Работа и мощность тока
⚡ Физика · 8 класс
Работа и мощность электрического тока
Работа электрического тока — это энергия, которую ток отдаёт потребителю (лампе, нагревателю, двигателю). Электрический ток совершает работу, перенося заряд по цепи. Обозначают работу буквой A и измеряют в джоулях (Дж).
Работу тока вычисляют по формуле A = U·I·t, где U — напряжение, I — сила тока, t — время. Чем больше напряжение, ток и время работы, тем больше энергии израсходовано. Эта работа превращается в другие виды энергии: в свет в лампе, в тепло в нагревателе, в механическое движение в электродвигателе.
Мощность тока
Мощность тока показывает работу, совершённую за единицу времени: P = A/t = U·I. Измеряется в ваттах (Вт). Именно мощность пишут на лампах и приборах: лампа на 60 Вт за то же время потребляет меньше энергии, чем на 100 Вт. Зная мощность прибора и время работы, легко посчитать израсходованную энергию и стоимость электричества.
| Величина | Обозначение | Формула | Единица |
|---|---|---|---|
| Работа тока | A | A = U·I·t | Дж |
| Мощность тока | P | P = U·I | Вт |
| Теплота | Q | Q = I²·R·t | Дж |
Закон Джоуля — Ленца
Когда ток идёт по проводнику с сопротивлением, проводник нагревается. Закон Джоуля — Ленца: количество теплоты, выделяемое в проводнике, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени: Q = I²·R·t. На этом основана работа электроплит, утюгов, кипятильников и ламп накаливания.
Другие формы расчётных формул
Пользуясь законом Ома, формулы работы и мощности можно записать через любые две из трёх величин. Это удобно, когда в задаче дано не напряжение и ток, а, например, сопротивление и ток.
- Мощность через ток и сопротивление:
P = I²·R. - Мощность через напряжение и сопротивление:
P = U²/R. - Работа через мощность и время:
A = P·t.
В быту работу тока (израсходованную энергию) измеряют в киловатт-часах: 1 кВт·ч — это работа прибора мощностью 1 кВт за один час. Именно эти единицы показывает электросчётчик в квартире.
Разбор задачи
Через лампу при напряжении 220 В течёт ток 0,5 А в течение 60 с. Найдём мощность и работу тока.
Дано: U = 220 В; I = 0,5 А; t = 60 с
Мощность: P = U·I = 220 · 0,5 = 110 Вт
Работа: A = P·t = 110 · 60 = 6600 Дж
Ответ: мощность 110 Вт, работа 6600 Дж
Частые ошибки. Не путайте работу (в джоулях) и мощность (в ваттах). В законе Джоуля — Ленца сила тока берётся в квадрате — это часто теряют. При расчётах время должно быть в секундах, иначе ответ будет неверным. Помните: 1 кВт = 1000 Вт.
Кратко о главном
- Работа тока — энергия, отданная потребителю:
A = U·I·t. - Мощность тока — работа за единицу времени:
P = U·I. - Работу измеряют в джоулях, мощность — в ваттах.
- Закон Джоуля — Ленца:
Q = I²·R·t. - На нагревании проводника током основаны электронагревательные приборы.