Какие три прибора нужны для определения работы электрического тока

Какие три прибора нужны для определения работы электри­ческого тока?

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

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.

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

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?

Тест по физике Работа электрического тока 8 класс

Тест по физике Работа электрического тока для учащихся 8 класса с ответами. Тест включает в себя 9 заданий с выбором ответа.

1. Чему равна работа электрического тока на участке цепи?

2. Как работа электрического тока на участке цепи выражается через силу тока в нем?

3. Какие три прибора нужны для определения работы электри­ческого тока?

1) Реостат, гальванометр, вольтметр
2) Вольтметр, аккумулятор, часы
3) Амперметр, аккумулятор, вольтметр
4) Вольтметр, амперметр, часы

4. В каких единицах выражают все величины для расчета рабо­ты электрического тока?

1) Вольтах, амперах, минутах
2) Вольтах, кулонах, часах
3) Амперах, омах, секундах
4) Вольтах, амперах, секундах

5. В каких единицах измеряют работу электрического тока? Чему она равна?

1) Джоулях; 1 Дж = 1 В·А·мин
2) Джоулях; 1 Дж = 1 В·Кл·с
3) Джоулях; 1 Дж = 1 В·А·с
4) Джоулях; 1 Дж = 1 В·А·ч

6. Сила тока в цепи 0,7 А, напряжение на одном из ее участков 50 В. Какую работу совершает электрический ток на этом участке за 10 мин?

1) 21 кДж
2) 350 Дж
3) 35 кДж
4) 2100 Дж

7. Работа, совершаемая в цепи электрическим током за 1 мин, равна 240 Дж. Какова сила тока в этой цепи, если напряжение на ее концах 80 В?

1) 0,005 А
2) ЗА
3) 0,05 А
4) 0,3 А

8. Сколько времени потребуется электрическому току, чтобы при напряжении 100 В и силе тока 0,2 А совершить в цепи ра­боту 400 Дж?

1) 2 с
2) 20 с
3) 2 мин
4) 20 мин

9. Определите напряжение на участке цепи, в котором за 0,5 мин совершается работа, равная 60 Дж, при силе тока 0,1 А.

1) 120 В
2) 20 В
3) 12 В
4) 200 В

Ответы на тест по физике Работа электрического тока
1-3
2-2
3-4
4-4
5-3
6-1
7-3
8-2
9-2

Какие три прибора нужны для определения работы электрического тока

Мы пойдем другим путем. Он будет гораздо проще и понятнее. На данном уроке мы дадим определение работы электрического тока через другие электрические величины (силу тока, напряжение, электрический заряд). Также мы научимся рассчитывать работу электрического тока, используя полученные знания.

Работа электрического тока и напряжение

Чему равно электрическое напряжение на участке цепи?

Вспомним определение этой величины. Мы говорили, что напряжение на концах проводника (участка цепи) равно работе, которая совершается при прохождении по этому проводнику заряда, равному $1 \space Кл$: $U = \frac$.

Как через напряжение и электрический заряд, прошедший через участок цепи, выразить работу электрического тока на этом участке?

Используя формулу электрического напряжения, выразим работу электрического тока.

$A = Uq$.
Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд (количество электричества), прошедший по нему.

Работа электрического тока и сила тока

Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?

Мы уже установили, что работу электрического тока можно рассчитать по формуле: $A = Uq$.

А чему равен электрический заряд $q$? Вспомним определение силы тока: $I = \frac$. Выразим отсюда электрический заряд: $q = It$.

Подставим полученное выражение в формулу для расчета работы электрического тока:
$A = Uq$,
$A = UIt$.

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа:
$A = UIt$.

Единицы измерения работы тока

Вы уже знаете, что работа измеряется в джоулях ($Дж$).

Посмотрим, как эта единица измерения согласуется с другими. Напряжение у нас измеряется в вольтах ($В$), сила тока — в амперах ($А$), а время — в секундах ($с$). Тогда (из формулы $A = UIt$) мы можем записать следующее.

$1 \space джоуль = 1 \space вольт \cdot 1 \space ампер \cdot q \space секунда$,
$1 \space Дж = 1 \space В \cdot А \cdot с$.

Также на практике работу тока часто измеряют во внесистемных единицах. О них вы узнаете на отдельном уроке.

Измерение работы тока на практике

Какими приборами измеряют работу электрического тока?

Получается, чтобы измерить работу электрического тока, необходимо использовать сразу три прибора: вольтметр, амперметр и секундомер.

Но существуют и другие специальные приборы — счетчики (рисунок 1).

В устройстве счетчика как бы соединены между собой три вышеназванных прибора. Такие счетчики установлены в каждой квартире или в непосредственной близости от нее (например, на лестничных клетках в многоквартирных домах).

Пример задачи

Рассмотрим пример задачи на расчет работы электрического тока.

Какую работу совершает электрический двигатель за $1 \space ч$, если сила тока в цепи электродвигателя равна $5 \space А$, а напряжение на его клеммах — $220 \space В$? КПД двигателя составляет $80 \%$.

Запишем условие задачи и решим ее. Не забывайте переводить единицы измерения в СИ (часы в секунды).

Дано:
$t = 1 \space ч$
$I = 5 \space А$
$U = 220 \space В$
$\eta = 80 \%$

СИ:
$t = 3600 \space с$

Решение:

Полная работа электрического тока в электродвигателе будет рассчитываться по формуле $A = UIt$.
$A = 220 \space В \cdot 5 \space А \cdot 3600 \space с = 3 \space 960 \space 000 \space Дж$.

Вспомним определение КПД. Коэффициент полезного действия механизма определяется отношением полезной работы к полной работе:
$\eta = \frac \cdot 100 \%$,
где $A_1$ — полезная работа, совершенная током в электродвигателе.

Полную работу тока мы уже рассчитали. Теперь выразим из определения КПД полезную работу двигателя и рассчитаем ее:
$A_1 = \frac<100 \%>$,
$A_1 = \frac<3 \space 960 000 Дж \cdot 80 \%> <100 \%>= 3 \space 168 \space 000 Дж \approx 3.2 \cdot 10^6 \space Дж \approx 3.2 \space МДж$.

Обратите внимание, что если в условии задачи говорится о работе какого-то электрического устройства, то речь идет о полезной работе электрического тока. Полезную работу электрического тока мы можем рассчитать, используя формулу для КПД, а полную — с помощью формул: $A = Uq$ и $A = UIt$.

Ответ: $A_1 \approx 3.2 \space МДж$.

Упражнения

Упражнение №1

Какую работу совершает электрический ток в электродвигателе за $30 \space мин$, если сила тока в цепи равна $0.5 \space А$, а напряжение на клеммах двигателя — $12 \space В$?

Дано:
$t = 30 \space мин$
$I = 0.5 \space А$
$U = 12 \space В$

СИ:
$t = 1800 \space с$

Показать решение и ответ

Решение:

Для расчета полной работы электрического тока используем формулу: $A = UIt$.

$A = 12 \space В \cdot 0.5 \space А \cdot 1800 \space с = 10 \space 800 \space Дж = 10.8 \space кДж$.

Ответ: $A = 10.8 \space кДж$.

Упражнение №2

Напряжение на спирали лампочки от карманного фонаря равно $3.5 \space В$, сопротивление спирали — $14 \space Ом$. Какую работу совершает ток в лампочке за $5 \space мин$?

Дано:
$t = 5 \space мин$
$U = 3.5 \space В$
$R = 14 \space Ом$

СИ:
$t = 300 \space с$

Показать решение и ответ

Решение:
Запишем формулу для расчета работы электрического тока:
$A = UIt$.

Неизвестную силу тока мы можем выразить через закон Ома для участка цепи:
$I = \frac$.

Подставим это выражение в формулу для расчета работы:
$A = U \cdot \frac \cdot t = \frac$,
$A = \frac<3.5^2 \space В^2 \cdot 300 \space с> <14 \space Ом>= \frac<3 \space 675 В \cdot А с> <14>= 262.5 \space Дж$.

Ответ: $A = 262.5 \space Дж$.

Упражнение №3

Два проводника, сопротивлением по $5 \space Ом$ каждый, соединены сначала последовательно, а потом параллельно и в обоих случаях включены под напряжение, равное $4.5 \space В$. В каком случае работа тока за одно и то же время будет больше и во сколько раз?

Дано:
$R_1 = R_2 = 5 \space Ом$
$U = 4.5 \space В$
$t_1 = t_2 = t$

Показать решение и ответ

Решение:

Работа электрического тока рассчитывается по формуле: $A = UIt$. Напряжение и время у нас одинаковые в обоих случаях, а вот сила тока будет разной.

Запишем формулы для обоих случаев:
$A_1 = UI_1t$,
$A_2 = UI_2t$.

Как мы будем сравнивать эти значения? Разделим одно на другое:
$\frac = \frac = \frac$.

Получается, что нам нужно сравнить силы тока при последовательном и параллельном подключении проводников.

Найдем силу тока при последовательном соединении проводников.
Общее сопротивление при последовательном соединении:
$R = R_1 + R_2$,
$R = 5 \space Ом + 5 \space Ом = 10 \space Ом$.

Используем закон Ома, чтобы найти силу тока в такой цепи:
$I_1 = \frac$,
$I_1 = \frac<4.5 \space В> <10 \space Ом>= 0.45 \space А$.

Теперь найдем силу тока при параллельном соединении проводников.
Определим силу тока в одном из проводников, используя закон Ома:
$I_ <11>= \frac$,
$I_ <11>= \frac<4.5 \space В> <5 \space Ом>= 0.9 \space А$.

Так как проводники имеют одинаковые сопротивления, то и сила тока в каждом будет одинакова. Тогда сила тока до разветвления будет равна:
$I_2 = 2I_<11>$,
$I_2 = 2 \cdot 0.9 \space А = 1.8 \space А$.

Получается, что полная работа электрического тока при параллельном соединении проводников в 4 раза больше, чем работа тока при последовательном соединении этих же проводников.

Ответ: работа тока при параллельном соединении проводников в 4 раза больше, чем работа тока при последовательном соединении проводников.

Похожие публикации:

1. 10000 ампер на сколько зарядок хватит
2. Sonoff basic r2 как подключить
3. Сколько весит сип 2х16
4. Драйвер что это такое простыми словами в электронике