Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

В тази статия ще ви кажем каква е силата на електрическия ток и как може да се изчисли.

Определение.

Мощността на електрическия ток (означена с буквата P) е физическа величина, дефинирана като количеството работа, извършена от източник на електрическо напрежение за пренасяне на електрически заряд (q) през проводник за единица време t.

Говорейки най-общо, мощността на електрическия ток показва колко електрическа енергия се преобразува за определено време. Той също така описва енергийната консумация на потребителя.

Формули

Много домакински уреди имат етикети за мощност. Мощността (P) показва работата (A), извършена от електрически уред за единица време (t). Следователно, за да се намери средната мощност на електрическия ток, е необходимо да се раздели работата му на времето, т.е. P=A / t.

Нека помислим каква е мощността на електрическия ток. За да направите това, помислете за електрическа верига (вижте Фигура 1), състояща се от източник на ток, проводници и някакъв вид електрически приемник, който може да бъде резистор, батерия, електрически мотор и т.н.

Ориз. 1. Електрическа верига, в която напрежението и токът са постоянни

Препоръчителното електрическо напрежение също е посочено на електрическото оборудване. Как са свързани помежду си тези две количества? От училищния курс по физика знаем, че напрежението (U) между краищата на даден електрически приемник се определя, както следва: U=A / q, където: A е работата, извършена от източника на електрическо напрежение за прехвърляне на електрически заряд ( q) по протежение на проводника.

Големината на електрическия заряд се изчислява по формулата: q=It

Имаме A=Pt; A=Uq и q=It. След трансформиране на формулите получаваме: A=Pt=Uq=UIt

Следва (разделяйки двете страни на уравнението на t), че P=UI. Тоест можем да кажем, че количеството енергия, прехвърлено от източника на ток към резистора, се определя от формулата: P=UI

От тази формула можем да намерим, че U=P / I, I=P / U.

Съгласно закона на Ом за участъка от веригата I=U/R, където R е електрическото съпротивление на участъка от веригата. Следователно от формулата P=UI следват две други формули за мощността на електрическия ток, а именно P=U2/R, P=I2 R.

Формула P=I2R е удобна за използване за електрически вериги с последователно свързване на проводници, тъй като силата на електрическия ток при такава връзка в проводниците е същото.

За паралелно свързани проводници е по-удобно работата и мощността да се изразяват чрез едно и също напрежение за тях, като се изключи силата на електрическия ток, т.е. по-добре е да използвате формулата P=U2/R.

Ако електрическите уреди са свързани последователно или паралелно, тяхната електрическа мощност се сумира. В този случай се използва следната формула за изчисляване на общата мощност:

Pgen=P1+ P2+ + Pn, където P1, P2 , е мощността на отделните консуматори на енергия.

Мерни единици и символи

Единица за мощност в Международната система от единици (SI) е ват. В този случай руското обозначение: W, международно: W). 1 W=1 J/s. От формулата P \u003d UI следва, че: 1 ват \u003d 1 волт1 ампер, или 1 W=1 VA.

Съществуват и единици за мощност, кратни на ватове: хектават (gW), киловат (kW), мегават (MW). С други думи, 1 GW=100 W, 1 kW=1000 W, 1 MW=1 000 000 W.

Мощностните единици, използвани в електротехниката, са кратни на ват: микроват (µW), миливат (mW), хектоват (gW), киловат (kW) и мегават (MW).С други думи, 1 µW=110-6W, 1 mW=110-3W, 1 GW=1102W, 1kW=1103W, 1MW=1106 W.

Всеки електрически уред има определена мощност (посочена на уреда). Ето типичните стойности на мощността за някои електрически уреди.

УстройствоМощност, W
телевизионен режим на готовност0,5
Лампа с джобно фенерчеОколо 1
Лампи с нажежаема жичка25-150
Хладилник160
Електрически нагревател500-2000
ПрахосмукачкаДо 1300-1800
Електрическа канаОколо 2000
Желязо1200-2200
Перална машинаДо 2300

По-рано мерната единица, използвана за обозначаване на мощност, беше конски сили (hp), което е известно дори и сега. Преобразувайте от конски сили във ватове, като използвате израза: 1 к.с.=735,5 W.

Пример за изчисляване на мощността на електрическия ток

Накрая можете да проверите знанията си върху 2 често срещани примера.

Представете си, че в първата задача имате резистор R=50 Ohm, през който протича електрически ток I=0,3A. Колко електрическа мощност се преобразува в този резистор?

Можете да намерите решението, като намерите подходящата формула и замените дадените стойности в нея. Така получаваме: P=I2R=0,3250=4,5 W

Във втората задача е даден резистор R, чието електрическо съпротивление е 700 Ohm. В листа с данни се посочва, че максималната мощност на този резистор е 10 вата. Колко високо може да бъде напрежението, приложено към този резистор?

За да разрешим този проблем, избираме подходящата формула: P=U2/R, откъдето намираме Umax=PmaxR=70010=83,67 V.

Това означава, че максималното напрежение може да бъде 83,67 V. За по-сигурно изберете напрежение доста под това ограничение.

За повече подробности как да намерите силата на електрическия ток, написах в статията: https://www.asutpp.ru/kak-nayti-moschnost.html

Измерване на мощността на електрически ток

Можете да измерите силата на електрическия ток с волтметър и амперметър. За да изчислите необходимата мощност, умножете напрежението по тока. Електрическият ток и напрежението могат да бъдат намерени от показанията на уреда.

Ориз. 2. Измерване на мощността на електрически ток

Запомнете, че винаги трябва да определяте електрическото напрежение успоредно на товара и електрическия ток последователно.

Има специални уреди - ватметри, които определят силата на електрическия ток във веригата, които всъщност заместват два уреда - амперметър и волтметър.

Единици за електрически ток, използвани в практиката

В паспортите на потребителите на електроенергия - електрически крушки, печки, електродвигатели - обикновено се посочва силата на електрическия ток в тях. Въз основа на мощността е доста лесно да се намери работата на електрически ток за даден период от време, просто трябва да използвате формулата A=Pt.

Изразявайки мощността във ватове и времето в секунди, получаваме работа в джаули: 1W=1J/s, където 1J=1Ws.

Но тази единица работа е неудобна за прилагане на практика, тъй като електрическите консуматори я консумират за дълги периоди от време, като например в домакинските уреди - за няколко часа, в електрическите влакове - за няколко часа или дори дни, а изчисляването на консумираната енергия от електромера в повечето случаи се извършва веднъж месечно.

Тъй като при изчисляване на работата на тока или на консумираната и генерирана електроенергия във всички тези случаи е необходимо тези времеви интервали да се преобразуват в секунди, което усложнява изчисленията.

Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Bustard, 2010. [2]

Следователно, на практика, когато се изчислява работата на електрическия ток, е по-удобно да се изрази времето в часове, а работата на електрическия ток не е в джаули, а в други единици: например ват -час (Wh), хектоватчас (gWh), киловат-час (kWh).

Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Bustard, 2010. [2]

Следните съотношения ще бъдат верни:

  • 1 Wh=3600 J;
  • 1 GWh=100 Wh=360 000 J;
  • 1 kWh=1000 Wh=3 600 000 J.

Задача. Има електрическа лампа с мощност 100 вата. Лампата работи по 6 часа всеки ден. Трябва да намерим работата на електрическия ток за един месец (30 дни) и цената на консумираната електроенергия, като приемем, че тарифата е 500 копейки за kWh.

Нека запишем условието на задачата и да я решим.

Входни данни: P=100 W, t=6 h30=180 h, тарифа=500 k / kWh .

Решение на проблема. Знаем, че A=Pt, така че получаваме: A=100 W180 h=18 000 Wh=18 kWh.

Изчисляваме разходите по следния начин: Разходи=500 k / kWh18 kWh=9000 копейки=90 рубли.

Отговор: A=18 kWh, цената на консумираната електроенергия=90 рубли.

Връзка на токова мощност с действието на тока в електрическа верига

Сравняването на текущата мощност с номиналната мощност на електрическо устройство ви позволява да определите колко е натоварено устройството в електрическата верига. Ако текущата мощност е по-малка от номиналния ток, тогава действието на тока не е достатъчно интензивно или изобщо не се проявява. Свързването на мощно устройство към източник на слаб ток не предизвиква никакво действие в него. Устройствата, предназначени за работа с нисък ток, когато са свързани към източници, които създават силно поле, изгарят.

Списък с литература

    Физика, клас 8, Исаченкова Л.А., Лешчински Ю.Д., Дорофейчик В.В., 2018
  1. Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Bustard, 2010.
  2. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Електротехник