Скачай приложение iTest
Готовься к школьным экзаменам в более удобном формате
Работа и мощность. Закон Джоуля – Ленца
Работа тока – это работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника. Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась. Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:
\(A=U\cdot I \cdot t = I^2R\cdot t = \frac{U^2}R\cdot t\).
По закону сохранения энергии, работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия равна работе тока.
\([A]=B\cdot A\cdot c= \) Вт \(\cdot c = \) Дж
В системе СИ 1 кВт · ч \(=3\ 600\ 000\) Дж.
ЗАКОН ДЖОУЛЯ – ЛЕНЦА
При прохождении тока по проводнику проводник нагревается и происходит теплообмен с окружающей средой, т. е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.
Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику:
\(A=Q=U\cdot I\cdot t = I^2R \cdot t= \frac {U^2}R\cdot t\).
По закону сохранения энергии, количество теплоты, выделяемое проводником, численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время. Действительно, если рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U, за время dt через сечение проводника переносится заряд dq = dt. Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, то, по формуле, работа тока будет:
\(dA=Udq=IUdt \ \ \ \ \ \ (1)\).
Если сопротивление проводника R, то, используя закон Ома (1), получим:
\(dA=I^2Rdt=\frac{U^2}Rdt \ \ \ \ \ \ (2)\).
Из (1) и (2) следует, что мощность тока:
\(P=\frac {dA}{dt} = UI = I^2R =\frac{ U^2}R \ \ \ \ \ \ (3)\).
Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и, по закону сохранения энергии,
\(dQ=dA \ \ \ \ \ \ (4)\).
Таким образом, используя выражения (4), (1) и (2), получим:
\(dQ=IUdt = I^2Rdt=\frac{U^2}Rdt\).
Выражение (5) и представляет собой закон Джоуля – Ленца, экспериментально установленный независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э.X. Ленцем.
МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА – это отношение работы тока за время \(t\) к этому интервалу времени.
\(P=\frac At = \frac{U\cdot q}t = \frac {U\cdot I \cdot t}t=UI\)
В системе СИ: \([P] = B \cdot A =\) Вт.
-
Если силу тока в проводнике уменьшить в \(2\) раза, то количество теплоты, выделяемое проводником с током
-
При перемещении заряда \(20\cdot10^{-9}\) Кл из точки с потенциалом \(700\) В в точку с потенциалом \(200\) В поле совершит работу
-
Для того чтобы расплавить за \(1\) мин \(6\) кг свинца, взятого при температуре плавления, мощность нагревателя должна быть (\(\lambda=22,6\) кДж/кг)
-
Напряжение на электрической лампе – \(20\) В, а сила тока в ней – \(5\) А. Работа тока за \(2\) с равна
-
При перемещении положительного заряда 20 нКл из точки с потенциалом \(φ_1=\) (+100 В) в точку с потенциалом \(φ_2 = \) (–400 В) электрическое поле совершит работу
-
Выражение для вычисления работы электрического тока
-
Работа тока
-
Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, определяется по
-
Две электрические лампы имеют одинаковые мощности и рассчитаны на напряжения \(U_1=5\) В и \(U_2=20\) В. Определите отношение сопротивлений \(\frac{R_1}{R_2}\).
-
Что можно измерить электросчетчиком в квартире?
-
Вычислите работу тока в паяльнике за \(15\) минут, если он рассчитан на напряжение \(130\) В и силу тока \(0,7\) А.
-
Какова сила тока в лампе карманного фонарика, если ее мощность – \(1\)Вт, а напряжение на ней – \(2,\!5\) В?
-
Сколько времени понадобится, чтобы вскипятить \(0,5\) литра воды, находящейся при температуре \(20^{\circ} C\), если для ее кипячения используют кипятильник из нихромовой проволоки длиной \(1\) м и площадью поперечного сечения \(0,02\) мм\(_2\)?
Напряжение равно \(110\) В (Удельное сопротивление нихрома – \(1,1\) \(\cfrac{ Ом\cdot мм^2}{м}\)). Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.