Действие всех известных электрических приборов происходит за счет электрической энергии. В результате этого мы получаем свет, тепло, звук, механическое движение, то есть разные виды энергии. В этой статье мы рассмотрим и изучим такое физическое понятия, как мощность электрического тока.
Формулы мощности тока
Под мощностью тока так же, как и в механике, понимают работу, которая выполняется за единицу времени. Рассчитать мощность, зная работу, которую выполняет электрический ток за некоторый промежуток времени, поможет физическая формула.
Ток, напряжение, мощность в электростатике связаны равенством, которое можно вывести из формулы A = UIt. По ней определяют работу, которую выполняет электрический ток:
P = A/t = UIt/t = UI
Таким образом, формула мощности постоянного тока на любом участке цепи выражается как произведение силы тока на напряжение между концами участка.
Единицы измерения мощности
1 Вт (ватт) — мощность тока в 1 А (ампер) в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В (вольт).
Прибор для измерения мощности электрического тока называется ваттметр. Также формула мощности тока позволяет определять мощность с помощью вольтметра и амперметра.
Внесистемная единица мощности — кВт (киловатт), ГВт (гигаватт), мВт (милливатт) и др. С этим связаны и некоторые внесистемные единицы измерения работы, которые часто используют в быту, например (киловатт·час). Поскольку 1кВт = 103Вт, а 1ч = 3600с, то
1кВт·ч = 103Вт·3600с = 3,6·106Вт·с = 3,6·106Дж.
Закон Ома и мощность
Используя закон Ома, формула мощности тока P = UI записывается в таком виде:
P = UI = U2/R = I2/R
Итак, мощность, выделяемая на проводниках, прямо пропорциональна силе тока, протекающей через проводник, и напряжению на его концах.
Фактическая и номинальная мощность
При измерении мощности в потребителе формула мощности тока позволяет определить ее фактическую величину, то есть ту, которая реально выделяется в данный момент времени на потребителе.
В паспортах различных электрических приборов также отмечают значение мощности. Ее называют номинальной. В паспорте электрического прибора обычно указывают не только номинальную мощность, но и напряжение, на которое он рассчитан. Однако напряжение в сети может немного отличаться от указанного в паспорте, например, увеличиваться. С увеличением напряжения увеличивается и сила тока в сети, а следовательно, и мощность тока в потребителе. То есть значение фактической и номинальной мощности прибора могут отличаться. Максимальная фактическая мощность электрического устройства больше номинальной. Это сделано с целью предотвращения выхода прибора из строя при незначительных изменениях напряжения в сети.
Если цепь состоит из нескольких потребителей, то, рассчитывая их фактическую мощность, следует помнить, что при любом соединении потребителей общая мощность во всей цепи равна сумме мощностей отдельных потребителей.
Коэффициент полезного действия электрического прибора
Как известно, идеальных машин и механизмов не существует (то есть таких, которые бы полностью превращали один вид энергии в другой или генерировали бы энергию). Во время работы устройства обязательно часть затраченной энергии уходит на преодоление нежелательных сил сопротивления или просто «рассеивается» в окружающую среду. Таким образом, только часть затраченной нами энергии уходит на выполнение полезной работы, для выполнения которой и было создано устройство.
Физическая величина, которая показывает, какая часть полезной работы в затраченной, называется коэффициентом полезного действия (далее КПД).
Другими словами, КПД показывает, насколько эффективно используется затраченная работа при ее выполнении, например, электрическим прибором.
КПД (обозначается греческой буквой η («эта»)) — физическая величина, которая характеризует эффективность электрического прибора и показывает, какая часть полезной работы в затраченной.
КПД определяется (как и в механике) по формуле:
η = AП/AЗ·100%
Если известна мощность электрического тока, формулы для определения ККД будут выглядеть так:
η = PП/PЗ·100%
Прежде чем определять КПД некоторого устройства, необходимо определить, что является полезной работой (для чего создано устройство), и что является затраченной работой (работа выполняется или какая энергия затрачивается для выполнения полезной работы).
Задача
Обычная электрическая лампа имеет мощность 60 Вт и рабочее напряжение 220 В. Какую работу выполняет электрический ток в лампе, и сколько вы платить за электроэнергию в течение месяца, при тарифе Т = 28 рублей, используя лампу 3 часа каждый день?
Какая сила тока в лампе и сопротивление ее спирали в рабочем состоянии?
Решение:
1. Для решения данной проблемы:
а) вычисляем время работы лампы в течение месяца;
б) вычисляем работу силы тока в лампе;
в) вычисляем плату за месяц по тарифу 28 рублей;
г) вычисляем силу тока в лампе;
д) вычисляем сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии.
2. Работу силы тока рассчитываем по формуле:
А = Р·t
Силу тока в лампе поможет вычислить формула мощности тока:
Р = UI;
I = P/U.
Сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии из закона Ома равно:
R = U/I.
3. СИ
[А] = Вт·ч;
[I] = 1В·1А/1В = 1A;
[R] = 1В/1A = 1Ом.
4. Вычисления:
t = 30 дней · 3 ч = 90 ч;
А = 60·90 = 5400 Вт·ч = 5,4 кВт·ч;
I = 60/220 = 0,3 А;
R = 220/0,3 = 733 Ом;
В = 5,4 кВт·ч·28 к / кВт ч = 151 руб.
Ответ: А = 5,4 кВт·ч; I = 0,3 А; R = 733 Ом; В = 151 рубль.
Номинальной (установленной) мощностью эдектроприемника, называют мощность, на которую он рассчитан для длительного потребления электроэнергии из сети при номинальном напряжении и продолжительном номинальном режиме работы. Приводится на заводской табличке или в паспорте электроприемника. Там же указываются и другие технические параметры: род тока, номинальное напряжение Uном, частота, число фаз, коэффициент полезного действия, Т ном, коэффициент мощности при номинальной нагрузке cos ф и пр.
Номинальная мощность электродвигателей — это полезная механическая мощность на валу рн, выраженная в кВт. Для плавильных электропечей и сварочных установок — это полная мощность питающих их трансформаторов SH, выраженная в кВА. Для двигателей — генераторов, выпрямителей и преобразователей частоты принимается номинальная мощность генератора, выпрямителя и преобразователя (на вторичной стороне) в кВт или кВА.
Установленной мощностью для печей сопротивления, ванн электролиза, источников света является мощность, потребляемая этими электроприемниками из сети в кВт при номинальном напряжении.
Для электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы за установленную принимается мощность рн, приведенная к продолжительному режиму, по выражениям:
Ниже видео о номинальной мощности электродинамиков:
В этой статье мы расскажем вам, что представляет собой мощность электрического тока и как её можно рассчитать.
Определение.
Мощность электрического тока (обозначается буквой P) — это физическая величина, определяемая как количество работы, которая совершается источником электрического напряжения для переноса электрического заряда (q) по проводнику за единицу времени t.
Если сказать в целом, то мощность электрического тока показывает, сколько электрической энергии преобразуется за определенное время. Она, в том числе, описывает энергопотребление потребителя.
Формулы
На многих бытовых электроприёмниках есть этикетки с указанием мощности. Мощность (P) говорит о работе (A), выполняемой электроприбором в единицу времени (t). Поэтому, дабы отыскать среднюю мощность электрического тока, необходимо поделить его работу на время, то есть P = A / t.
Давайте рассмотрим, что такое мощность электрического тока. Для этого рассмотрим электрическую цепь (см. рисунок 1), состоящую из источника тока, проводов и какого-либо электроприёмника, которым может быть резистор, аккумулятор, электродвигатель и т.д.
Рекомендуемое электрическое напряжение также указывается на электрооборудовании. Как эти две величины связаны друг с другом? Из школьного курса физики мы знаем, что напряжение (U) между концами данного электроприёмника определяется следующим образом: U = A / q, где: A — работа, совершаемая источником электрического напряжения для переноса электрического заряда (q) по проводнику.
Величина электрического заряда рассчитывается по формуле: q = I * t
Имеем A = P * t; A = U*q, а q = I * t. После преобразования формул получаем: A = P*t = U*q = U*I*t
Отсюда следует (разделив обе стороны уравнения на t), что P = U*I. То есть мы можем сказать, что количество энергии, переданное от источника тока к резистору определяется по формуле: P = U * I
Из этой формулы можно найти, что U = P / I , I = P / U.
Согласно закону Ома для участка цепи I = U/R, где R — электрическое сопротивление участка цепи. Потому из формулы P = U*I следуют две другие формулы для мощности электрического тока, то есть P = U2/R, P = I2R.
Формулу P = I2R комфортно применять для электрических цепей с последовательным соединением проводников, потому что сила электрического тока при таком соединении в проводниках одинакова.
Для параллельно соединенных проводников работу и мощность удобнее выражать через одинаковое для их электрическое напряжение, исключая силу электрического тока, т.е. лучше применять формулу P = U2/R.
Если электроприборы соединены последовательно либо параллельно, их электрическая мощность суммируется. В данном случае для расчета полной мощности употребляется такая формула:
Pобщ = P1 + P2 + … + Pn, где P1 , P2 , … — мощность отдельно взятых электроприёмников.
Единицы измерения и обозначение
Единицей измерения мощности в Международной системе единиц (СИ), является ватт. При этом русское обозначение: Вт, международное: W). 1 Вт = 1 Дж/c. Из формулы P = U*I следует, что: 1 ватт = 1 вольт * 1 ампер, или 1 Вт = 1 В*А.
Есть также единицы измерения мощности, кратные ваттам: гектаватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт). Другими словами 1 гВт = 100 Вт, 1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт = 1 000 000 Вт.
Единицы мощности, применяемые в электротехнике, кратны ватту: микроватт (мкВт), милливатт (мВт), гектоватт (гВт), киловатт (кВт) и мегаватт (МВт). Другими словами, 1 мкВт = 1*10-6 Вт, 1 мВт = 1*10-3 Вт, 1 гВт = 1*102 Вт, 1 кВт = 1*103 Вт, 1 МВт = 1*106 Вт.
Каждый электроприбор имеет определенную мощность (указана на приборе). Вот типовые значения мощности для некоторых электроприборов.
| Прибор | Мощность, Вт |
| Телевизор в режиме ожидания | 0,5 |
| Лампа карманного фонарика | Около 1 |
| Лампы накаливания | 25-150 |
| Холодильник | 160 |
| Электронагреватель | 500-2000 |
| Пылесос | До 1300-1800 |
| Электрочайник | Около 2000 |
| Утюг | 1200-2200 |
| Стиральная машина | До 2300 |
Раньше для обозначения мощности использовалась единица измерения — лошадиная сила (л.с.), которая известна и сейчас. Переведите из лошадиных сил в ватты, используя выражение: 1 л.с. = 735.5 Вт.
Пример расчета мощности электрического тока
В конце концов, вы сможете проверить свои познания на 2-ух обычных примерах.
Представьте, что в первой задачке у вас есть резистор R = 50 Ом, через который течет электрический ток I = 0,3А. Какая электрическая мощность преобразуется в этом резисторе?
Вы можете отыскать решение, найдя соответствующую формулу и подставив в нее заданные значения. То есть у нас получается: P = I2R = 0,32 * 50 = 4,5 Вт
Во второй задаче дан резистор R, электрическое сопротивление которого 700 Ом. В техническом описании указано, что максимальная мощность этого резистора составляет 10 Вт. Насколько высоким может быть напряжение, подаваемое на этот резистор?
Для решения этой задачки подбираем подходящую формулу: P = U2/R, откуда мы находим Umax = Pmax * R = 700 * 10 = 83,67 В.
Это означает, что максимальное напряжение может составлять 83,67 В. Чтобы подстраховаться, следует выбирать электрическое напряжение значительно ниже этого предела.
Более подробно о том как можно находить мощность электрического тока я писал в статье: https://www.asutpp.ru/kak-nayti-moschnost.html
Измерение мощности электрического тока
Вы сможете измерить силу электрического тока при помощи вольтметра и амперметра. Чтобы высчитать нужную мощность, помножьте электрическое напряжение на силу тока. Электрический ток и напряжение можно найти по показаниям приборов.
Помните, что вы всегда должны определять электрическое напряжение параллельно нагрузке и электрический ток последовательно.
Есть особые приборы – ваттметры, определяющие мощность электрического тока в цепи, которые, по сути, подменяют два устройства – амперметр и вольтметр.
Единицы измерения электрического тока, применяемые на практике
В паспортах потребителей электроэнергии – лампочки, плиты, электродвигатели – обычно указывают силу электрического тока в них. Исходя из мощности, найти работу электрического тока за данный промежуток времени довольно просто, нужно лишь использовать формулу A = P*t.
Выразив мощность в ваттах, а время в секундах, мы получим работу в джоулях: 1 Вт = 1 Дж/с, где 1 Дж = 1 Вт*с.
Но эту единицу работы неудобно применять на практике, так как электроприёмники потребляют ее в течение долгих периодов времени, как, к примеру, в бытовых устройствах – в течение нескольких часов, в электропоездах – в течение нескольких часов либо даже суток, а расчет потребленной энергии по электросчетчику в большинстве случаев делается раз в месяц.
Потому при расчете работы тока либо затраченной и выработанной электроэнергии во всех этих случаях нужно переводить эти промежутки времени в секунды, что усложняет расчеты.
Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010. [2]
Потому на практике, при расчете работы электрического тока, более удобно выражать время в часах, а работу электрического тока не в джоулях, а в других единицах: например, ватт-час (Вт*ч), гектоватт*час (гВт*ч), киловатт-час (кВт*ч).
Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010. [2]
Будут верны следующие соотношения:
- 1 Вт*ч = 3600 Дж;
- 1 гВт*ч = 100 Вт*ч = 360 000 Дж;
- 1 кВт*ч = 1000 Вт*ч = 3 600 000 Дж.
Задача. Существует электрическая лампа, рассчитанная на ток в мощностью 100 ватт. Лампа работает в течение 6 часов каждый день. Нам нужно отыскать работу электрического тока за один месяц (30 дней) и стоимость потребленной электроэнергии, предполагая, что тариф составляет 500 копеек за один кВт/ч.
Запишем условие задачки и решим ее.
Входные данные: P = 100 Вт, t = 6 ч * 30 = 180 ч, тариф = 500 к / кВт*ч .
Решение задачи. Мы знаем, что A = P*t, потому получаем: A = 100 Вт*180 ч = 18 000 Вт*ч = 18 кВт*ч.
Мы рассчитываем стоимость так: Стоимость = 500 к / кВт*ч * 18 кВт*ч = 9000 копеек = 90 рублей.
Ответ: A = 18 кВт*ч, стоимость израсходованной электроэнергии = 90 рублей.
Связь мощности тока с действием тока в электрической цепи
Сравнение мощности тока с номинальной мощностью электрического прибора позволяет определить, насколько сильно нагружен в электрической цепи прибор. Если мощность тока меньше номинального, то действие тока не достаточно интенсивно или совсем не проявляется. Подключение мощного прибора к слабому источнику тока не вызывает в нем никаких действий. Приборы, рассчитанные на малую мощность работы тока, при подключении к источникам, создающим сильное поле, сгорают.
Список использованной литературы
- Физика, 8 класс, Исаченкова Л.А., Лещинский Ю.Д., Дорофейчик В.В., 2018
- Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
- Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.
Номинальная
активная мощность ЭП
(
)
– это мощность, потребляемая из сети
при номинальной нагрузке ЭП, при которой
он должен работать длительное время в
установившемся режиме без превышения
допустимой температуры.
Для длительного
режима работы ЭП
равна паспортной величине
:
.
Для приемников,
работающих в повторно-кратковременном
режиме, номинальную мощность определяют
по паспортной мощности путем приведения
ее к длительному режиму работы (ПВ=1) в
соответствии с формулами:
,
или
,
где
паспортная величина, о.е.;
– коэффициент включения, рассчитывается
по графику нагрузки ЭП, см. формулу
(2.1).
Для электродвигателей
мощность, потребляемая из сети, называется
присоединенной мощностью 
и определяется по выражению:
,
где
– номинальная мощность, развиваемая
на валу двигателя, кВт;
–номинальный КПД
электродвигателя, о.е.
Номинальная
реактивная мощность ЭП
(
)
– реактивная мощность, потребляемая
им из сети при номинальной активной
мощности и номинальном напряжении.
Для ЭП, работающего
в длительном режиме, величина
вычисляется по формуле
,
где
соответствует номинальному
ЭП (
– паспортная величина).
Для ЭП, работающего
в повторно-кратковременном режиме,
величина 
вычисляется по формуле
.
Номинальная
полная мощность ЭП
.
12. Расчетная мощность (определение)
Одним из основных
этапов проектирования систем
электроснабжения объекта является
правильное определение ожидаемых
(расчетных) электрических нагрузок как
отдельных ЭП, так и узлов нагрузки на
всех уровнях системы электроснабжения.
Расчетные значения
нагрузок – это нагрузки, соответствующие
такой неизменной токовой нагрузке (
),
которая эквивалентна фактической
изменяющейся во времени нагрузке по
наибольшему тепловому воздействию (не
превышая допустимых значений) на элемент
системы электроснабжения.
Существуют различные
методы определения расчетных электрических
нагрузок, которые в свою очередь делятся
на основные; и вспомогательные.
К расчётным
электрическим нагрузкам относятся
расчётные значения активной мощности
(
),
реактивной мощности (
),
полной мощности (
)
и тока (
).
13. Среднеквадратичная мощность (определение)
Среднеквадратичное
значение активной мощности отдельного
ЭП за рассматриваемый промежуток времени
,
где
– среднеквадратичное значение активной
мощности электроприемника, кВт;
– активная мощность, потребляемая ЭП
за рассматриваемый промежуток времени
(определяется из графика нагрузки по
активной мощности), кВт;
– интервал времени за который определяется
,
мин, ч.
При наличии графиков
потребления реактивной мощности
среднеквадратичное значение реактивной
мощности определяется аналогично.
Среднеквадратичное
значение реактивной мощности ЭП за
рассматриваемый промежуток времени
,
где
– среднеквадратичное значение реактивной
мощности электроприемника, кВ·Ар;
– активная мощность, потребляемая ЭП
за рассматриваемый промежуток времени
(определяется из графика нагрузки по
реактивной мощности), кВ·Ар;
– интервал времени, за который определяется
,
мин, ч.
При отсутствии
графиков потребления реактивной
мощности, среднеквадратичное значение
реактивной мощности
,
где
– соответствует номинальному
ЭП (
– паспортная величина).
По известным
среднеквадратичным значениям активной
и реактивной мощностей определяются
среднеквадратичные значения полной
мощности и тока.
Среднеквадратичное
значение полной мощности ЭП за
рассматриваемый промежуток времени
,
где
– среднеквадратичное значение полной
мощности ЭП, кВ·А.
Среднеквадратичное
значение тока ЭП за рассматриваемый
промежуток времени
,
где
– среднеквадратичное значение тока
ЭП, А;
– номинальное напряжение ЭП, кВ.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Действие всех узнаваемых электрических устройств происходит за счет электроэнергии. В итоге этого мы получаем свет, тепло, звук, механическое движение, другими словами различные виды энергии. В этой статье мы разглядим и изучим такое физическое понятия, как мощность электрического тока.
Формулы мощности тока
Под мощностью тока так же, как и в механике, понимают работу, которая осуществляется за единицу времени. Высчитать мощность, зная работу, которую делает электрический ток за некоторый промежуток времени, поможет физическая формула.
Ток, напряжение, мощность в электростатике связаны равенством, которое можно вывести из формулы A = UIt. По ней определяют работу, которую делает электрический ток:
P = A/t = UIt/t = UI
Таким макаром, формула мощности неизменного тока на любом участке цепи выражается как произведение силы тока на напряжение между концами участка.
Единицы измерения мощности
1 Вт (ватт) — мощность тока в 1 А (ампер) в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В (вольт).
Устройство для измерения мощности электрического тока именуется ваттметр. Также формула мощности тока позволяет определять мощность при помощи вольтметра и амперметра.
Внесистемная единица мощности — кВт (киловатт), ГВт (гигаватт), мВт (милливатт) и др. С этим связаны и некоторые внесистемные единицы измерения работы, которые нередко применяют в быту, к примеру (киловатт·час). Так как 1кВт = 10 3 Вт, а 1ч = 3600с, то
Закон Ома и мощность
Используя закон Ома, формула мощности тока P = UI записывается в таком виде:
P = UI = U 2 /R = I 2 /R
Итак, мощность, выделяемая на проводниках, прямо пропорциональна силе тока, протекающей через проводник, и напряжению на его концах.
Фактическая и номинальная мощность
При измерении мощности в потребителе формула мощности тока позволяет найти ее фактическую величину, другими словами ту, которая реально выделяется на этот момент времени на потребителе.
В паспортах разных электрических устройств также отмечают значение мощности. Ее именуют номинальной. В паспорте электрического устройства обычно указывают не только лишь номинальную мощность, но и напряжение, на которое он рассчитан. Но напряжение в сети может мало отличаться от обозначенного в паспорте, к примеру, возрастать. С повышением напряжения возрастает и сила тока в сети, а поэтому, и мощность тока в потребителе. Другими словами значение фактической и номинальной мощности устройства могут отличаться. Наибольшая фактическая мощность электрического устройства больше номинальной. Это изготовлено с целью предотвращения выхода устройства из строя при малозначительных конфигурациях напряжения в сети.
Если цепь состоит из нескольких потребителей, то, рассчитывая их фактическую мощность, следует держать в голове, что при любом соединении потребителей общая мощность во всей цепи равна сумме мощностей отдельных потребителей.
Коэффициент полезного деяния электрического устройства
Как понятно, безупречных машин и устройств не существует (другими словами таких, которые бы на сто процентов превращали один вид энергии в другой либо генерировали бы энергию). Во время работы устройства непременно часть затраченной энергии уходит на преодоление ненужных сил сопротивления либо просто «рассеивается» в окружающую среду. Таким макаром, только часть затраченной нами энергии уходит на выполнение полезной работы, для выполнения которой и было сотворено устройство.
Физическая величина, которая указывает, какая часть полезной работы в затраченной, именуется коэффициентом полезного деяния (дальше КПД).
Другими словами, КПД указывает, как отлично применяется затраченная работа при ее выполнении, к примеру, электрическим устройством.
КПД (обозначается греческой буковкой η («эта»)) — физическая величина, которая охарактеризовывает эффективность электрического устройства и указывает, какая часть полезной работы в затраченной.
КПД определяется (как и в механике) по формуле:
Если известна мощность электрического тока, формулы для определения ККД будут смотреться так:
До того как определять КПД некоторого устройства, нужно найти, что является полезной работой (зачем сотворено устройство), и что является затраченной работой (работа осуществляется либо какая энергия затрачивается для выполнения полезной работы).
Задачка
Рядовая электрическая лампа имеет мощность 60 Вт и рабочее напряжение 220 В. Какую работу делает электрический ток в лампе, и сколько вы платить за электроэнергию в течение месяца, при тарифе Т = 28 рублей, используя лампу 3 часа каждый денек?
Какая сила тока в лампе и сопротивление ее спирали в рабочем состоянии?
1. Для решения данной задачи:
а) вычисляем время работы лампы в течение месяца;
б) вычисляем работу силы тока в лампе;
в) вычисляем плату в месяц по тарифу 28 рублей;
г) вычисляем силу тока в лампе;
д) вычисляем сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии.
2. Работу силы тока рассчитываем по формуле:
Силу тока в лампе поможет вычислить формула мощности тока:
Сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии из закона Ома равно:
t = 30 дней · 3 ч = 90 ч;
А = 60·90 = 5400 Вт·ч = 5,4 кВт·ч;
I = 60/220 = 0,3 А;
R = 220/0,3 = 733 Ом;
В = 5,4 кВт·ч·28 к / кВт ч = 151 руб.
Работа и мощность тока: как мы платим за электроэнергию?
У каждого в доме есть счетчик, по свидетельствам которого мы каждый месяц платим за электричество, оплачиваем какое-то количество киловатт-часов. Что все-таки такое эти киловатт-часы? За что непосредственно платим? Разберемся 
Мы используем электричество с определенными целями. Электрический ток делает какую-то работу, вследствие этого и работают наши электроприборы. Что все-таки такое – работа электрического тока? Понятно, что работа тока по перемещению электрического заряда на некотором отрезке цепи равна численно напряжению на этом участке. Если же заряд будет отличаться, к примеру, в огромную сторону, то и работа, соответственно, будет совершена большая.
Работу, которую электрическое поле совершает над свободными зарядами в проводнике именуют работой тока
Работа электрического тока охарактеризовывает процесс перевоплощения энергии 1-го вида (энергии электрического поля) в энергию другого вида (внутреннюю энергию тел, в механическую). Рабо та тока на участке цепи: формула
где A — работа, U- напряжение, I — сила тока,
Измеряется работа тока в джоулях (1 Дж).
1 Дж = 1 В * 1 А * 1 с. Другими словами, дабы измерить работу, которую сделал ток, нам необходимы три устройства: амперметр , вольтметр и часы. Счетчики электроэнергии, которые стоят в квартирах, вроде бы соединяют внутри себя все эти перечисленные выше приборы в одном. Они
определяют работу, совершенную током. Работа тока в нашей квартире – это энергия, которую он изр
асходовал на всех включенных в сеть квартиры устройствах. Это и есть то, за
что мы платим. Но, мы платим не за джоули, а за киловатт-часы.
Мощность электрического тока
Мощность тока – это работа тока, совершенная в единицу времени. Другими словами, мощность можно отыскать, разделив работу на время. А работа, как мы уже знаем – это произведение силы тока на напряжение и на время. Таким макаром, время сократится, и мы получим произведение силы тока на напряжение.
где P — мощность тока. Мощность измеряется в ваттах (1 Вт). Используют кратные величины – киловатты, мегаватты.
Работа и мощность электрического тока связаны теснейшим образом. Практически, работа – это мощность тока в каждый момент времени, взятая за определенный промежуток времени. Вот поэтому счетчики в
квартирах определяют работу тока не в джоулях, а в киловатт-часах. Просто величина мощности в 1 ватт – это очень маленькая мощность, и если б мы платили за ватты-в-секунду, мы бы оплачивали 10-ки и сотки тыщ таких единиц. Для упрощения расчетов и приняли единицу «киловатт-час».
Электрический ток: формула
Электрический ток является физическим процессом. Если гласить упрощенно, то это упорядоченное движение заряженных частиц. Его протекание можно измерить и соответственно выразить в символьном и цифровом виде. Формула электрического тока, представляет собой выражение высококачественных и количественных характеристик через сопротивление проводника, напряжение либо разность потенциалов, также через его силу. Так как хоть какое перемещение чего-либо, предполагает под собой совершение работы, то дополнительно можно вести разговор об электричестве используя формулу мощности электрического тока.
Главные понятия и формулы характеризующие электрический ток
Количественным параметром электрического тока является его сила, представляющая собой скалярную величину и выражающуюся в отношении заряда (принято обозначать буковкой q) к периоду времени (t), за которое он пересекает сечение проводника. Поэтому, формула электрического тока, а если гласить верно его сила, будет смотреться следующим образом — I=q/t. Измеряется данный параметр в амперах. Так как скалярные величины являются действительными числами и определяются только значением, сила тока не может иметь отрицательный символ. С учетом того, что величина заряда не является неизменным параметром для различных электрических цепей, было введено понятие – плотность электрического тока (j), формула которой смотрятся так – j=I/S, где S – площадь, пересекаемая зарядами. Поэтому, при увеличении силы тока и уменьшении поперечного сечения проводника плотность тока растет и напротив. Как отмечалось выше, необходимыми параметрами электричества, точнее электрической цепи являются напряжение в ней и сопротивление проводящих ток частей.
Формула выражения силы электрического тока через сопротивление и напряжение
В отличие от базовых исследовательских работ, в базе которых лежат теоретические выкладки данная зависимость была выведена практическим методом. Создателем открытия является физик Ом, в честь которого закон и получил свое имя. По результатам собственных опытов и тестов Ом сделал вывод что сила тока (I) впрямую находится в зависимости от величины напряжения (U)и имеет оборотную зависимость от сопротивления (R) частей и деталей, включенных в электрическую цепь. Эту связь можно представить в виде – I=U/R. Методом легких преобразований, формулы сопротивления и напряжения, выраженные через силу тока, будут смотреться следующим образом – R=U/I и U=IxR, соответственно.
Формула силы электрического тока
Сопротивление электрического тока: формула
Формула напряжения электрического тока
Работа и мощность электрического тока
Формула мощности (Р) электрического тока впрямую находится в зависимости от его работы (А). Под работой тока предполагается преобразование электроэнергии в механический, термический, световой либо другой ее вид. Величина данного процесса впрямую находится в зависимости от времени его протекания, силы тока и напряжения в сети. Это можно выразить следующей формулой – А=IxUxt. Произведение (IxU) является ничем другим как мощностью. Поэтому, чем выше напряжение либо сила тока в сети, тем огромную мощность имеет электрический ток и огромную работу он может совершить за единицу времени. Формула мощности электрического тока имеет следующий вид – Р=А/t либо Р=IxU.
Работа электрического тока формула
Формула мощности электрического тока
Потому, если нужно вычислить, какую работу производит ток, протекая по цепи в течение определенного времени, нужно помножить мощность на временной промежуток, выраженный в секундах. Разглядим использование формул расчета работы и мощности электрического тока на примере электрического мотора, присоединенного к сети 220 В, а сила тока, измеренная амперметром для этого участка, составила 10А.
Р (мощность мотора) = 10А (сила тока) х 220В (напряжение в сети) = 2200 Вт = 2,2 кВт.
Зная данный показатель, также реальное либо предполагаемое время функционирования электродвигателя можно найти какую работу он совершит за этот отрезок времени либо другим словами сколько будет потрачено электроэнергии. Если мотор был включен, к примеру, 1 час, то можно отыскать разыскиваемое значение.
А (работа, совершенная движком) = 2,2 кВт (мощность) х 1 (время работы в часах) = 2,2 кВт ч. Конкретно этот показатель будет отражен на приборе учета расхода электроэнергии.
Исходя из того, что электрический ток является физическим процессом, то какой-нибудь его неведомый параметр можно найти, зная его другие свойства. Приведем более распространенные формулы для определения черт электрической цепи используемые в электротехнике.
Напряжение либо разность потенциалов
Сила электрического тока
Сопротивление
Мощность
В заключение отметим, что приведенная информация справедлива для цепей с неизменным электрическим током. Формулы, используемые для расчета черт переменного тока, будут отличаться за счет введения дополнительных переменных и черт характерных данному типу электричества.