Мощность электрического тока

Мощность электрического тока. Решение задач

Мощность – работа, выполненная в единицу времени.

В документах на каждый электрический прибор указывается, как правило, две величины: напряжение (как правило, 220 В) и мощность этого прибора. 

Чтобы определить электрическую мощность, нужно работу электрического тока разделить на время протекания этого тока по электрической цепи:  

Р – электрическая мощность (в механике N – механическая мощность)

А – работа

t – время

Единицы измерения:  Работа измеряется в Джоулях (Дж); Время – в секундах (с); Мощность (электрическая и механическая) измеряется в Ваттах (Вт):

Прибор для измерения мощности – ваттметр (рис. 1).                                                  Рис. 1. Ваттметр

Работа определяется как произведение силы тока на напряжение и на время протекания тока по электрической цепи.

В формулу для вычисления работы  подставим в формулу для вычисления мощности, время t сократится. Это значит, что мощность не зависит от времени протекания электрического тока в цепи, а определяется как произведение напряжения на силу тока: 

Из закона Ома для участка цепи - 

Мощность электрического тока – это величина, которая характеризует производительность данного прибора. В быту все приборы рассчитаны на одно и то же напряжение – 220 В. Из первого уравнения следует, что если мощность возрастает, напряжение постоянно, то сила тока тоже увеличится.

К примеру, во время нагревания воды в электрочайнике нагревается провод, соединяющий чайник с электрической цепью. Это значит, что мощность чайника достаточно велика, напряжение – 220 В, и ток, который протекает в цепи включенного электрочайника, тоже достаточно велик.

Расчет за электроэнергию

Оплачивая электрическую энергию, мы оплачиваем работу электрического тока. Эта оплата производится по киловатт-часам.

·         1 кВт=1000 Вт;

·         1 час = 3600 с;

·           (работа определяется, как мощность, умноженная на время);

·         1 кВт∙ч =3 600 000 Дж.

Получили единицу для расчета работы электрического тока – 1 кВт∙ч=3 600 000 Дж.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что нельзя в одну и ту же розетку включать сразу несколько приборов. Напряжение – величина постоянная (220 В), а сила тока в цепи меняется. Чем больше включено приборов, тем больше электрический ток в цепи.

Интересный пример. Допустим, вы хотите купить обогреватель, и пришли в магазин. Один обогреватель стоит 3600 рублей, а другой — 1800 рублей. Вы видите, что более дорогой обогреватель рассчитан на 10 А, а более дешевый — на 4 А. Как вы думаете, что лучше купить: один дорогой обогреватель, или два дешевых?

Итак, мы видим, что дорогой обогреватель стоит ровно столько же, сколько два дешевых. Значит, наш выбор должен быть основан только на технических характеристиках обогревателей. Начнем с того, что обогреватель нам нужен, чтобы нагреть воздух в комнате до определенной температуры. Как только мы чувствуем, что достигнутая температура для нас комфортна, мы выключаем обогреватель. Как мы помним, на нагревание одного и того же вещества той же массы на одинаковое количество градусов, требуется одно и то же количество энергии. Следовательно, независимо от мощности, обогреватели потребят одно и то же количество энергии из сети. Значит, сэкономить на потреблении электроэнергии не удастся. От мощности будет зависеть скорость нагревания.

Значит, дорогой обогреватель нагреет комнату быстрее, чем два дешевых. С другой стороны, купив два дешевых обогревателя, вы будете располагать двумя уровнями мощности. Это полезно, например, если вы планируете оставить обогреватель включенным на ночь. Слишком мощный обогреватель за 5-6 часов может легко перегреть комнату так, что придется проснуться и выключить его. Менее мощный же обогреватель будет плавно нагревать комнату, а если вы чувствуете, что его мощности недостаточно, то ничто не мешает вам включить второй обогреватель. Кроме того, эти обогреватели можно распределять по комнатам (или по углам комнаты) для более равномерного нагрева. В конце концов, два обогревателя просто более надежны, т.к. при поломке одного из них, у вас останется другой. Его мощности, возможно, будет не хватать, но, тем не менее, это лучше, остаться вообще без обогрева.

Задачи на Мощность электрического тока с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на Мощность электрического тока»

1 мин = 60 с;    1 ч = 60 мин;   1 ч = 3600 с.

Занимательная задачка. Чтобы обеспечить электроэнергией объект, находящийся в километре от станции, станция каждый час должна передавать 15 ТДж электрической энергии через высоковольтный кабель, под напряжением 5 киловольт. Какой толщины должен быть такой кабель, если он сделан из меди?

Задача №1. В течение 10 мин по некоторому участку протекает электрический ток, значение которого – 250 мА. Напряжение на этом участке – 4 В. Необходимо определить мощность электрического тока, который выделяется на этом участке, и работу электрического тока, произведенную за это время.

Задача №2. Две лампы мощностью 25 Вт и 100 Вт включаем в электрическую цепь под напряжением 220 В. Насколько отличается сила тока в этих лампах?

Задача № 3.  Ученики правильно рассчитали, что для освещения елки нужно взять 12 имеющихся у них электрических лампочек. Соединив их последовательно, можно будет включить их в городскую сеть. Почему меньшее число лампочек включать нельзя? Как изменится расход электроэнергии, если число лампочек увеличить до 14?

Задача № 4.  В горном ауле установлен ветряной двигатель, приводящий в действие электрогенератор мощностью 8 кВт. Сколько лампочек мощностью 40 Вт можно питать от этого источника тока, если 5% мощности расходуется в подводящих проводах?

Задача № 5.  Одинакова ли мощность тока в проводниках?

 Задача № 6.  На баллоне первой лампы написано 120 В; 100 Вт, а на баллоне второй — 220 В; 100 Вт. Лампы включены в сеть с напряжением, на которое они рассчитаны. У какой лампы сила тока больше; во сколько раз?

Задача № 7. (повышенной сложности) В сеть напряжением 120 В параллельно включены две лампы: 1-я лампа мощностью 300 Вт, рассчитанная на напряжение 120 В, и 2-я лампа (последовательно соединенная с резистором) – на 12 В. Определите показания амперметров А₁ и А и сопротивление резистора, если амперметр А₂ показывает силу тока 2 А.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 1.  Определить мощность тока в электрической лампе, если при напряжении 110 В сила тока в ней 200 мА.

Задача № 2.  Определить мощность тока в электрической лампе, если сопротивление нити акала лампы 400 Ом, а напряжение на нити 100 В.

Задача № 3.  Определить силу тока в лампе электрического фонарика, если напряжение на ней 6 В, а мощность 1,5 Вт.

Задача № 4.  Сила тока в паяльнике 4,6 А при напряжении 220 В. Определите мощность тока в паяльнике.

Скачано с www.znanio.ru