Jak se měří práce vykonaná elektrickým proudem?

1. Elektrický proud procházející obvodem má různé účinky: tepelné, mechanické, chemické, magnetické. V tomto případě elektrické pole funguje a elektrická energie se přeměňuje na jiné druhy energie: vnitřní, mechanickou, energii magnetického pole atd.

Jak bylo ukázáno, napětí ​ ( (U) ) v části obvodu se rovná poměru práce ​ ( (F) ) vykonané při přesunu elektrického náboje ​ ( (q) ) v této části k náboj: ( U=A /q) ​. Proto (A=qU). Protože náboj je roven součinu proudu ​ ( (I) ​ a času ​ ( (t) ) ​ ( q=It ) ​, pak ​ ( A=IUt ) ​, těch. Práce, kterou vykoná elektrický proud na části obvodu, se rovná součinu napětí na této části, intenzitě proudu a době, po kterou je práce vykonána.

Jednotkou práce je joule (1 J). Tuto jednotku lze vyjádřit pomocí elektrických jednotek:

​ ( [A] ) = 1 J = 1 V · 1 A · 1 s

K měření práce se používají tři měřicí přístroje: ampérmetr, voltmetr a hodiny, v reálném životě se však pro měření práce elektrického proudu používají elektroměry.

Pokud potřebujete najít práci vykonanou proudem, ale síla nebo napětí proudu nejsou známy, můžete použít Ohmův zákon, vyjádřit neznámé veličiny a vypočítat práci pomocí vzorců: ​ ( A=fract ) ​ nebo ​ ( A=I^2Rt).

2. Výkon elektrického proudu se rovná poměru práce k době, během které byla dokončena: ​ ( P=A/t ) ​ nebo ​ ( P=IUt/t ) ​; (P=IU) , tj. výkon elektrického proudu se rovná součinu napětí a proudu v obvodu.

Jednotkou výkonu je watt (1 W): ​ ( [P]=[I]cdot[U] ) ​; ​ ( [P] ) ​ = 1 A 1 V = 1 W.

Pomocí Ohmova zákona můžete získat další vzorce pro výpočet aktuálního výkonu: ​ ( P=frac;P=I^2R) ​.

Výkon elektrického proudu ve vodiči lze určit pomocí ampérmetru a voltmetru měřením proudu a napětí. Pro měření výkonu můžete použít speciální zařízení zvané wattmetr, které kombinuje ampérmetr a voltmetr.

3. Když elektrický proud prochází vodičem, zahřívá se. Děje se tak proto, že volné elektrony v kovech a ionty v roztocích elektrolytů pohybující se vlivem elektrického pole narážejí na molekuly nebo atomy vodičů a předávají jim svou energii. Když tedy proud vykonává práci, zvyšuje se vnitřní energie vodiče, uvolňuje se v něm určité množství tepla, které se rovná práci vykonané proudem, a vodič se zahřívá: ​ ( Q = A ) ​nebo (Q = IUt). Vzhledem k tomu, že (U=IR) ​, ​(Q=I^2Rt) ​.

Množství tepla uvolněného při průchodu proudu vodičem se rovná součinu druhé mocniny síly proudu, odporu vodiče a času.

Tento zákon se nazývá Joule-Lenzův zákon.

PŘÍKLADY ÚKOLŮ

část 1

1. Síla proudu ve vodiči byla zvýšena 2krát. Jak se změní množství tepla uvolněného v něm za jednotku času, pokud odpor vodiče zůstane konstantní?

1) se zvýší 4krát
2) se sníží 2krát
3) se zvýší 2krát
4) se sníží 4krát

2. Délka spirály elektrického sporáku se zkrátila 2krát. Jak se změní množství tepla uvolněného ve spirále za jednotku času při konstantním síťovém napětí?

1) se zvýší 4krát
2) se sníží 2krát
3) se zvýší 2krát
4) se sníží 4krát

3. Odpor rezistoru (R_1) je čtyřikrát menší než odpor rezistoru (R_2). Aktuální práce v rezistoru 2

1) 4krát více než v rezistoru 1
2) 16krát více než v rezistoru 1
3) 4krát méně než v rezistoru 1
4) 16krát méně než v rezistoru 1

4. Odpor rezistoru (R_1) je 3krát větší než odpor rezistoru (R_2). Množství tepla, které se uvolní v rezistoru 1

1) 3krát více než v rezistoru 2
2) 9krát více než v rezistoru 2
3) 3krát méně než v rezistoru 2
4) 9krát méně než v rezistoru 2

5. Obvod je sestaven ze zdroje proudu, žárovky a tenkého železného drátu zapojených do série. Žárovka bude svítit jasněji, pokud

1) vyměňte drát za tenčí železný
2) zkraťte délku drátu
3) vyměňte drát a žárovku
4) vyměňte železný drát za nichrom

6. Obrázek ukazuje sloupcový graf. Ukazuje hodnoty napětí na koncích dvou vodičů (1) a (2) stejného odporu. Porovnejte hodnoty proudové práce ​ ( A_1 ) ​ a ​ ( A_2 ) ​ v těchto vodičích za stejnou dobu.

1) (A_1=A_2).
2) (A_1=3A_2)
3) (9A_1=A_2)
4) (3A_1=A_2)

7. Obrázek ukazuje sloupcový graf. Ukazuje hodnoty proudu ve dvou vodičích (1) a (2) stejného odporu. Porovnejte hodnoty proudové práce ( A_1 ) a ( A_2 ) v těchto vodičích za stejnou dobu.

1) (A_1=A_2).
2) (A_1=3A_2)
3) (9A_1=A_2)
4) (3A_1=A_2)

8. Pokud k osvětlení místnosti použijete lampy o výkonu 60 a 100 W v lustru, pak

A. Ve 100W lampě bude velký proud.
B. Žárovka 60 W má větší odpor.

Následující tvrzení jsou pravdivá:

1) pouze A
2) pouze B
3) A i B
4) ani A, ani B

9. Elektrický sporák napojený na stejnosměrný zdroj spotřebuje za 120 s energii 108 kJ. Jaká je proudová síla ve spirále dlaždic, je-li její odpor 25 Ohmů?

1) 36 A
2) 6 A
3) 2,16 A
4) 1,5 A

10. Elektrický sporák s proudem 5 A spotřebuje 1000 kJ energie. Jak dlouho trvá, než proud projde spirálou dlaždice, je-li její odpor 20 Ohmů?

1) 10000 XNUMX s
2) 2000 XNUMX s
3) 10 XNUMX s
4) 2 XNUMX s

11. Nikelinová spirála elektrického sporáku byla nahrazena nichromovou se stejnou délkou a plochou průřezu. Stanovte soulad mezi fyzikálními veličinami a jejich možnými změnami při připojení dlaždice k elektrické síti. Vybraná čísla zapište do tabulky pod odpovídající písmena. Čísla v odpovědi se mohou opakovat.

FYZICKÉ MNOŽSTVÍ
A) elektrický odpor spirály
B) síla elektrického proudu ve spirále
B) elektrická energie spotřebovaná dlaždicí

POVAHA ZMĚNY
1) zvýšil
2) snížena
3) se nezměnil

12. Stanovte soulad mezi fyzikálními veličinami a vzorci, kterými jsou tyto veličiny určeny. Vybraná čísla zapište do tabulky pod odpovídající písmena.

FYZICKÁ MNOŽSTVÍ
A) aktuální práce
B) síla proudu
B) aktuální výkon

část 2

13. Ohřívač je zapojen sériově s reostatem o odporu 7,5 Ohm v síti o napětí 220 V. Jaký je odpor ohřívače, je-li výkon elektrického proudu v reostatu 480 W?