Lavoro di corrente elettrica: formule e compiti sull'argomento
Come è determinato il lavoro corrente elettrica è calcolata la potenza del dispositivo? O forse quest'ultimo può essere misurato? E come applicare questa conoscenza quando si risolvono i problemi?
Tali domande sorgono per molti studenti dell'ottavo anno quando studiano il tema "Elettricità". Rispondere a loro è abbastanza semplice. Sì, e ricorda la formula per molto tempo non è necessario. Perché sono molto simili tra loro o usano già studiati prima.
Primo valore: operazione corrente
Per prima cosa devi concordare sulla notazione. Perché potrebbero esserci differenze in loro.
| designazione | Nome del valore | Unità SI |
| io | forza attuale | la |
| U | tensione | il |
| t | il tempo | con |
| A (nelle fonti inglesi W) | funzionamento a corrente elettrica | J. |
| P | potere | W |
| Q | la quantità di calore rilasciata | J. |
| R | resistenza elettrica | ohm |
| q | carica portata dalla corrente | cl |
ogni fonte attuale crea un campo elettrico che muove gli elettroni liberi. Cioè, c'è una corrente. A questo punto, si dice che il campo elettrico funzioni. Si chiama il suo lavoro attuale.
Il campo elettrico creato dalla sorgente di corrente è caratterizzato da tensione. Influenza il lavoro della corrente elettrica quando viene spostata una singola carica. Pertanto, viene introdotta una formula per la tensione:
U = A / q.
È facile ricavarne la formula di lavoro:
A = U * q.
Ora vale la pena ricordare l'uguaglianza che viene introdotta per la forza della corrente. È uguale al rapporto tra la carica spostata e il momento del suo movimento:
I = q / t.
Quindi q = I * t. Sostituendo la lettera q nella formula per l'ultima espressione, otteniamo la seguente formula:
A = U * I * t.
Questa è una forma generale di eguaglianza grazie alla quale è possibile calcolare il funzionamento di una corrente elettrica. La formula cambierà leggermente se applichi la legge di Ohm. Secondo esso, la tensione è uguale al prodotto della resistenza e della resistenza attuali. Quindi la seguente uguaglianza è vera:
A = I 2 * R * t.
È possibile sostituire la tensione, ma corrente. È uguale al particolare U e R. Quindi la formula del lavoro sarà simile a questa:
A = (U 2 * t) / R.
Secondo valore: corrente corrente
La formula generale per esso è la stessa della meccanica. Cioè, definito come lavoro svolto per unità di tempo.
P = A / t.
Questo dimostra che il lavoro e la potenza della corrente elettrica sono correlati. Per ottenere un'uguaglianza più specifica, dovrai sostituire il numeratore, usando la formula generale per il lavoro. Quindi diventa chiaro come determinare la potenza, conoscendo la corrente e la tensione del circuito.
P = U * I.
Inoltre, la potenza può essere misurata. A tale scopo, esiste un dispositivo speciale chiamato wattmetro.
Legge Joule-Lenz
Il fenomeno del riscaldamento dei conduttori fu scoperto dallo scienziato francese A. Fourcourt. È successo nel 1880. 41 anni dopo, fu descritto dal fisico inglese J. P. Joel e un anno dopo confermato dall'esperienza del fisico russo E.Kh. Lenz. È dai nomi degli ultimi due scienziati che iniziarono a chiamare il modello rilevato.
Riguarda due quantità: la quantità di calore e il lavoro della corrente elettrica. La legge Joule-Lenz afferma che tutto il lavoro in un conduttore fisso va al suo riscaldamento. Cioè, un conduttore con le emittenti correnti quantità di calore uguale al prodotto della sua resistenza, tempo e quadrato dell'amperaggio. La formula ha lo stesso aspetto di una di quelle date per il lavoro:
Q = I 2 * R * t.
Compito di determinazione del lavoro
Condizioni. Resistenza della lampadina torcia elettrica uguale a 14 ohm. La tensione fornita da una batteria è di 3,5 V. Come sarà il lavoro corrente se la torcia funzionasse per 2 minuti?
La decisione Poiché la tensione, la resistenza e il tempo sono noti, è necessario utilizzare la seguente formula: A = (U 2 * t) / R. Solo prima sarà necessario convertire l'ora in unità SI, ovvero secondi. Pertanto, nella formula è necessario sostituire non 2 minuti, ma 120 secondi.
I calcoli semplici portano a questo valore operativo corrente: 105 J.
La risposta è Il lavoro è uguale a 105 j.
Il compito di determinare il potere
Condizioni. È necessario determinare quali sono il lavoro e la potenza della corrente elettrica nell'avvolgimento del motore. È noto che la resistenza corrente in esso è di 90 A con una tensione di 450 V. Il motore elettrico rimane acceso per un'ora.
La decisione Innanzitutto puoi contare il valore del lavoro. Per questo, è utile la seguente formula: A = U * I * t. I primi due valori sono espressi in unità SI, ma il tempo deve essere tradotto nuovamente in secondi, ovvero 3600 s.
Dopo aver sostituito i valori e eseguito semplici operazioni aritmetiche, otteniamo il seguente valore per il lavoro: 145800000 J. È più comodo registrarlo nella risposta in unità più grandi. Ad esempio, megajoule. Per fare ciò, il risultato deve essere diviso per un milione. Il lavoro è pari a 145,8 MJ.
Ora è necessario calcolare la potenza del motore. I calcoli verranno eseguiti utilizzando la formula: P = U * I. Dopo la moltiplicazione, otteniamo il numero: 40500 watt. Per poterlo scrivere in kilowatt, devi dividere il risultato per mille.
La risposta è A = 145,8 MJ, P = 40,5 kW.
Compito di calcolo della tensione
Condizioni. La piastra riscaldante è collegata per 20 minuti. Qual è la tensione nella rete, se a una corrente di 4 A il lavoro è pari a 480 kJ?
La decisione Poiché il lavoro e la forza corrente sono noti, è necessario utilizzare la seguente formula: A = U * I * t. Qui, la tensione è un fattore sconosciuto. Deve essere calcolato come un'opera privata e un moltiplicatore noto, ovvero: U = A / (I * t).
Prima di eseguire calcoli, è necessario convertire i valori in unità SI. Vale a dire, lavorare in joule e tempo in secondi. Questi saranno 480.000 J e 1.200 s. Adesso è necessario contare tutto.
La risposta è La tensione è 100 V.