Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

V tomto článku vám povieme, aká je sila elektrického prúdu a ako sa dá vypočítať.

Definícia.

Sila elektrického prúdu (označená písmenom P) je fyzikálna veličina definovaná ako množstvo práce, ktorú vykoná zdroj elektrického napätia na prenos elektrického náboja (q) cez vodič za jednotku času t.

Vo všeobecnosti, sila elektrického prúdu ukazuje, koľko elektrickej energie sa premení za určitý čas. Popisuje aj spotrebu energie spotrebiteľa.

Vzorce

Mnoho domácich spotrebičov má štítky s výkonom. Výkon (P) udáva prácu (A) vykonanú elektrickým spotrebičom za jednotku času (t). Preto, aby sme našli priemerný výkon elektrického prúdu, je potrebné rozdeliť jeho prácu časom, to znamená P=A / t.

Uvažujme, aká je sila elektrického prúdu. Na tento účel zvážte elektrický obvod (pozri obrázok 1), ktorý pozostáva zo zdroja prúdu, vodičov a nejakého druhu elektrického prijímača, ktorým môže byť odpor, batéria, elektromotor atď.

Ryža. 1. Elektrický obvod, v ktorom je napätie a prúd konštantné

Odporúčané elektrické napätie je uvedené aj na elektrickom zariadení. Ako spolu tieto dve veličiny súvisia? Zo školského kurzu fyziky vieme, že napätie (U) medzi koncami daného elektrického prijímača je definované takto: U=A / q, kde: A je práca vykonaná zdrojom elektrického napätia na prenos elektrického náboja ( q) pozdĺž vodiča.

Veľkosť elektrického náboja sa vypočíta podľa vzorca: q=It

Máme A=Pt; A=Uq a q=It. Po transformácii vzorcov dostaneme: A=Pt=Uq=UIt

Z toho vyplýva (delením oboch strán rovnice t), že P=UI. To znamená, že môžeme povedať, že množstvo energie prenesenej zo zdroja prúdu na rezistor je určené vzorcom: P=UI

Z tohto vzorca môžeme zistiť, že U=P / I , I=P / U.

Podľa Ohmovho zákona pre časť obvodu I=U/R, kde R je elektrický odpor časti obvodu. Preto zo vzorca P=UI vyplývajú ďalšie dva vzorce pre výkon elektrického prúdu, teda P=U2/R, P=I2 R.

Vzorec P=I2R je vhodné použiť pre elektrické obvody so sériovým zapojením vodičov, pretože sila elektrického prúdu pri takomto zapojení vo vodičoch je to isté.

Pre paralelne zapojené vodiče je vhodnejšie vyjadrovať prácu a výkon rovnakým napätím pre ne, s vylúčením sily elektrického prúdu, t.j. je lepšie použiť vzorec P=U2/R.

Ak sú elektrické spotrebiče zapojené sériovo alebo paralelne, ich elektrický výkon sa spočítava. V tomto prípade sa na výpočet celkového výkonu použije nasledujúci vzorec:

Pgen=P1+ P2+ + Pn, kde P1, P2 , je sila jednotlivých spotrebičov energie.

Merné jednotky a symboly

Jednotkou výkonu v Medzinárodnej sústave jednotiek (SI) je watt. V tomto prípade ruské označenie: W, medzinárodné: W). 1 W=1 J/s. Zo vzorca P \u003d UI vyplýva, že: 1 watt \u003d 1 volt1 ampér alebo 1 W \u003d 1 VA.

Existujú aj výkonové jednotky v násobkoch wattov: hektawatt (gW), kilowatt (kW), megawatt (MW). Inými slovami, 1 GW=100 W, 1 kW=1 000 W, 1 MW=1 000 000 W.

Výkonové jednotky používané v elektrotechnike sú násobky wattu: mikrowatt (µW), miliwatt (mW), hektowatt (gW), kilowatt (kW) a megawatt (MW).Inými slovami, 1 µW=110-6W, 1 mW=110-3W, 1 GW=1102W, 1kW=1103W, 1MW=1106 W.

Každý elektrický spotrebič má určitý výkon (uvedený na spotrebiči). Tu sú typické výkony pre niektoré elektrické spotrebiče.

ZariadenieSila, W
Pohotovostný režim TV0,5
Vrecková baterkaAsi 1
Žiarovky25-150
Chladnička160
Elektrický ohrievač500-2000
VysávačAž 1300-1800
Elektrická kanvicaAsi 2000
Železo1200-2200
PráčkaAž 2300

Predtým bola mernou jednotkou používaná na označenie výkonu konská sila (hp), ktorá je známa dodnes. Preveďte z konských síl na watty pomocou výrazu: 1 hp.=735,5 W.

Príklad výpočtu výkonu elektrického prúdu

Na záver si svoje vedomosti môžete otestovať na 2 bežných príkladoch.

Predstavte si, že v prvej úlohe máte rezistor R=50 Ohm, cez ktorý preteká elektrický prúd I=0,3A. Koľko elektrickej energie sa premení v tomto rezistore?

Riešenie nájdete tak, že nájdete vhodný vzorec a dosadíte doň dané hodnoty. Takže dostaneme: P=I2R=0,3250=4,5 W

V druhej úlohe je daný rezistor R, ktorého elektrický odpor je 700 Ohm. Technický list uvádza, že maximálny výkon tohto odporu je 10 wattov. Aké vysoké môže byť napätie aplikované na tento odpor?

Na vyriešenie tohto problému vyberieme vhodný vzorec: P=U2/R, odkiaľ nájdeme Umax=PmaxR=70010=83,67 V.

To znamená, že maximálne napätie môže byť 83,67 V. Pre istotu zvoľte napätie výrazne pod týmto limitom.

Viac podrobností o tom, ako zistiť silu elektrického prúdu, som napísal v článku: https://www.asutpp.ru/kak-nayti-moschnost.html

Meranie výkonu elektrického prúdu

Silu elektrického prúdu môžete merať voltmetrom a ampérmetrom. Ak chcete vypočítať požadovaný výkon, vynásobte napätie prúdom. Elektrický prúd a napätie možno zistiť z údajov prístroja.

Ryža. 2. Meranie výkonu elektrického prúdu

Pamätajte, že elektrické napätie musíte vždy určiť paralelne so záťažou a elektrický prúd v sérii.

Existujú špeciálne prístroje - wattmetre, ktoré určujú výkon elektrického prúdu v obvode, ktoré v skutočnosti nahrádzajú dva prístroje - ampérmeter a voltmeter.

Jednotky elektrického prúdu používané v praxi

V pasoch spotrebiteľov elektriny - žiaroviek, sporákov, elektromotorov - sa zvyčajne uvádza sila elektrického prúdu v nich. Na základe výkonu je celkom jednoduché nájsť prácu elektrického prúdu za dané časové obdobie, stačí použiť vzorec A=Pt.

Vyjadrením výkonu vo wattoch a času v sekundách získame prácu v jouloch: 1W=1J/s, kde 1J=1Ws.

Táto pracovná jednotka je však v praxi nepohodlná, pretože elektrospotrebitelia ju spotrebúvajú dlhú dobu, ako napríklad v domácich spotrebičoch - niekoľko hodín, v elektrických vlakoch - niekoľko hodín alebo dokonca dní a výpočet spotrebovanej energie elektromerom sa vo väčšine prípadov robí raz za mesiac.

Pretože pri výpočte práce prúdu alebo spotrebovanej a vyrobenej elektriny vo všetkých týchto prípadoch je potrebné tieto časové intervaly prepočítať na sekundy, čo komplikuje výpočty.

Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010. [2]

V praxi je preto pri výpočte práce elektrického prúdu výhodnejšie vyjadrovať čas v hodinách a práca elektrického prúdu nie je v jouloch, ale v iných jednotkách: napríklad watt -hodina (Wh), hektowatthodina ( gWh), kilowatthodina (kWh).

Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010. [2]

Nasledujúce pomery budú pravdivé:

  • 1 Wv=3600 J;
  • 1 GWh=100 Wh=360 000 J;
  • 1 kWh=1 000 Wh=3 600 000 J.

Úloha. K dispozícii je elektrická lampa dimenzovaná na prúd 100 wattov. Lampa funguje každý deň 6 hodín. Musíme nájsť prácu elektrického prúdu na jeden mesiac (30 dní) a náklady na spotrebovanú elektrinu za predpokladu, že tarifa je 500 kopejok za kWh.

Zapíšme si stav problému a vyriešme ho.

Vstupné údaje: P=100 W, t=6 h30=180 h, tarifa=500 k / kWh .

Riešenie problému. Vieme, že A=Pt, takže dostaneme: A=100 W180 h=18 000 Wh=18 kWh.

Náklady vypočítame takto: Náklady=500 k / kWh18 kWh=9 000 kopejok=90 rubľov.

Odpoveď: A=18 kWh, náklady na spotrebovanú elektrickú energiu=90 rubľov.

Spojenie prúdu s pôsobením prúdu v elektrickom obvode

Porovnanie aktuálneho výkonu s menovitým výkonom elektrického zariadenia vám umožňuje určiť, ako veľmi je zariadenie zaťažené v elektrickom obvode. Ak je aktuálny výkon menší ako menovitý prúd, potom pôsobenie prúdu nie je dostatočne intenzívne alebo sa vôbec neobjaví. Pripojenie výkonného zariadenia k zdroju slabého prúdu v ňom nespôsobí žiadnu akciu. Zariadenia určené na prevádzku s nízkym prúdom, keď sú pripojené k zdrojom, ktoré vytvárajú silné pole, vyhoria.

Zoznam referencií

    Fyzika, ročník 8, Isachenkova L.A., Leshchinsky Yu.D., Dorofeichik V.V., 2018
  1. Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010.
  2. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osvietenie.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Elektrikár