Мощность электрического тока.

Мощность – это работа выполненная в единицу времени. Единица измерения мощности: 1 Вт = 1 Дж/с;

Р = U × I - по этой формуле можно вычислить мощность на любом участке цепи.

Если на участке цепи нет э.д.с., то полную мощность можно вычислить по любой из формул:

или .

Эта мощность полностью тратится на тепловое действие. Если же на участке цепи имеется противо э.д.с., т.е. заряжается аккумулятор или работает электродвигатель, то часть мощности тратится на получение других видов энергии: механической, химической и т.д.

– на другие виды энергии; – на тепловое действие.

При расчетах следует помнить, что мощность тока при любом соединении равна сумме мощности на отдельных участках.

Коэффициент полезного действия источника равен: ,

Р_пол - мощность затраченная во внешней цепи

Р_затр= U × I – мощность тока в подводящих проводах называется потерей мощности.

Тепловое действие электрического тока.

Тепловое действие тока было изучено английским ученым Джоулем и русским Ленцем. Они установили, что количество теплоты, выделенной током в проводнике прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату тока и времени его прохождения.

– закон Джоуля-Ленца

Пусть два проводника соединены последовательно:

; найдем отношение – количество теплоты выделенное током в каждом проводнике при последовательном соединении прямо пропорционально сопротивлению проводников. Т.е. при последовательном соединении больше тепла выделяется в том проводнике, сопротивление которого больше.

Параллельное соединение

Количество теплоты выделенное током в каждом проводнике при параллельном соединении обратно пропорционально сопротивлению проводников. При параллельном соединении больше тепла выделяется в том проводнике сопротивление которого меньше. Утюг, плитка и другие нагревательные приборы включаются в сеть параллельно. Сопротивление их мало, они потребляют большой ток. При включении этих приборов в сеть увеличивается ток в цепи и потери напряжения и поэтому лампочки будут гореть более тускло.

Короткое замыкание.

Замыкание полюсов генератора проводников с очень малым сопротивлением называется коротким замыканием:

– ток короткого замыкания.

Ток в цепи ограничивается только внутренним сопротивлением источника - это наибольший ток, который может дать данный источник. Явление вредное, кроме ненужного расхода энергии приводит к порче оборудования и пожарам. Для профилактики короткого замыкания, провода составляющего замкнутую цепь тщательно изолируют друг от друга, а также от стен, потолка, пола. Для экстренного отключения цепи используют плавкие предохранители или автоматические выключатели.

ЗАДАЧИ К БЛОКУ 11

1. Найти ток короткого замыкания в цепи с источником, электродвижущая сила которого e = 1, 3 В, если при включении во внешнюю цепь резистора сопротивлением R = 3 Ом сила тока в цепи I = 0, 4 А

Дано:

e = 1, 3 В

R = 3 Ом

I = 0, 4 А

________

I_к.з_.–?

Решение:

r – внутреннее сопротивление источника.

Определим его из формулы закона Ома для всей цепи

;

Ответ: 5, 2 А

2. Внешняя цепь сопротивлением R = 0, 3 Ом питается от шести аккумуляторов, у каждого из которых e₁= 2 В, а внутреннее сопротивление r₁= 0, 3 Ом. Аккумуляторы соединены в три параллельные группы по два последовательно соединенных элемента в каждой. Чему равна сила тока в цепи?

Дано:

R = 0, 3 Ом

e₁= 2 В

r₁= 0, 3 Ом

n = 2

m = 3

__________

Решение:

Ответ: 8 А.

I –?

3. Какую работу совершает за 30 мин стационарное электрическое поле, создающее силу тока 2 А на участке цепи сопротивлением 500 Ом.

Дано:

t = 30мин = 0, 5 ч

I = 2 А

R = 500 Ом

_______________

А –?

Решение:

А= I² R t

А = 2А² × 500 Ом × 0, 5 ч = 1000 Вч× Ч =1 КВт× Ч

Ответ: 1 КВт× Ч

4. Два резистора, сопротивления которых 55 Ом и 50 Ом соединены параллельно. Какое количество теплоты выделится в резисторе 55 Ом за 5 мин, если известно, что напряжение на концах второго резистора равно 100 В?

Дано:

R₁= 55 Ом

R₂= 50 Ом

t = 5 мин =300 с

U₂= 100 В

______________

Q₁ –?

Решение:

U₁= U₂= 100 В

Ответ: 55 КДж

5. На какое напряжение рассчитан электрокипятильник, которым за 10 мин нагревается 0, 5 кг воды от 20 до 100°С при условии, что по его обмотке протекает ток 1, 27 А. Потерями энергии пренебречь.

Дано:

t =10 мин = 600 с

m = 0, 5 кг

t₁= 20°С

t₂= 100°С

I = 1, 27 А

_______________

U -?

Решение:

Т. к. потерями энергии пренебрегаем, то затраченная электрическая энергия идет на нагревание воды: I × U × t = cm (t₂ – t₁)

Откуда:

Ответ: 220 В.

6. Определить количество теплоты, которое выделится в каждом резисторе за 16 мин 40 с и общее количество теплоты, которое выделится на этом участке за это же время, если R₁=R₂=10 Ом; R₃=R₄=R₅=20 Ом, а сила тока I = 3 А.

Дано:

R₁=R₂=10 Ом

R₃=R₄=R₅=20 Ом

I = 3 А.

t = 16 мин 40 с =

= 1000 с = 10³с

___________

Q₁ –?; Q₂ –?

Q₃ –?; Q₄ –?;

Q₅–?; Q –?

Решение: