0,6 А. Найдите мощность тока в лампе.

2. Электроплитка рассчитана на напряжение 220 В и силу тока 3 А. Определите мощность тока в плитке.

3. Пользуясь рисунком на с. 146, вычислите, какую работу совершает за 1 ч электрический ток в лампе карманного фонаря, осветительной лампе мощностью 200 Вт, в лампе звезды башни Кремля.

4. Рассмотрите один-два электроприбора, используемые в квартире. Найдите по паспорту приборов их мощность. Определите работу тока в них за 10 мин.

Источник

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

1. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу, и электрическая энергия превращается в другие виды энергии: во внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля и пр.

Как было показано, напряжение ​ \( (U) \) ​ на участке цепи равно отношению работы ​ \( (F) \) ​, совершаемой при перемещении электрического заряда ​ \( (q) \) ​ на этом участке, к заряду: ​ \( U=A/q \) ​. Отсюда ​ \( A=qU \) ​. Поскольку заряд равен произведению силы тока ​ \( (I) \) ​ и времени ​ \( (t) \) ​ ​ \( q=It \) ​, то ​ \( A=IUt \) ​, т.е. работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.

Единицей работы является джоуль (1 Дж). Эту единицу можно выразить через электрические единицы:

​ \( [A] \) ​= 1 Дж = 1 В · 1 А · 1 с

Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы, однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии.

Читайте также:  Микроволновая печь супра мощность

Если нужно найти работу тока, но при этом сила тока или напряжение неизвестны, то можно воспользоваться законом Ома, выразить неизвестные величины и рассчитать работу по формулам: ​ \( A=\fract \) ​ или ​ \( A=I^2Rt \) ​.

2. Мощность электрического тока равна отношению работы ко времени, за которое она совершена: ​ \( P=A/t \) ​ или ​ \( P=IUt/t \) ​; ​ \( P=IU \) ​, т.е. мощность электрического тока равна произведению напряжения и силы тока в цепи.

Единицей мощности является ватт (1 Вт): ​ \( [P]=[I]\cdot[U] \) ​; ​ \( [P] \) ​ = 1 А · 1 В = 1 Вт.

Используя закон Ома, можно получить другие формулы для расчета мощности тока: ​ \( P=\frac;P=I^2R \) ​.

Значение мощности электрического тока в проводнике можно определить с помощью амперметра и вольтметра, измерив соответственно силу тока и напряжение. Можно для измерения мощности использовать специальный прибор, называемый ваттметром, в котором объединены амперметр и вольтметр.

3. При прохождении электрического тока по проводнику он нагревается. Это происходит потому, что перемещающиеся под действием электрического поля свободные электроны в металлах и ионы в растворах электролитов сталкиваются с молекулами или атомами проводников и передают им свою энергию. Таким образом, при совершении током работы увеличивается внутренняя энергия проводника, в нём выделяется некоторое количество теплоты, равное работе тока, и проводник нагревается: ​ \( Q=A \) ​ или ​ \( Q=IUt \) ​. Учитывая, что ​ \( U=IR \) ​, ​ \( Q=I^2Rt \) ​.

Количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока но проводнику, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

Этот закон называют законом Джоуля-Ленца.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Силу тока в проводнике увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в нём за единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

2. Длину спирали электроплитки уменьшили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в спирали за единицу времени, при неизменном напряжении сети?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

3. Сопротивления резистор ​ \( R_1 \) ​ в четыре раза меньше сопротивления резистора ​ \( R_2 \) ​. Работа тока в резисторе 2

1) в 4 раза больше, чем в резисторе 1
2) в 16 раз больше, чем в резисторе 1
3) в 4 раза меньше, чем в резисторе 1
4) в 16 раз меньше, чем в резисторе 1

4. Сопротивление резистора ​ \( R_1 \) ​ в 3 раза больше сопротивления резистора ​ \( R_2 \) ​. Количество теплоты, которое выделится в резисторе 1

1) в 3 раза больше, чем в резисторе 2
2) в 9 раз больше, чем в резисторе 2
3) в 3 раза меньше, чем в резисторе 2
4) в 9 раз меньше, чем в резисторе 2

5. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединенных последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

1) проволоку заменить на более тонкую железную
2) уменьшить длину проволоки
3) поменять местами проволоку и лампочку
4) железную проволоку заменить на нихромовую

Читайте также:  Как посчитать мощность регистра отопления

6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения напряжения на концах двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ​ \( A_1 \) ​ и ​ \( A_2 \) ​ в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​ \( A_1=A_2 \) ​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

7. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока \( A_1 \) ​ и ​ \( A_2 \) в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​ \( A_1=A_2 \) ​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

8. Если в люстре для освещения помещения использовать лампы мощностью 60 и 100 Вт, то

А. Большая сила тока будет в лампе мощностью 100 Вт.
Б. Большее сопротивление имеет лампа мощностью 60 Вт.

Верным(-и) является(-ются) утверждение(-я)

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

9. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

1) 36 А
2) 6 А
3) 2,16 А
4) 1,5 А

10. Электрическая плитка при силе тока 5 А потребляет 1000 кДж энергии. Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если её сопротивление 20 Ом?

1) 10000 с
2) 2000 с
3) 10 с
4) 2 с

11. Никелиновую спираль электроплитки заменили на нихромовую такой же длины и площади поперечного сечения. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при включении плитки в электрическую сеть. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) электрическое сопротивление спирали
Б) сила электрического тока в спирали
B) мощность электрического тока, потребляемая плиткой

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

12. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) работа тока
Б) сила тока
B) мощность тока

Часть 2

13. Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?

Источник

Мощность электрического тока

Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока». Как вычислить мощность электрического тока. Как зависит мощность электроприборов от способа их включения в цепь.

Мощность электрического тока

В обыденной жизни нередко нам приходится менять электрические лампочки в люстрах или настольных лампах. При этом возникает вопрос: какую лампочку выбрать? Как известно, лампочки различаются не только по своему внешнему виду и устройству, но и по такому важному параметру, как мощность.

МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Действие тока характеризуется не только работой, но и мощностью. Из курса физики 7 класса вы знаете, что мощность равна отношению совершённой работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. Мощность в механике принято обозначать буквой N, электрическая мощность обозначается буквой Р. По аналогии с механикой электрическая мощность — это физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы электрическим током: P = A/t

Но работа тока равна произведению напряжения на силу тока и на время его протекания: А = Ult. Поэтому мощность тока равна:

Читайте также:  Мощность беспроводной зарядки для айфона

Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока в цепи:

Р = UI. (1)

ЕДИНИЦЫ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

За единицу мощности принят ватт (1 Вт): 1 Вт = 1 В • 1 А.

Зная мощность электрического тока, легко определить работу тока за заданный промежуток времени: А = Pt.

Единицей работы электрического тока является джоуль (1 Дж): 1 Дж = 1 Вт • 1 с.

Эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как работа тока совершается в течение длительного времени (несколько часов и более). Поэтому часто используется внесистемная единица работы: ватт-час (Вт • ч) или киловатт-час (кВт • ч):

ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ ОТ СПОСОБА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТОКА

Мы знаем, что для настольной лампы чаще всего используются лампочки 25—60 Вт, поскольку они дают достаточно света при включении в сеть, а лампы мощностью 150—200 Вт используют для освещения больших пространств, подъездов, улиц.

Однако всегда ли лампочка большей мощности будет гореть ярче лампы, имеющей меньшую мощность? Для ответа на поставленный вопрос решим следующую задачу. Пусть имеются две лампочки, рассчитанные на напряжение не больше чем 6 В, но различающиеся по мощности (одна лампочка имеет мощность 3 Вт, а другая — 1,8 Вт). Какая из ламп будет гореть более ярко при их включении в цепь двумя способами — параллельно и последовательно? Напряжение источника тока в цепи равно в обоих случаях 6 В.

Обозначим мощность первой лампочки (номинальная мощность) Р1ном = 3 Вт, а мощность второй лампочки P2ном = 1,8 Вт. Чем объяснить, что лампочка в 1,8 Вт при последовательном соединение горит ярче лампы в 3 Вт?

Из формулы (1) с учётом закона Ома нетрудно получить другое выражение для мощности:

Р = U2/R (2)

Из формулы (2) находим сопротивление каждой лампочки: R1 = 12 Ом, R2 = 20 Ом. При последовательном соединении ламп сила тока, протекающего через них, одинакова: I1 = I2 = I. Поэтому тепловая мощность каждой лампы будет отличной от номинальной: Р1 = l 2 R1, Р2 = l 2 R2.

Поскольку R2 > R1 то Р2 > Р1, т. е. лампа, рассчитанная на мощность 1,8 Вт, будет гореть ярче, чем лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт.

При параллельном соединении ламп наблюдается другая картина. В этом случае напряжение на каждой из ламп одинаково: U1 = U2 = U. При этом расчёт мощности нужно проводить по формуле (2). Отсюда следует, что лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт, будет гореть ярче лампы, рассчитанной на мощность 1,8 Вт.

Атмосферные электрические заряды (молнии) могут иметь напряжение до 1 миллиарда вольт, а сила тока молнии может достигать 200 тысяч ампер. Время существования молнии оценивается от 0,1 до 1 с. Температура достигает б—10 тысяч градусов Цельсия.

Несложно посчитать, что мощность молнии при таких условиях равна 200 ГВт, а выделяемая энергия составляет около 200 ГДж.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока».

Источник

Как определить мощность тока физика 8 класс



Мощность электрического тока

Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока». Как вычислить мощность электрического тока. Как зависит мощность электроприборов от способа их включения в цепь.

Мощность электрического тока

В обыденной жизни нередко нам приходится менять электрические лампочки в люстрах или настольных лампах. При этом возникает вопрос: какую лампочку выбрать? Как известно, лампочки различаются не только по своему внешнему виду и устройству, но и по такому важному параметру, как мощность.

МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Действие тока характеризуется не только работой, но и мощностью. Из курса физики 7 класса вы знаете, что мощность равна отношению совершённой работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. Мощность в механике принято обозначать буквой N, электрическая мощность обозначается буквой Р. По аналогии с механикой электрическая мощность — это физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы электрическим током: P = A/t

Но работа тока равна произведению напряжения на силу тока и на время его протекания: А = Ult. Поэтому мощность тока равна:

Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока в цепи:

Р = UI. (1)

ЕДИНИЦЫ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

За единицу мощности принят ватт (1 Вт): 1 Вт = 1 В • 1 А.

Зная мощность электрического тока, легко определить работу тока за заданный промежуток времени: А = Pt.

Единицей работы электрического тока является джоуль (1 Дж): 1 Дж = 1 Вт • 1 с.

Эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как работа тока совершается в течение длительного времени (несколько часов и более). Поэтому часто используется внесистемная единица работы: ватт-час (Вт • ч) или киловатт-час (кВт • ч):

ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ ОТ СПОСОБА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТОКА

Мы знаем, что для настольной лампы чаще всего используются лампочки 25—60 Вт, поскольку они дают достаточно света при включении в сеть, а лампы мощностью 150—200 Вт используют для освещения больших пространств, подъездов, улиц.

Однако всегда ли лампочка большей мощности будет гореть ярче лампы, имеющей меньшую мощность? Для ответа на поставленный вопрос решим следующую задачу. Пусть имеются две лампочки, рассчитанные на напряжение не больше чем 6 В, но различающиеся по мощности (одна лампочка имеет мощность 3 Вт, а другая — 1,8 Вт). Какая из ламп будет гореть более ярко при их включении в цепь двумя способами — параллельно и последовательно? Напряжение источника тока в цепи равно в обоих случаях 6 В.

Читайте также:  Как регулировать мощность электронной сигареты

Обозначим мощность первой лампочки (номинальная мощность) Р1ном = 3 Вт, а мощность второй лампочки P2ном = 1,8 Вт. Чем объяснить, что лампочка в 1,8 Вт при последовательном соединение горит ярче лампы в 3 Вт?

Из формулы (1) с учётом закона Ома нетрудно получить другое выражение для мощности:

Р = U2/R (2)

Из формулы (2) находим сопротивление каждой лампочки: R1 = 12 Ом, R2 = 20 Ом. При последовательном соединении ламп сила тока, протекающего через них, одинакова: I1 = I2 = I. Поэтому тепловая мощность каждой лампы будет отличной от номинальной: Р1 = l 2 R1, Р2 = l 2 R2.

Поскольку R2 > R1 то Р2 > Р1, т. е. лампа, рассчитанная на мощность 1,8 Вт, будет гореть ярче, чем лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт.

При параллельном соединении ламп наблюдается другая картина. В этом случае напряжение на каждой из ламп одинаково: U1 = U2 = U. При этом расчёт мощности нужно проводить по формуле (2). Отсюда следует, что лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт, будет гореть ярче лампы, рассчитанной на мощность 1,8 Вт.

Атмосферные электрические заряды (молнии) могут иметь напряжение до 1 миллиарда вольт, а сила тока молнии может достигать 200 тысяч ампер. Время существования молнии оценивается от 0,1 до 1 с. Температура достигает б—10 тысяч градусов Цельсия.

Несложно посчитать, что мощность молнии при таких условиях равна 200 ГВт, а выделяемая энергия составляет около 200 ГДж.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока».

Источник

Мощность электрического тока

Урок 50. Физика 8 класс

Конспект урока «Мощность электрического тока»

Мощность — это физическая величина, которая показывает работу, совершенную в единицу времени:

Соответственно, мощность электрического тока можно найти, поделив работу электрического тока на время, за которое эта работа была совершена:

Сразу следует сделать важно уточнение: так можно вычислить среднюю мощность тока, поскольку, если напряжение и сила тока меняются, то будет меняться и работа, совершенная в тот или иной промежуток времени.

Опять же, исходя из закона Ома, мы можем получить ещё два эквивалентных выражения для расчета мощности:

Единицей измерения мощности является ватт:

Читайте также:  Мощность беспроводной зарядки для айфона

Поскольку работа измеряется в джоулях, а время — в секундах, то

Мы уже говорили о том, что в быту чаще всего используется параллельное подключение к сети. Поэтому, мощность в большей степени будет зависеть от силы тока, на которую рассчитан тот или иной прибор. Когда мы покупаем лампочку в магазине, на упаковке часто написано 60 ватт, 75 ватт, 100 ватт и так далее. Поскольку напряжение постоянно, по разным лампочкам проходит разный ток. Например, в сорокаваттной лампочке ток составляет менее 200 мА, а вот через стоваттную лампочку проходит ток чуть более 450 мА. Такая лампочка будет светить в два с половиной раза ярче, но и потреблять больше энергии.

Давайте рассмотрим несколько примеров из жизни, когда нам могут быть полезны знания о мощности. Например, дом подключен к автономной подстанции, напряжение на которой составляет 110 В вместо 220 В. Тогда во сколько раз менее ярко там будут гореть лампочки?

Этот вопрос кажется простым, но нам нужно быть внимательными. Исходя из формулы, мощность находится в линейной зависимости от напряжения. Поскольку 110 В это вдвое меньше, чем 220 В, лампочки будут иметь мощность вдвое меньше и, следовательно, будут гореть вдвое тусклее. Но ведь у нас есть и другая формула. Если мы используем её, то получим другой результат. Исходя из этой формулы, лампочки будут гореть в четыре раза тусклее.

Это противоречие возникло из-за того, что мы сделали не совсем правильный вывод в начале решения. Мы уже говорили, что сопротивление — это характеристика того или иного предмета, и никакое напряжение или сила тока на него повлиять не может. Поэтому, следовало учесть, что при уменьшении напряжения вдвое, вдвое уменьшится и сила тока.

Как только мы учли этот факт, наши результаты, вычисленные первым и вторым способом, совпали. Конечно же, при правильном вычислении эти результаты не могут не совпадать, поскольку реально происходящий процесс не может зависеть от того, какую формулу мы используем.

Приведем ещё один интересный пример. Допустим, вы хотите купить обогреватель, и пришли в магазин. Один обогреватель стоит 3600 рублей, а другой — 1800 рублей. Вы видите, что более дорогой обогреватель рассчитан на 10 А, а более дешевый — на 4 А. Как вы думаете, что лучше купить: один дорогой обогреватель, или два дешевых?

Читайте также:  Как прибавить мощности оке

Итак, мы видим, что дорогой обогреватель стоит ровно столько же, сколько два дешевых. Значит, наш выбор должен быть основан только на технических характеристиках обогревателей. Начнем с того, что обогреватель нам нужен, чтобы нагреть воздух в комнате до определенной температуры. Как только мы чувствуем, что достигнутая температура для нас комфортна, мы выключаем обогреватель. Как мы помним, на нагревание одного и того же вещества той же массы на одинаковое количество градусов, требуется одно и то же количество энергии. Следовательно, независимо от мощности, обогреватели потребят одно и то же количество энергии из сети. Значит, сэкономить на потреблении электроэнергии не удастся. От мощности будет зависеть скорость нагревания.

Значит, дорогой обогреватель нагреет комнату быстрее, чем два дешевых. С другой стороны, купив два дешевых обогревателя, вы будете располагать двумя уровнями мощности. Это полезно, например, если вы планируете оставить обогреватель включенным на ночь. Слишком мощный обогреватель за 5-6 часов может легко перегреть комнату так, что придется проснуться и выключить его. Менее мощный же обогреватель будет плавно нагревать комнату, а если вы чувствуете, что его мощности недостаточно, то ничто не мешает вам включить второй обогреватель. Кроме того, эти обогреватели можно распределять по комнатам (или по углам комнаты) для более равномерного нагрева. В конце концов, два обогревателя просто более надежны, т.к. при поломке одного из них, у вас останется другой. Его мощности, возможно, будет не хватать, но, тем не менее, это лучше, остаться вообще без обогрева.

Конечно, в данном вопросе не может быть однозначного ответа. Однако, с помощью подобных рассуждений и расчетов, каждый может взвесить все плюсы и минусы и, исходя из них, сделать свой выбор.

И последняя занимательная задачка. Чтобы обеспечить электроэнергией объект, находящийся в километре от станции, станция каждый час должна передавать 15 ТДж электрической энергии через высоковольтный кабель, под напряжением 5 киловольт. Какой толщины должен быть такой кабель, если он сделан из меди?

Источник