Rad električne struje: formule i zadaci na temu

Kako se određuje rad električna struja izračunava li se snaga uređaja? Ili se ovo drugo može izmjeriti? I kako primijeniti to znanje pri rješavanju problema?

Takva se pitanja pojavljuju kod mnogih učenika osmih razreda kada proučavaju temu "Električna energija". Odgovoriti na njih vrlo je jednostavno. Da, i zapamtite da formula dugo ne mora. Zato što su međusobno vrlo slični ili su već prije koristili studije.

Prva vrijednost: trenutna operacija

Prvo se morate složiti oko oznake. Jer u njima mogu postojati razlike.

svaki trenutni izvor stvara električno polje koje čini slobodne elektrone pokretima. To jest, postoji struja. U ovom trenutku, kaže se da električno polje radi. To se naziva njezina struja rada.

Električno polje koje stvara strujni izvor karakterizira napon. Ona utječe na rad električne struje kada se pomakne jedan naboj. Stoga se uvodi formula za napon:

U = A / q.

Iz njega je lako izvesti formulu rada:

A = U * q.

Sada se valja sjetiti jednakosti koja se uvodi za snagu struje. To je jednako omjeru pomaknutog naboja i vremena njegovog kretanja:

I = q / t.

Stoga q = I * t. Zamjenjujući slovo q u formuli zadnjeg izraza, dobivamo sljedeću formulu:

A = U * I * t.

To je opći oblik jednakosti pomoću kojeg se može izračunati rad električne struje. Formula će se donekle promijeniti ako primijenite Ohmov zakon. Prema tome, napon je jednak proizvodu jakosti struje i otpora. Tada je sljedeća jednakost istinita:

A = I ² * R * t.

Možete zamijeniti ne napon, nego struju. To je jednako određenom U i R. Tada će formula rada izgledati ovako:

A = (U2 * t) / R.

Druga vrijednost: trenutna snaga

Opća formula za nju je ista kao u mehanici. To jest, definira se kao rad obavljen u jedinici vremena.

P = A / t.

To pokazuje da su rad i snaga električne struje međusobno povezani. Da biste dobili određenu jednakost, trebat ćete zamijeniti brojnik, koristeći opću formulu za rad. Tada postaje jasno kako odrediti snagu, znati struju i napon kruga.

P = U * I.

Osim toga, može se mjeriti i snaga. U tu svrhu postoji poseban uređaj koji se zove vatmetar.

Joule-Lenzov zakon

Fenomen grijanja vodiča otkrio je francuski znanstvenik A. Fourcourt. To se dogodilo 1880. 41 godina kasnije, opisao ga je engleski fizičar J. P. Joel, a godinu kasnije potvrdio je i iskustvo ruskog fizičara E.H. Lenz. Upravo su imena posljednja dva znanstvenika počela zvati otkriveni uzorak.

Povezuje dvije količine: količinu topline i rad električne struje. Joule-Lenzov zakon navodi da sav rad u fiksnom vodiču ide na njegovo grijanje. To jest, vodič sa strujnim emitira količina topline jednak je proizvodu njegovog otpora, vremena i kvadrata struje. Formula izgleda isto kao i ona koja je dana za posao:

Q = I ² * R * t.

Zadatak određivanja posla

Stanje. Otpor žarulje baterija jednaka 14 ohma. Napon koji daje baterija je 3,5 V. Kakav će biti trenutni rad ako je baterija radila 2 minute?

Odluka. Kako su poznati napon, otpor i vrijeme, potrebno je koristiti sljedeću formulu: A = (U ² * t) / R. Samo će prvo biti potrebno pretvoriti vrijeme u SI jedinice, tj. Sekunde. Dakle, u formuli morate zamijeniti ne 2 minute, već 120 sekundi.

Jednostavni izračuni vode do trenutne operativne vrijednosti: 105 J.

Odgovor je. Rad je jednak 105 j.

Zadatak određivanja moći

Stanje. Potrebno je odrediti koji je rad i snaga električne struje u namotu motora jednaka. Poznato je da je jačina struje u njoj 90 A pri naponu od 450 V. Elektromotor ostaje uključen jedan sat.

Odluka. Prvo možete računati vrijednost posla. Za to je korisna sljedeća formula: A = U * I * t. Prve dvije vrijednosti date su u SI jedinicama, ali vrijeme se mora ponovno prevesti u sekunde, odnosno uzeti 3600 s.

Nakon što zamijenimo vrijednosti i izvedemo jednostavne aritmetičke operacije, dobivamo sljedeću vrijednost za rad: 145800000 J. Praktičnije je snimiti u odgovor u većim jedinicama. Na primjer, megajoule. Da bi se to postiglo, rezultat se mora podijeliti s milijun. Rad je jednak 145,8 MJ.

Sada trebate izračunati snagu motora. Proračuni će se izvoditi pomoću formule: P = U * I. Nakon množenja dobivamo broj: 40500 W. Da biste ga napisali u kilovatima, morate podijeliti rezultat za tisuću.

Odgovor je. A = 145,8 MJ, P = 40,5 kW.

Zadatak izračuna napona

Stanje. Ploča za kuhanje uključena je 20 minuta. Koji je napon u mreži, ako na struji od 4 A rad iznosi 480 kJ?

Odluka. Budući da su poznati rad i jačina struje, trebate koristiti sljedeću formulu: A = U * I * t. Ovdje je napon nepoznati faktor. Mora se izračunati kao privatno djelo i poznati množitelj, to jest: U = A / (I * t).

Prije izvođenja proračuna potrebno je pretvoriti vrijednosti u SI jedinice. Naime, rad u džulima i vremenu u sekundama. To će biti 480.000 J i 1.200 s. Sada je potrebno sve računati.

Odgovor je. Napon je 100 V.