Работа и мощность тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава3. Работа и мощность тока

В данной теме основными вопросами  являются работа и мощность электрического тока, тепловое действие тока, закон Джоуля-Ленца и электронагревательные приборы, которые теперь изучают только в 7 классе, а на 2 ступени обучения их лишь повторяют. Это требует больших усилий со стороны учителя.

Учащиеся должны оперировать с единицами: джоуль, ватт, гектоватт, киловатт. Часто бывает недоразумением с единицами работы гектоватт – час и киловатт-час. При решении задач на это следует обратить внимание. Работу совершает электрическое поле, но обычно говорят о работе электрического тока. Целесообразно и на это обстоятельство обратить внимание.

Учащиеся должны твердо знать основные формулы, по которым вычисляют работу тока A=IUt, мощность тока P=IU, количество теплоты, выделяющееся при нагревании проводника при прохождении по нему тока Q=I²Rt. В этой теме большие возможности для решения экспериментальных задач.

§1. Работа и мощность тока  

Вначале решают тренировочные задачи для изучения и запоминания формул и единиц измерения работы и мощности электрического тока:

A=IUt и A=Pt.

ЗАДАЧА 15. Какую работу совершит электрический ток в  лампочке карманного фонаря за 10 мин, если напряжение на лампе 4В, а сила тока 250 мА?

РЕШЕНИЕ. Из формулы A=IUt,где силу тока I надо брать в амперах, напряжение U – в вольтах, а время t – в секундах, находят

А=0,250А*4В*600с=600 Дж=0,6 кДж.

ЗАДАЧА 16. Определите мощность и работу электрического прибора  сопротивлением 24 Ом, если он работает при напряжении 110В в течение 3 ч.

РЕШЕНИЕ. Записываем формулу мощности P=IU. По закону Ома находим силу тока I. Тогда /

Затем определим работу тока:

A=IUt=Pt=600Вт*3600с=6480000Дж=6,48*10³кДж.

ЗАДАЧА 17. Определите работу тока в приборе мощностью 600 Вт за 3ч.

РЕШЕНИЕ. Данные задачи подставляем  в  формулу

A=Pt =600Вт*3600c*3=21480000Дж=21,48*10⁶ Дж.

ЗАДАЧА 18. Необходимо изготовить гирлянду для освещения новогодней елки, используя лампы мощностью 15 Вт на напряжение 12В. Сколько нужно взять ламп, если напряжение сети 120В? Какую мощность будет потреблять гирлянда?

РЕШЕНИЕ. Лампы в гирлянде соединяют  последовательно. Т.к. все лампы одинаковы, то падение напряжения на каждой из них составит 12В и число ламп n=120В/12В=10. Гирлянда будет потреблять общую мощность Р=15 Вт*10=150 Вт.

Решение задач на расчет стоимости электроэнергии имеет практическое значение.

§2.Тепловое действие тока. Закон Джоуля - Ленца

ЗАДАЧА 19. Два проводника сопротивлением 20 и 40 Ом соединили последовательно. Какой из проводников и во сколько  раз отдаст окружающим телам большее  количество теплоты при прохождении тока?

РЕШЕНИЕ. При последовательном соединении проводников сила тока в проводниках  одинакова. Т.к. количество теплоты  по закону Джоуля - Ленца пропорциональна  сопротивлению проводника, то проводник  сопротивлением 40 Ом выделит в  двое большее количества теплоты, чем проводник сопротивлением 20 Ом.

ЗАДАЧА 20.Какое количество теплоты выделит проводник сопротивлением 10 Ом при силе тока 2 А в течение  часа?

Находим теплоты по закону Джоуля – Ленца:

Q=I² Rt=4 A²*10 Ом*3600с=144000Дж=144кДж.

ЗАДАЧА 21. Определите сопротивление  проводника, если при силе тока 2 А  за 5 мин он выделил 1200 Дж энергии.

РЕШЕНИЕ. Из формулы Q=I ² Rt находим сопротивление проводника

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1. А.П. Рымкевич. Сборник задач по физике для  средней школы. М.: просвещение, 1986.

4.      С.Е. Каменецкий, В.П. Орехов. Методика решения задач в средней школе: кн для учителя. – 3-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1987. – 336с.: ил.