Poll-decor.ru

Пол Декор
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрическая мощность

Электрическая мощность

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является ватт (русское обозначение: Вт, международное: W).

Ход урока

I. Организационный момент (2 минуты)

ІІ. Инструктаж по правилам техники безопасности (2 минуты)

Инструкция по технике безопасности при проведении лабораторной работы «Измерение мощности и работы тока в электрической лампе»

  1. Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания учителя.
  2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения учителя.
  3. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своём рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.
  4. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.
  5. Следите за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях.
  6. При сборке экспериментальных установок используйте провода с наконечниками с прочной изоляцией без видимых повреждений.
  7. При сборке электрической цепи избегайте пересечения проводов.
  8. Источник тока к электрической цепи подключайте в последнюю очередь.
  9. Не прикасайтесь к находящимся под напряжением элементам цепей, лишённым изоляции.
  10. По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.

ІІІ. Выполнение лабораторной работы (25 минут)

Учитель рассказывает (и демонстрирует) порядок выполнения лабораторной работы:

  • собрать цепь из источника питания, лампы, амперметра и ключа, соединив всё последовательно;
  • подключить вольтметр параллельно лампе, замкнуть ключ и измерить напряжение ( U ) на лампе;
  • измерить амперметром силу тока ( І ) в цепи;
  • начертить в тетради схему собранной цепи и записать показания приборов;
  • вычислить мощность тока в лампе по формуле Р=UхI;
  • рассчитать работу тока в лампе по формуле А=UxIxt, измерив время ( t ) горения лампы в цепи;

схема

  • результаты измерений и расчётов физических величин записать в таблицу:

Проводник

Напряжение U, В

Сила тока I, А

Время t, сек

Мощность тока Р, Вт

Работа тока А, Дж

  • сделать вывод (написать, чему научились при выполнении работы).

Лаборант выдаёт учащимся оборудование (по 1 комплекту на группу).

Учащиеся выполняют практическую часть работы (собирают электрическую цепь), производят измерения напряжения, силы тока и времени, рассчитывают мощность и работу тока в лампе, и оформляют результаты.

Творческое задание №1 (5 мин.) (для групп, выполнивших основное задание лабораторной работы ранее других)

Взять две одинаковые лампочки и включить их в схему один раз последовательно, а другой раз – параллельно. Подсчитать мощность тока (Р1 и Р2), потребляемую лампочками в обоих случаях, и объяснить различия в полученных результатах.

схема

схема

Вывод. При параллельном соединении потребляемая мощность больше, чем при последовательном (Р2 > Р1), т.к. при параллельном соединении сопротивление цепи уменьшается (R2 < R1), следовательно, по закону Ома для участка цепи (І = U / R ), сила тока увеличивается (І2 > І1) при постоянном напряжении на полюсах источника тока.

ІV. Физ. пауза (2 мин.)

Учитель: «А сейчас проведём разминку, чтобы немного отдохнуть».

Упражнение 1 (для глаз) — служит профилактикой нарушения зрения:

  • вертикальные движения глаз вверх-вниз;
  • горизонтальные вправо-влево;
  • вращение глазами по часовой стрелке и против;
  • массаж век.
Читайте так же:
Как продлить провод от лампочки

Упражнение 2 — необходимо для улучшения работы мозга:

  • потягивание за мочки сверху вниз;
  • потягивание ушной раковины вверх;
  • потягивание ушной раковины к наружи;
  • круговые движения ушной раковины по часовой стрелке и против;
  • перекрёстные движения – активизирует оба полушария головного мозга;
  • качание головой – улучшает мыслительную деятельность и мозговое кровообращения.

V. Творческое задание № 2 (7 мин.).

Учитель: Работу электрического тока или потребляемую электроэнергию определяют с помощью электросчётчика, но вам придётся «сыграть» его роль.

Электросчетчик

Узнайте (с помощью родителей) паспортные мощности любых 3-х имеющихся в квартире электрических приборов и примерное время их работы в течение суток (и месяца). Вычислите стоимость израсходованной ими за месяц электроэнергии (по образцу Примера).

(Для выполнения творческого задания №2 учитель сообщает ученикам действующий (на момент выполнения задания) тариф за 1 кВтч электроэнергии).

Пример. (с комментариями учителя 1 ученик решает на доске). Мощность электрического утюга равна 0,6 кВт. Ежедневно утюгом пользуются в течение 20 минут. Рассчитайте работу тока за один месяц (30 дней) и стоимость израсходованной электроэнергии при тарифе 2,69 руб за 1 кВтч.

Задание. Какой должна быть сила тока, которая течет через обмотку электрического мотора для того, чтобы полезная мощность двигателя (PA) стала максимальной?Какова максимальная полезная мощность? Если двигатель постоянного тока подключен к напряжению U, сопротивление обмотки якоря – R.

Решение. Мощность, которую потребляет электроприбор, идет на нагревание (PQ) и совершение работы (PA):

Мощность, идущую на нагревание можно рассчитать как:

Потребляемую мощность найдем как:

Выразим $P_A$ из (1.1) и используем (1.2) и (1.3):

Для нахождения экстремума функции, которая представлена в выражении (1.4) найдем производную $frac$ и приравняем ее к нулю:

Найдем максимальную полезную мощность,используя выражение (1.4) и Imax:

Формула мощности тока не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Задание. Электрические лампочкис мощностями P1 и P2 номинальным напряжением U1=U2 соединяют последовательно (рис.2) и включают в сеть с постоянным напряжением U. Какова мощность, потребляемая первой лампочкой P1 * ).

Решение. Лампочки по условию задачи соединены последовательно, значит сила тока, текущая через лампочки одинакова, а падение напряжения на каждой из лампочек зависит от их сопротивлений. Искомую мощность можно найти как:

Сопротивления лампочек можно найти из данных в условиях номинальных мощностей:

Силу тока можно найти по закону Ома, учитывая, что лампочки соединены последовательно:

Работа электрического тока

Рисунок 1. Работа и мощность электрического тока

К цепи, представленной на рисунке 1, приложено постоянное напряжение U.

За время t по цепи протекло количество электричества Q. Силы электрического поля, действующего вдоль проводника, перенесли за это время заряд Q из точки А в точку Б. Работа электрических сил поля или, что то же, работа электрического тока может быть подсчитана по формуле:

Читайте так же:
Можно ли ставить светодиодные лампы с выключателем с индикатором

Так как Q = I × t, то окончательно:

где A – работа в джоулях; I – ток в амперах; t – время в секундах; U – напряжение в вольтах.

Мощность электрического тока

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)

2. Единицы измерения

Ра­бо­та из­ме­ря­ет­ся в Джо­у­лях (Дж);

Время – в се­кун­дах (с);

Мощ­ность (элек­три­че­ская и ме­ха­ни­че­ская) из­ме­ря­ет­ся в Ват­тах (Вт).

3. Измерение мощности

При­бор для из­ме­ре­ния мощ­но­сти – ватт­метр (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.

4. Расчет за электроэнергию

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

(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.

5. Заключение

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.

Как рассчитать электрический ток, потребляемый лампочкой

Типичная лампа с низким потреблением энергии

Почти для всех лампочек указывается их мощность, например, лампочки могут быть 40, 60, 100 и т. Д. Вт.Это число — МОЩНОСТЬ, используемая лампочкой.

Потребляемая мощность P связана с рабочим напряжением V и потребляемым током I следующим образом: Мощность (P) = Напряжение (В) x Ток (I)

Итак, чтобы найти потребляемый ток, просто разделите мощность на рабочее напряжение.В Соединенных Штатах большая часть бытовой техники работает от 110 вольт. Таким образом, расчет делит мощность на 110.

Читайте так же:
Можно ли подключить светодиодные лампы через выключатель с подсветкой

Например: лампа мощностью 40 Вт потребляет 0,36 А. Лампа на 60 Вт потребляет 0,54 А. Лампа мощностью 80 Вт потребляет 0,72 А. Лампа мощностью 100 Вт потребляет 0,90 А. И так далее .

горячие клавиши: предыдущий шаг следующий шаг

НРАВИТСЯ ЭТО РУКОВОДСТВО НРАВИТСЯ ЭТО РУКОВОДСТВО

© 2020 Brit Media, Inc.

Все руководства © 2020 их авторы

Перейдите в Snapguide в браузере на рабочем столе.

В настоящее время мы поддерживаем последние версии:
Chrome, Safari, IE или Firefox.

Или загрузите наше бесплатное приложение для iOS.

Начни делать свой гид

Мощность электрического тока. Виды и работа. Особенности

Мощность электрического тока — это количество работы, которая выполняется за определенный период. Так как работа представляет параметр изменения энергии, то мощность можно назвать характеристикой скорости передачи либо преобразования электроэнергии. С мощностью электротока человеку приходится сталкиваться и в быту и на производстве, где применяются электрические приборы. Каждый из них потребляет электроток, поэтому при их использовании всегда необходимо учитывать возможности этих приборов, в том числе заложенные в них технические характеристики.

Мощность электрического прибора имеет важнейшее значение, ведь данный показатель используется не только для расчета электрической проводки, автоматов и предохранителей, но и для решения других задач. Чем мощность электрического прибора будет больше, тем за более короткое время он сможет осуществить необходимую работу. Если сравнить между собой электрическую плитку, тепловую электропушку или электрокамин, то у них у всех разные показатели мощности. То есть они будут обогревать площадь помещения за совершенно разное время.

Мощность электрического тока также может быть вычислена по формуле:

P=A/t, которая характеризует интенсивность передачи электроэнергии, то есть работа, совершаемая током по перемещению зарядов за определенный период времени.

Здесь A – это работа, t — время, за которое работа была выполнена.

Мощность может быть двух видов: реактивной и активной.

При активной мощности осуществляется преобразование мощности электротока в энергию движения, тепла, света и иные виды. Данный перевод тока в указанные виды невозможно выполнить обратно. Активная мощность измеряется в ваттах. Один ватт равняется один Вольт умноженный на один ампер. Для бытового и производственного применения задействуются показатели на порядок больших значений: это мегаватты в киловатты.

Moshchnost elektricheskogo toka grafik

Реактивная мощность электрического тока представляет электронагрузку, создаваемую в приборах посредством емкостной и (или) индуктивной нагрузкой.

В случае переменного тока, указанный параметр характеризуется формулой:

Q=UIsinφ

Здесь синус φ выражается сдвигом фаз, который образуется между снижением напряжения и действующим электротоком. Значение угла может находиться в пределах от 0 до 90 градусов или от 0 до -90 градусов.

Параметр Q характеризует реактивную мощность, ее можно измерить в вольт-амперах. При помощи указанной формулы можно быстро определить мощность электротока.

Реактивные и активные показатели мощности можно продемонстрировать на обычном примере: Прибор может одновременно иметь нагревающие элементы: электрический двигатель и ТЭН. На изготовление ТЭНов применяется материал, который обладает большим сопротивлением, вследствие чего при прохождении по нему тока, электроэнергия становится тепловой. В данном случае довольно-таки точно характеризуется активная мощность электротока. Если брать за основу электродвигатель то внутри него располагается обмотка из меди, которая обладает индуктивностью, что, как правило, также вызывает эффект самоиндукции.

Читайте так же:
Как работает выключатель света с лампочкой

Эффект самоиндукции обеспечивает некоторое возвращение электроэнергии непосредственно в электросеть. Данную энергию можно охарактеризовать определенным смещением в показателях по электротоку и напряжению, что приводит к нежелательным последствиям на сеть в качестве определенных перегрузок. Подобными показателями выделяются и конденсаторы вследствие собственной емкости в момент, когда весь собранный заряд направляется обратно.

В данном случае происходит смещение тока и напряжения, но в обратном перемещении. Энергия индуктивности и емкости, которые смещаются по фазе относительно параметров электрической сети и называется реактивной электромощностью. Именно обратный эффект к сдвигу фазы позволяет осуществить компенсирование мощности реактивного параметра. В результате повышается качество и эффективность электрического снабжения.

Полная мощность электрического тока характеризуется величиной, которая соответствует произведению тока и напряжения и связана с активной и реактивной мощностью следующим уравнением:

S=˅P2+Q2

Где S – полная мощность, вычисляемая корнем из произведений квадратов активной и реактивной мощностей.

Для простоты восприятия активная мощность есть там, где присутствует активная нагрузка, к примеру, спиральные нагреватели, сопротивление проводов и тому подобное. Реактивная мощность наблюдается там, где имеется реактивная нагрузка, то есть элементы индуктивности и емкости, к примеру, конденсаторы.

Принцип действия

Когда заряд движется по проводнику, то электромагнитное поле выполняет над ним работу. Данная величина характеризуется напряжением. Заряды направляются в сторону снижения потенциалов, однако для поддержания указанного процесса необходим некоторый источник энергии. Напряжение по своему показателю соответствует работе поля, которое необходимо для перемещения единичного заряда Кулона на рассматриваемом участке. При перемещении заряда возникают явления, при которых электроэнергия может приходить в другие виды энергии.

Для доставки электроэнергии от электростанции до конечного потребителя необходимо выполнить определенную работу. Для создания требуемого напряжения, то есть возможности выполнения работы электротока по перемещению заряда, применяется трансформатор. Данное устройство производит увеличение показателя напряжения. Полученный ток под высоким напряжением, иногда достигающим 10 тысяч Вольт, движется по высоковольтным проводам. При достижении места назначения, он попадает на трансформатор, который уменьшает напряжение до промышленных или бытовых показателей. Далее ток направляется на производства, в квартиры и дома.

Применение
Одним из основных элементов электроцепи является приемник электроэнергии. Именно электрические приемники служат для преобразования электроэнергии в другие виды энергии:
  • Механическую: электрические двигатели и магниты.
  • Тепловую: агрегаты для сварки, электрические плитки, печки для выпечки хлеба, керамические печи и тому подобное;
  • Световую: лампочки накаливания, светодиодные, неоновые лампы и так далее.
  • Химическую: гальванические ванны и тому подобное.
Читайте так же:
Как поставить выключатель света с двумя лампочками

Указанные преобразования возможны лишь в том случае, если ток проходит через сопротивление необходимого уровня. То есть при перемещении зарядов по проводнику наблюдается потеря энергии, что как раз и вызвано наличием сопротивления. Если рассматривать это дело на атомарном уровне, то электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки. Это приводит к возбуждению и теп­ловому движению, вследствие чего происходит потеря энергии.

Особенности

Мощность электрического тока влияет на то, как быстро прибор сможет выполнить работу, то есть за определенное время. К примеру, дорогой обогреватель, имеющий в 2 раза большую мощность, обогреет помещение быстрее, чем два дешевых, с меньшей в 2 раза мощностью. Получается, что выгоднее купить агрегат, имеющий большую мощность, чтобы быстрее обогреть холодное помещение. Но, в то же время, такой агрегат будет тратить существенно больше энергии, чем его более дешевый аналог.

Потребляемая мощность всех приборов в доме учитывается и при подборе проводки для прокладки в доме. Если не учитывать этого и в последующем включить в сеть слишком много приборов, то это вызовет перегрузку сети. Проводка не сможет выдержать мощность электрического тока всех приборов, что приведет к плавлению изоляции, замыканию и самовоспламенению проводки. В результате может начаться пожар, который может привести к непоправимым последствиям.

Поэтому так важно знать мощности электрических приборов, чтобы правильно подобрать сечение и материал проводов или не допускать одновременного включения в сеть приборов, имеющих большую мощность.

В качества примера можно привести следующие показатели:
  • Сетевой роутер требует 10-20 Вт.
  • Бытовой сварочный аппарат имеет мощность 1500-5500 Вт.
  • Стиральная машина потребляет мощность 350-2000 Вт.
  • Электрическая плитка имеет мощность 1000-2000 Вт.
  • Холодильник бытовой потребляет мощность 15-700 Вт.
  • Монитор жидкокристаллический имеет мощность 2-40 Вт.
  • Монитор с электролучевой трубкой потребляет 15-200 Вт.
  • Системный блок ПК потребляет 100-1200 Вт.
  • Электрический пылесос имеет мощность 100-3000 Вт.
  • Лампа накаливания бытовая – 25-200 Вт.
  • Электрический утюг – 300-2000 Вт.
Интересные особенности

Мощность электрического тока раньше благодаря Джеймсу Уатту измерялась в лошадиных силах. Однако в конце девятнадцатого века было решено присвоить мощности название Ватт, чтобы увековечить имя известного ученого и изобретателя. На тот период это случилось впервые, когда единице измерения присвоили имя ученого. Именно с этого времени пошла традиция присвоения имен ученых единицам измерения.

Мощность электрического тока молнии составляет порядка один ТераВатт, при этом происходит ее преобразование в световую и тепловую энергию. Температура внутри молнии при этом составляет 25 тысяч градусов. Молния способна ударять в одно и то же место. А согласно статистике молния попадает в мужчин примерно в 5 раз больше, чем в представителей женского пола.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector