Práce a proudový výkon – lekce. Fyzika, 8. třída.

Když proud prochází obvodem, elektrické pole pracuje na pohybu náboje. V tomto případě se práce elektrického pole nazývá práce elektrického proudu.

Když náboj (q) prochází částí obvodu, elektrické pole vykoná práci: (A=qcdot U), kde (U) je napětí elektrického pole, (A) je práce vykonaná silami elektrického pole k přesunu náboje (q) z jednoho bodu do druhého.

K vyjádření kterékoli z těchto veličin lze použít obrázek níže.
Rýže. (1). Vztah mezi prací, napětím a nábojem

Množství náboje procházející částí obvodu je úměrné síle proudu a době, za kterou náboj projde: q = I ⋅ t .

Práce elektrického proudu v úseku obvodu je úměrná napětí na jeho koncích a množství náboje procházejícího tímto úsekem: A = U ⋅ q .

Práce elektrického proudu v části obvodu je úměrná síle proudu, době průchodu náboje a napětí na koncích části obvodu: A = U ⋅ I ⋅ t .

Pro vyjádření některé z veličin z tohoto vzorce můžete použít obrázek.

Rýže. (2). Vztah mezi prací, proudem a dobou nabíjení
Jednotky měření veličin:
práce elektrického proudu ([A]=1) J;
napětí na části obvodu ([U]=1) V;
proudová síla procházející úsekem ([I]=1) A;
doba průchodu náboje (proudu) ([t]=1) s.

K měření práce elektrického proudu potřebujete voltmetr, ampérmetr a hodiny. Například pro určení práce vykonané elektrickým proudem procházejícím spirálou žárovky je nutné sestavit obvod znázorněný na obrázku. Voltmetr měří napětí na lampě a ampérmetr měří proud v ní. A pomocí hodin (stopek) se zaznamenává doba hoření lampy.

Rýže. (3). Schéma a hodiny pro měření
I = 1 A U = 2 V t = 5 min = 1 s A = U ⋅ I ⋅ t = 5 ⋅ 90 ⋅ 5 = 1 J
Dávej pozor!
Práce se nejčastěji vyjadřuje v kilojoulech nebo megajoulech.

(1) kJ = 1000 J nebo (1) J = (0,001) kJ;
(1) MJ = 1000000 1 0,000001 J nebo (XNUMX) J = (XNUMX) MJ.

Pro spotřebitele elektrické energie existují zařízení, která umožňují v mezích chyby měření získat číselné údaje o její spotřebě za jednotku času.

Mechanický výkon se číselně rovná práci vykonané tělesem za jednotku času: N = A t . Chcete-li zjistit sílu elektrického proudu, musíte udělat přesně totéž, tzn. práce vykonaná proudem, A = U ⋅ I ⋅ t , děleno časem.

Výkon elektrického proudu je označen písmenem (P):
P = A t = U ⋅ I ⋅ tt = U ⋅ I . Tedy:
Výkon elektrického proudu je roven součinu napětí a proudu: P = U ⋅ I .

Z tohoto vzorce lze určit další fyzikální veličiny.
Pro větší pohodlí můžete použít obrázek níže.

Rýže. (5). Vztah mezi výkonem, napětím a proudem
Jednotkou výkonu je watt: (1) W = (1) J/s.
Ze vzorce P = U ⋅ I vyplývá, že

(1) watt = (1) volt ∙ (1) ampér nebo (1) W = (1) V ∙ A.
Dávej pozor!

Používají se také jednotky výkonu, které jsou násobky wattů: hektowatt (gW), kilowatt (kW), megawatt (MW).
(1) gW = (100) W nebo (1) W = (0,01) gW;
(1) kW = (1000) W nebo (1) W = (0,001) kW;
(1) MW = (1 000 000) W nebo (1) W = (0,000001) MW.

Změřme proud v obvodu pomocí ampérmetru a napětí v úseku pomocí voltmetru.
Rýže. (6). Systém

Protože proudový výkon je přímo úměrný napětí a proudu protékajícím žárovkou, jejich hodnoty vynásobíme:

I = 1, 2 A U = 5 V P = U ⋅ I = 5 ⋅ 1, 2 = 6 W.

Wattmetry měří výkon elektrického proudu protékajícího zařízením. Wattmetry se liší svým účelem a technickými vlastnostmi.

V závislosti na oblasti použití mají různé limity měření.
Analogový wattmetr
Analogový wattmetr
Analogový wattmetr
Digitální wattmetr

Rýže. (7). Měřicí přístroje

Zapojme do obvodu postupně dvě žárovky, nejprve jednu, pak druhou a změřme proud v každé z nich. Bude to jiné.

Rýže. (8). Lampy různého výkonu v obvodu

Proud v (25) wattové žárovce bude (0,1) A. (100) wattová žárovka spotřebuje čtyřikrát více proudu – (0,4) A. Napětí v tomto experimentu je konstantní a rovná se (220) V. Je snadné vidět, že (100) wattová žárovka svítí mnohem jasněji než (25) wattová žárovka. To se děje, protože jeho síla je větší. Žárovka se (4) násobkem energie odebírá (4) násobek proudu. Prostředek:

Dávej pozor!
Výkon je přímo úměrný proudu.

Co se stane, když je stejná žárovka připojena k různým zdrojům napětí? V tomto případě se používá napětí (110) V a (220) V.

Rýže. (8). Lampa připojená ke zdroji proudu s různým napětím

Vidíte, že s vyšším napětím žárovka svítí jasněji, což znamená, že v tomto případě bude její výkon větší. Proto:

Dávej pozor!
Výkon závisí na napětí.
Vypočítejme výkon žárovky v každém případě:

Lze dojít k závěru, že když se napětí zvýší (2)krát, výkon se zvýší (4)krát.
Tento výkon by se neměl zaměňovat se jmenovitým výkonem lampy (výkon, na který je lampa navržena). Jmenovitý výkon žárovky (a podle toho i proud vláknem a jeho vypočtený odpor) je indikován pouze pro jmenovité napětí žárovky (uvedené na žárovce, patici nebo obalu).