Gsadryer.ru

Промышленное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Задачи на работу и мощность электрического тока с решением

Задачи на работу и мощность электрического тока с решением

Задачи на работу и мощность электрического тока с решением

В сегодняшней статье мы займемся решением задач на тему «Работа и мощность постоянного тока». Вдруг кому-нибудь пригодится.

Кстати, много полезной информации для студентов, а также приятные скидки, вы найдете на нашем телеграм-канале. Подписывайтесь!

Содержание

Мгновенной мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи.

Записывая вышеприведённые рассуждения, получаем:

Для единичного заряда на участке A − B :

Для всех зарядов:

Поскольку ток есть электрический заряд, протекающий по проводнику в единицу времени, то есть I = Q Δ t >> по определению, в результате получаем:

Полагая время бесконечно малым, можно принять, что величины напряжения и тока за это время тоже изменятся бесконечно мало. В итоге получаем следующее определение мгновенной электрической мощности:

  • мгновенная электрическая мощность p ( t ) , выделяющаяся на участке электрической цепи, есть произведение мгновенных значений напряжения u ( t ) и силы тока i ( t ) на этом участке:

Дифференциальные выражения для электрической мощности [ править | править код ]

Мощность, выделяемая в единице объёма, равна:

Отрицательное значение скалярного произведения (векторы E > и j > противонаправлены или образуют тупой угол) означает, что в данной точке электрическая мощность не рассеивается, а генерируется за счёт работы сторонних сил.

В случае изотропной среды в линейном приближении:

В случае наличия анизотропии (например, в монокристалле или жидком кристалле, а также при наличии эффекта Холла) в линейном приближении:

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.

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.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Силу тока в проводнике увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в нём за единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

2. Длину спирали электроплитки уменьшили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в спирали за единицу времени, при неизменном напряжении сети?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

3. Сопротивления резистор ​ ( R_1 ) ​ в четыре раза меньше сопротивления резистора ​ ( R_2 ) ​. Работа тока в резисторе 2

1) в 4 раза больше, чем в резисторе 1
2) в 16 раз больше, чем в резисторе 1
3) в 4 раза меньше, чем в резисторе 1
4) в 16 раз меньше, чем в резисторе 1

4. Сопротивление резистора ​ ( R_1 ) ​ в 3 раза больше сопротивления резистора ​ ( R_2 ) ​. Количество теплоты, которое выделится в резисторе 1

1) в 3 раза больше, чем в резисторе 2
2) в 9 раз больше, чем в резисторе 2
3) в 3 раза меньше, чем в резисторе 2
4) в 9 раз меньше, чем в резисторе 2

5. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединенных последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

1) проволоку заменить на более тонкую железную
2) уменьшить длину проволоки
3) поменять местами проволоку и лампочку
4) железную проволоку заменить на нихромовую

6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения напряжения на концах двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ​ ( A_1 ) ​ и ​ ( A_2 ) ​ в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​ ( A_1=A_2 ) ​
2) ( A_1=3A_2 )
3) ( 9A_1=A_2 )
4) ( 3A_1=A_2 )

7. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ( A_1 ) ​ и ​ ( A_2 ) в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​ ( A_1=A_2 ) ​
2) ( A_1=3A_2 )
3) ( 9A_1=A_2 )
4) ( 3A_1=A_2 )

8. Если в люстре для освещения помещения использовать лампы мощностью 60 и 100 Вт, то

А. Большая сила тока будет в лампе мощностью 100 Вт.
Б. Большее сопротивление имеет лампа мощностью 60 Вт.

Верным(-и) является(-ются) утверждение(-я)

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

9. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

1) 36 А
2) 6 А
3) 2,16 А
4) 1,5 А

10. Электрическая плитка при силе тока 5 А потребляет 1000 кДж энергии. Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если её сопротивление 20 Ом?

1) 10000 с
2) 2000 с
3) 10 с
4) 2 с

11. Никелиновую спираль электроплитки заменили на нихромовую такой же длины и площади поперечного сечения. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при включении плитки в электрическую сеть. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) электрическое сопротивление спирали
Б) сила электрического тока в спирали
B) мощность электрического тока, потребляемая плиткой

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

12. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) работа тока
Б) сила тока
B) мощность тока

Часть 2

13. Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Подходит ли выключатель с подсветкой для светодиодных ламп
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector