Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Работа электрических сил формула

Работа электрических сил формула. Работа электрического тока: общая характеристика, формула, практическое значение

Рассчитывается мощность прибора? А может быть, последнюю можно измерить? И как применить полученные знания при решении задач?

Такие вопросы возникают у многих восьмиклассников при изучении темы «Электричество». Ответить на них достаточно просто. Да и запоминать формулы долго не придется. Потому что они очень похожи друг на друга или используют уже изученные раньше.

Первая величина: работа тока

Сначала требуется договориться об обозначениях. Потому что в них могут быть различия.

Каждый создает электрическое поле, которое заставляет двигаться свободные электроны. То есть возникает ток. В этот момент говорят, что электрическое поле совершает работу. Именно ее принято называть работой тока.

Электрическое поле, создаваемое источником тока, характеризуется напряжением. Оно влияет на то, какая работа электрического тока совершается при перемещении единичного заряда. Поэтому вводится формула для напряжения:

Из нее легко вывести формулу работы:

Теперь стоит вспомнить равенство, которое вводится для силы тока. Она равна отношению перемещаемого заряда ко времени его движения:

Отсюда q = I * t. Заменив букву q в формуле для работы последним выражением, получаем такую формулу:

Это общий вид равенства, по которому может быть вычислена работа электрического тока. Формула несколько изменится, если применить закон Ома. По нему напряжение равно произведению силы тока на сопротивление. Тогда верным будет такое равенство:

Можно заменить не напряжение, а силу тока. Оно равно частному U и R. Тогда формула работы станет выглядеть так:

Вторая величина: мощность тока

Общая формула для нее такая же, как в механике. То есть определяется как работа, совершенная за единицу времени.

Отсюда видно, что работа и мощность электрического тока взаимосвязаны. Чтобы получить более конкретное равенство, потребуется заменить числитель, воспользовавшись общей формулой для работы. Тогда становится понятно, как определить мощность, зная силу тока и напряжение цепи.

К тому же мощность может быть измерена. Для этой цели существует специальный прибор, который называется ваттметром.

Закон Джоуля-Ленца

Явление нагрева проводника было обнаружено французским ученым А. Фуркуа. Произошло это еще в 1880 году. 41 год спустя оно было описано английским физиком Дж. П. Джоулем и через год подтверждено на опыте русским физиком Э.Х. Ленцем. Именно по фамилиям двух последних ученых стали называть обнаруженную закономерность.

В ней связаны две величины: количество теплоты и работа электрического тока. Закон Джоуля-Ленца утверждает, что вся работа в неподвижном проводнике идет на его нагревание. То есть проводник с током выделяет количество теплоты, равное произведению его сопротивления, времени и квадрата силы тока. Формула выглядит так же, как одна из тех, которые приведены для работы:

Задача на определение работы

Условие . Сопротивление лампочки карманного фонарика равно 14 Ом. Напряжение, которое дает батарейка, составляет 3,5 В. Чему будет равна работа тока, если фонарик работал 2 минуты?

Решение. Поскольку известны напряжение, сопротивление и время, то необходимо воспользоваться такой формулой: А = (U 2 * t)/R. Только сначала потребуется перевести время в единицы СИ, то есть секунды. Таким образом, в формулу нужно подставлять не 2 минуты, а 120 секунд.

Простые расчеты приводят к такому значению работы тока: 105 Дж.

Ответ. Работа равна 105 Дж.

Читайте так же:
Тепловыделение проводника с током

Задача на определение мощности

Условие . Необходимо определить, чему равны работа и мощность электрического тока в обмотке электродвигателя. Известно, что сила тока в нем имеет значение 90 А при напряжении 450 В. Включенным электродвигатель остается на протяжении одного часа.

После подстановки значений и выполнения простых арифметических действий получается такое значение для работы: 145800000 Дж. Записать его в ответе удобнее в более крупных единицах. Например, мегаджоулях. Для этого результат нужно разделить на миллион. Работа оказывается равной 145,8 МДж.

Теперь нужно вычислить мощность электродвигателя. Расчеты будут выполняться по формуле: Р = U * I. После умножения получится число: 40500 Вт. Для того чтобы записать его в киловаттах, потребуется разделить результат на тысячу.

Ответ. А = 145,8 МДж, Р = 40,5 кВт.

Задача на вычисление напряжения

Условие. Электроплитка включена в сеть в течение 20 минут. Каково напряжение в сети, если при силе тока в 4 А работа оказывается равной 480 кДж?

Решение. Поскольку известны работа и сила тока, нужно использовать такую формулу: А = U * I * t. Здесь напряжение — неизвестный множитель. Его необходимо вычислить, как частное произведения и известного множителя, то есть: U = А /(I * t).

До проведения расчетов нужно перевести величины в единицы СИ. А именно, работу в Джоули и время в секунды. Это будут 480000 Дж и 1200 с. Теперь осталось все сосчитать.

Ответ. Напряжение равно 100 В.

У каждого из нас дома есть счетчик, по показаниям которого мы ежемесячно платим за электричество. Мы оплачиваем какое-то количество киловатт-часов. Что же такое эти киловатт-часы? За что конкретно мы платим? Разберемся:)

Мы используем электричество с определенными целями. Электрический ток выполняет какую-то работу, вследствие этого и функционируют наши электроприборы. Что же такое – работа электрического тока? Известно, что работа тока по перемещению электрического заряда на некотором отрезке цепи равна численно напряжению на этом участке. Если же заряд будет отличаться, например, в большую сторону, то и работа, соответственно, будет совершена большая.

Работа тока на участке цепи: формула

Итак, мы приходим к тому, что работа тока равна произведению напряжения на участке электрической цепи на величину заряда. Заряд же, как известно, можно найти произведением силы тока на время прохождения тока. Итак, получаем формулу для определения работы тока:

A=Uq , q=It , получаем A=UIt ;

где A — работа, U- напряжение, I — сила тока, q — заряд, t — время.

Измеряется работа тока в джоулях (1 Дж). 1 Дж = 1 В * 1 А * 1 с. То есть, чтобы измерить работу, которую совершил ток, нам нужны три прибора: амперметр , вольтметр и часы. Счетчики электроэнергии, которые стоят в квартирах, как бы сочетают в себе все эти вышеперечисленные приборы в одном. Они измеряют работу, совершенную током. Работа тока в нашей квартире – это энергия, которую он израсходовал на всех включенных в сеть квартиры приборах. Это и есть то, за что мы платим. Однако, мы платим не за джоули, а за киловатт-часы. Откуда возникают эти единицы?

Мощность электрического тока

Чтобы разобраться с этим вопросом, надо рассмотреть еще одно понятие — мощность электрического тока. Мощность тока – это работа тока, совершенная в единицу времени. То есть, мощность можно найти, разделив работу на время. А работа, как мы уже знаем – это произведение силы тока на напряжение и на время. Таким образом, время сократится, и мы получим произведение силы тока на напряжение. Для мощности тока формула будет иметь следующий вид:

Читайте так же:
Тепловое свойства тока в промышленности

P=A/t , A=UIt , получаем P=UIt/t , то есть P=UI ;

где P — мощность тока. Мощность измеряется в ваттах (1 Вт). Применяют кратные величины – киловатты, мегаватты.

Работа и мощность электрического тока связаны теснейшим образом. Фактически, работа – это мощность тока в каждый момент времени, взятая за определенный промежуток времени. Именно поэтому счетчики в квартирах измеряют работу тока не в джоулях, а в киловатт-часах. Просто величина мощности в 1 ватт – это очень небольшая мощность, и если бы мы платили за ватты-в-секунду, мы бы оплачивали десятки и сотни тысяч таких единиц. Для упрощения расчетов и приняли единицу «киловатт-час».

Способность тела производить работу называется энергией тела . Таким образом, мерой количества энергии является работа. Энергия тела тем больше, чем большую работу может произвести это тело при своем движении. Энергия не исчезает, а переходит из одной формы в другую. Например, в генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую энергию, а в двигателе – электрическая в механическую. Однако не вся энергия является полезной, т.е. часть ее расходуется на преодоление внутреннего сопротивления источника и проводов.

Работа электрического тока численно равна произведению напряжения, силы тока в цепи и времени его прохождения. Единица измерения – Джоуль.

Для измерения работы или энергии электрического тока используется электроизмерительный прибор − счетчик электрической энергии.

Электрическая энергия помимо джоулей измеряется в ватт-часах или киловатт-часах :

1 Вт·ч = 3 600 Дж, 1 кВт·ч = 1 000 Вт·ч.

Мощность электрического тока – это работа, производимая (или потребляемая) в единицу времени. Единица измерения – Ватт.

Для измерения мощности электрического тока используется электроизмерительный прибор − ваттметр.

Кратными единицами измерения мощности являются киловатт или мегаватт:

1 кВт = 1 000 Вт, 1 МВт = 1 000 000 Вт.

В табл. 1 приведена мощность ряда устройств.

Формула для количества теплоты электрического тока

Единое национальное тестирование

История Казахстана

Онлайн тесты и шпаргалки по истории Казахстана

Всемирная история

Онлайн тесты и шпаргалки по Всемирной истории.

Математика

Онлайн тесты и шпаргалки по математике.

Химия

Онлайн тесты и шпаргалки по химии.

Физика

Онлайн тесты и шпаргалки по физике.

Биология

Онлайн тесты и шпаргалки по биологии.

География

Онлайн тесты и шпаргалки по географии.

Русский язык

Онлайн тесты и шпаргалки по русскому языку.

Готовые работы

ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ

Многое уже позади и теперь ты — выпускник, если, конечно, вовремя напишешь дипломную работу. Но жизнь — такая штука, что только сейчас тебе становится понятно, что, перестав быть студентом, ты потеряешь все студенческие радости, многие из которых, ты так и не попробовал, всё откладывая и откладывая на потом. И теперь, вместо того, чтобы навёрстывать упущенное, ты корпишь над дипломной работой? Есть отличный выход: скачать нужную тебе дипломную работу с нашего сайта — и у тебя мигом появится масса свободного времени!
Дипломные работы успешно защищены в ведущих Университетах РК.
Стоимость работы от 20 000 тенге

Читайте так же:
Перевод тока в тепло
КУРСОВЫЕ РАБОТЫ

Курсовой проект — это первая серьезная практическая работа. Именно с написания курсовой начинается подготовка к разработке дипломных проектов. Если студент научиться правильно излагать содержание темы в курсовом проекте и грамотно его оформлять, то в последующем у него не возникнет проблем ни с написанием отчетов, ни с составлением дипломных работ, ни с выполнением других практических заданий. Чтобы оказать помощь студентам в написании этого типа студенческой работы и разъяснить возникающие по ходу ее составления вопросы, собственно говоря, и был создан данный информационный раздел.
Стоимость работы от 2 500 тенге

МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В настоящее время в высших учебных заведениях Казахстана и стран СНГ очень распространена ступень высшего профессионального образования, которая следует после бакалавриата — магистратура. В магистратуре обучаются с целью получения диплома магистра, признаваемого в большинстве стран мира больше, чем диплом бакалавра, а также признаётся зарубежными работодателями. Итогом обучения в магистратуре является защита магистерской диссертации.
Мы предоставим Вам актуальный аналитический и текстовый материал, в стоимость включены 2 научные статьи и автореферат.
Стоимость работы от 35 000 тенге

ОТЧЕТЫ ПО ПРАКТИКЕ

После прохождения любого типа студенческой практики (учебной, производственной, преддипломной) требуется составить отчёт. Этот документ будет подтверждением практической работы студента и основой формирования оценки за практику. Обычно, чтобы составить отчёт по практике, требуется собрать и проанализировать информацию о предприятии, рассмотреть структуру и распорядок работы организации, в которой проходится практика, составить календарный план и описать свою практическую деятельность.
Мы поможет написать отчёт о прохождении практики с учетом специфики деятельности конкретного предприятия.

Мой конспект — конспекты, шпаргалки, лекции

Наши партнеры

Закон Джоуля-Ленца

Если единственным действием тока является тепловая, то, согласно закону сохранения энергии, количество теплоты, выделившейся в проводнике, численно равна работе тока: Q = A. Следовательно, Q = IUt.

Используя закон Ома для участка цепи, можно записать три эквивалентные формулы для количества теплоты, выделившейся в проводнике с током.

Закон, определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник с током в окружающую среду, был установлен экспериментально английским ученым Д. Джоулем и российским ученым Э. X. Ленцем:

? количество теплоты, выделившейся в проводнике, равна произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и время прохождения тока.

Формулы image40 и для количества теплоты, выделившейся в проводнике, могут показаться противоречивыми: согласно первой из них количество теплоты прямо пропорциональна сопротивлению проводника, а согласно второй — обратно пропорциональная.

Чтобы разобраться в этом, сравним количества теплоты, которая выделяется в двух проводниках при их последовательного и параллельного соединения.

Если проводники соединены последовательно, сила тока в них одинакова: И1 = И2 = И. Поэтому для сравнения количества теплоты, выделяемого в проводниках, удобнее пользоваться формулой.

? Таким образом, при последовательном соединение проводников большее количество теплоты выделяется в проводнике, обладает большим сопротивлением.

Если проводники соединены параллельно, напряжение на их концах одинакова: U1 = U2 = U. Поэтому для сравнения количества теплоты, выделяемого в проводниках, удобнее пользоваться формулой.

? Таким образом, за параллельного соединения проводников большее количество теплоты выделяется в проводнике, имеет меньшее сопротивление.

Если на участке цепи, в котором течет ток, не происходит механическая работа и не происходят химические реакции, то работа электрического тока приводит только к нагреванию проводника. Нагретый проводник путем теплопередачи отдает полученную энергию окружающим телам. Следовательно, в этом случае в соответствии с законом сохранения энергии количество выделяемой теплоты Q должна равняться работе A тока: Q = A.

Читайте так же:
Действие электрического тока тепловое магнитное химическое таблица

Поскольку A = UIt, а U = IR, получаем: Q = I2Rt. Последняя формула является математическим записью закона Джоуля — Ленца:

Количество теплоты, выделившейся в проводнике, равна произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и время прохождения тока.

Формуле Q = I2Rt для вычисления количества теплоты, выделяющейся в процессе прохождения тока на участке цепи, можно пользоваться всегда. А вот другими модификациями этой формулы — пользуются только в том случае, когда вся электрическая энергия идет на нагревание.

Похожие материалы:

  1. Работа и мощность электрического тока
  2. Первый закон термодинамики
  3. Сила тока
  4. Правило Ленца
  5. Закон Ома для полной цепи

Вы устали искать подходящие конспекты, лекции и семинары? Тогда Вы попали на самый полезный сайт в этой отрасли! У нас собраны лучшие методические учебные материалы по всем направлениям обучения: география, биология, физика, химия, история, философия, психология, экономика, политология и др. Желаем Вам самых высоких оценок иуспешного сдания зачетов и экзаменов. Успехов!

Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца.

Представлена презетация урока, разработка урока, критерии самооценки деятельности учащихся, раздаточный материал для урока. Разработка урока представлена в соответствии с требованиями ФГОС ООО и психологическими особенностями учащихся 8 класса.Новые знания на уроке строятся на основе теоретических, практических результатов освония основной образовательной программы по физике 8 класса.Раздаточный материал включает мини лабораторную работу, которая рассчитана на 10-12 минут выполнения. После выполнения работы учащимся необходимо представить свои результаты одноклассникам, произвести анализ и обобщение полученных данных. Практическое задание позволяет получить более качественный результат усвоения темы «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца». На уроке планируется выполнить самооценку, взаимопроверку, рефлексию и подвести итого урока.

Просмотр содержимого документа
«8 класс_ Закон Джоуля-Ленца»

Тема урока: закон Джоуля — Ленца.

Цель урока: сформировать знания о законе Джоуля — Ленца.

Метапредметные результаты: применяет алгоритм познавательного действия «подведение объекта под понятие».

Личностные результаты: готовность и способность вести диалог с другими детьми при формулировке алгоритма «подведения объекта под понятие».

Предметные результаты: сформированы знания о величине «давление».

1) Формулирование темы и цели урока::

— формулирование проблемы и темы урока на основе представленного оборудования;

Продолжаем изучать электрические явления, и предлагаю вам рассмотреть различные электрические приборы и найти лишний.

— возникают сложности с выделение основания для выбора (электронагревательный прибор);

— на столе горит лампа;

— «почему процесс горения лампы с точки зрения физики возможен?»;

— «если оставить светиться лампу на некоторый промежуток времени, а затем после отключения ключа, потрогав лампу руками , что мы обнаружим?»;

— лампа нагрелась; какое действие тока мы наблюдаем? (тепловое);

— тепловое действие тока широко применяется в быту и промышленности, в каких из представленных приборов применяется тепловое действие тока?

-какова причина нагревание части представленных приборов? (прохождение электрического тока);

— сформулируйте тему нашего урока «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца.»

1) объяснить явление нагревания проводников электрическим током;

2) установить зависимость выделяющейся при этом тепловой энергии от параметров электрической цепи;

3) сформулировать закон Джоуля — Ленца;

Читайте так же:
Труба для теплого пола розетка

Для начала вспомним:

2) Актуализация знаний. Фронтальный опрос.

Что называют электрическим током? (Упорядоченное движение заряженных частиц)

Что представляет собой электрический ток в металлах? (Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов)

3) Изучение нового материала:

— почему же проводник нагревается? (рассмотреть на модели проводника с движущимися электронами);

Провод — это кристалл из ионов, поэтому электронам приходится «течь» между ионами, постоянно наталкиваясь на них. При этом часть кинетической энергии электроны передают ионам, заставляя их колебаться сильнее. Кинетическая энергия ионов увеличивается, следовательно увеличивается внутренняя энергия проводника, и следовательно его температура.

А это и значит что, проводник нагревается.

— на основе закона сохранения энергии A = Q ;

— Как рассчитать работу поля по перемещению заряда в проводнике?

А = IUt

Какие параметры электрической цепи могут повлиять на количество теплоты выделенной в проводнике при прохождении тока по проводнику? Как могут повлиять?

Эксперимент по группам

Выявляет ли сила тока на количество теплоты, выделенной в проводнике при прохождении электрического тока.

Условие эксперимента: сопротивление сохраняется , но изменяется сила тока.

Выявить зависимость количество теплоты, выделенной в проводнике в зависимости от сопротивления проводника.

Условие эксперимента: Сила тока сохраняется, но изменяется сопротивление проводника.

— публикация результатов исследований;

Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

Закон определяющий тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца.

Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889 гг.) — английский физик.

Обосновал на опытах закон сохранения энергии.

Установил закон определяющий тепловое действие

электрического тока. Вычислил скорость движения молекул газа и установил её зависимость от температуры.

Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865) — русский физик.

Один из основоположников электротехники. С его именем связано открытие закона определяющего тепловые действия тока, и закона, определяющего направление индукционного тока.

Вывод закона Джоуля – Ленца

А = IUt

Q = IUt , U = IR — закон Ома , Q = I*I*R*t, Q = I²Rt

где Q – выделившееся количество теплоты в Джоулях,

R – сопротивление в Омах,

I – сила тока в Амперах,

t – время в секундах.

4) Первичное закрепление знаний:

Решим задачу

Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 35 Ом, в течении 5 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

R =35 Ом

t =5 мин

I =5 А

Q = I 2 Rt

Q = (5 A ) 2 . 35 Ом . 300 с = 262500Дж =

Ответ: Q =262,5 кДж

сегодня я узнал.

было интересно узнать, что…

— для каких явлений применяется закон Джоуля-Ленца?

-от каких параметров электрической цепи зависит количество теплоты выделяемой в проводнике.

Д/З § 53 прочитать, ответить на вопросы, выучить формулы и закон Джоуля-Ленца. Упражнение 27 (№1, №2 – устно)

Просмотр содержимого документа
«Раздаточный материал»

Задание для группы №1

1Цель эксперимента: выявить, влияет ли сила тока на количество теплоты, выделенной в проводнике при прохождении электрического тока.

Условие эксперимента: сопротивление сохраняется , но изменяется сила тока.

2 Собрать по схеме электрическую цепь

3 С помощью приборов (амперметра и вольтметра ) определить силу тока и напряжение, рассчитать количество теплоты по формуле

Q = A . A = I * U * t . t = 10 c

4 С помощью реостата изменить силу тока и выполнить пункт задания №3 с новыми данными.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector