· Ілля Добрий · ГДЗ · 3 хв. читати

Робота і потужність електричного струму - Бар'яхтар

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. За якою формулою обчислюють роботу електричного струму?

Роботу електричного струму на ділянці кола обчислюють за формулою:

A=UItA=U I t

де U — напруга на кінцях ділянки, I — сила струму в ділянці, t — час проходження струму.

2. Назвіть відомі вам одиниці роботи електричного струму.

Одиницею роботи струму в СІ є джоуль (Дж).

Також часто використовують позасистемну одиницю — кіловат-година (кВт·год).

3. Доведіть, що 1 кВт · год = 3,6 · 10⁶ Дж.

1 кВт⋅год=1000 Вт⋅3600 с=3 600 000 Дж=3,6⋅106 Дж1 \text{ кВт}\cdot\text{год} = 1000 \text{ Вт} \cdot 3600 \text{ с} = 3\,600\,000 \text{ Дж} = 3{,}6 \cdot 10^6 \text{ Дж}

4. Як вимірюють роботу електричного струму?

Прямо роботу струму вимірюють лічильником електричної енергії (електролічильником).

Непрямо — вимірюють напругу (вольтметром), силу струму (амперметром) і час (годинником), а потім обчислюють.

5. За якою формулою можна обчислити потужність струму?

Потужність струму обчислюють за формулою:

P=UIP=U I

Також потужність можна знайти як:

P=AtP=\dfrac{A}{t}

6. Що називають номінальною потужністю електричного пристрою?

Номінальна потужність — це потужність, на яку розрахований пристрій.

Її вказують у паспорті приладу або на його корпусі.

7. Що таке фактична потужність електричного пристрою?

Фактична потужність — це реальна потужність, яку споживає пристрій під час роботи.

Вона може відрізнятися від номінальної, якщо фактична напруга не дорівнює номінальній.

8. Як виміряти потужність електричного струму?

Прямо потужність вимірюють ватметром.

Непрямо — вимірюють U і I, після чого обчислюють їхній добуток.

ВПРАВА № 41

1. За показами електролічильника (див. рисунок) визначте витрачену електроенергію та обчисліть її вартість за тарифом 4,32 грн за 1 кВт - год.

Дано:

E1=1298,0 кВт⋅годE_1=1298{,}0~\text{кВт}\cdot\text{год}
E2=2174,0 кВт⋅годE_2=2174{,}0~\text{кВт}\cdot\text{год}
T=4,32 грн/(кВт⋅год)T=4{,}32~\text{грн}/(\text{кВт}\cdot\text{год})

Знайти:

Eвитр−?E_{\text{витр}}-?
C−?C-?

Розв’язання:

Витрачену енергію знайдемо як різницю показів:

Eвитр=E2−E1=2174,0−1298,0=876,0 кВт⋅годE_{\text{витр}}=E_2-E_1=2174{,}0-1298{,}0=876{,}0~\text{кВт}\cdot\text{год}

Вартість електроенергії:

C=Eвитр⋅T=876⋅4,32=3784,32 грнC=E_{\text{витр}}\cdot T=876\cdot4{,}32=3784{,}32~\text{грн}

Відповідь: Витрачена електроенергія становить 876 кВт·год, її вартість — 3784,32 грн.

2. Згідно з Державним стандартом якості електричної енергії в Україні, зміна номінальної напруги в оселях не повинна перевищувати ±10% від напруги 220 В. У яких межах має бути напруга у вашій оселі?

Дано:

Uном=220 ВU_{\text{ном}}=220~\text{В}
ΔU=10%=0,1\Delta U=10\%=0{,}1

Знайти:

Umin⁡, Umax⁡−?U_{\min},\,U_{\max}-?

Розв’язання:

Допустиме відхилення:

220 В⋅0,1=22 В220~\text{В}\cdot0{,}1=22~\text{В}

Нижня межа:

Umin⁡=220 В−22 В=198 ВU_{\min}=220~\text{В}-22~\text{В}=198~\text{В}

Верхня межа:

Umax⁡=220 В+22 В=242 ВU_{\max}=220~\text{В}+22~\text{В}=242~\text{В}

Відповідь: напруга в оселі має бути в межах від 198 В до 242 В.

3. Доведіть, що 1 В - А - с = 1 Дж.

Робота струму:

A=UItA=U I t

Оскільки одиниця роботи — джоуль, то з формули випливає:

1 Дж=1 В⋅1 А⋅1 с1~\text{Дж}=1~\text{В}\cdot1~\text{А}\cdot1~\text{с}

4. Обчисліть роботу, яку виконає електричний струм за 15 хв роботи електродвигуна дитячої іграшки, якщо напруга на двигуні становить 10 В, а сила струму в обмотці двигуна — 0,8 А.

Дано:

t=15 хв=900 сt=15~\text{хв}=900~\text{с}
U=10 ВU=10~\text{В}
I=0,8 АI=0{,}8~\text{А}

Знайти:

A−?A-?

Розв’язання:

A=UItA=U I t
A=10 В⋅0,8 А⋅900 с=7200 Дж=7,2 кДжA=10~\text{В}\cdot0{,}8~\text{А}\cdot900~\text{с}=7200~\text{Дж}=7{,}2~\text{кДж}

Відповідь: електричний струм виконає роботу 7,2 кДж.

5. Два провідники опорами 10 і 25 Ом увімкнено до мережі, напруга в якій дорівнює 100 В. Визначте, яку роботу виконає електричний струм у кожному провіднику за 5 хв, якщо провідники з’єднати: а) паралельно; б) послідовно.

Дано:

R1=10 ОмR_1=10~\text{Ом}
R2=25 ОмR_2=25~\text{Ом}
U=100 ВU=100~\text{В}
t=5 хв=300 сt=5~\text{хв}=300~\text{с}

Знайти:

A1а, A2а−?A_{1\text{а}},\,A_{2\text{а}}-?
A1б, A2б−?A_{1\text{б}},\,A_{2\text{б}}-?

Розв’язання:

а) Паралельне з’єднання:

U1=U2=U=100 ВU_1=U_2=U=100~\text{В}
A=U2RtA=\dfrac{U^2}{R}t

A1а=(100 В)210 Ом⋅300 с=300 000 Дж=300 кДжA_{1\text{а}}=\dfrac{(100~\text{В})^2}{10~\text{Ом}}\cdot300~\text{с}=300\,000~\text{Дж}=300~\text{кДж}

A2а=(100 В)225 Ом⋅300 с=120 000 Дж=120 кДжA_{2\text{а}}=\dfrac{(100~\text{В})^2}{25~\text{Ом}}\cdot300~\text{с}=120\,000~\text{Дж}=120~\text{кДж}

б) Послідовне з’єднання:

R=R1+R2=10 Ом+25 Ом=35 ОмR=R_1+R_2=10~\text{Ом}+25~\text{Ом}=35~\text{Ом}
I=UR=100 В35 Ом≈2,857 АI=\dfrac{U}{R}=\dfrac{100~\text{В}}{35~\text{Ом}}\approx2{,}857~\text{А}
A=I2RtA=I^2 R t
A1б=(10035 А)2⋅10 Ом⋅300 с≈24 489,8 Дж≈24,5 кДжA_{1\text{б}}=\left(\dfrac{100}{35}~\text{А}\right)^2\cdot10~\text{Ом}\cdot300~\text{с}\approx24\,489{,}8~\text{Дж}\approx24{,}5~\text{кДж}
A2б=(10035 А)2⋅25 Ом⋅300 с≈61 222,5 Дж≈61,2 кДжA_{2\text{б}}=\left(\dfrac{100}{35}~\text{А}\right)^2\cdot25~\text{Ом}\cdot300~\text{с}\approx61\,222{,}5~\text{Дж}\approx61{,}2~\text{кДж}

Відповідь: а) 300 кДж та 120 кДж; б) ≈ 24,5 кДж та ≈ 61,2 кДж.

6. Визначте силу струму, який проходить через електродвигун підіймального крана, якщо вантаж масою 1 т кран підіймає на висоту 19 м за 50 с. ККД електродвигуна становить 80%, напруга на клемах — 380 В.

Дано:

m=1 т=1000 кгm=1~\text{т}=1000~\text{кг}
h=19 мh=19~\text{м}
t=50 сt=50~\text{с}
η=80%=0,8\eta=80\%=0{,}8
U=380 ВU=380~\text{В}
g≈9,8 Н/кгg\approx9{,}8~\text{Н}/\text{кг}

Знайти:

I−?I-?

Розв’язання:

Aкор=mghA_{\text{кор}}=m g h
Aповна=UItA_{\text{повна}}=U I t
η=AкорAповна=mghUIt\eta=\dfrac{A_{\text{кор}}}{A_{\text{повна}}}=\dfrac{m g h}{U I t}

I=mghUtηI=\dfrac{m g h}{U t \eta}

I=1000 кг⋅9,8 Н/кг⋅19 м380 В⋅50 с⋅0,8=186 200 Дж15 200 Дж/А=12,25 АI=\dfrac{1000~\text{кг}\cdot9{,}8~\text{Н}/\text{кг}\cdot19~\text{м}}{380~\text{В}\cdot50~\text{с}\cdot0{,}8}=\dfrac{186\,200~\text{Дж}}{15\,200~\text{Дж}/\text{А}}=12{,}25~\text{А}

Відповідь: сила струму в електродвигуні становить 12,25 А (буде 12,5 якщо g = 10 Н/кг).

7. Дві електропечі, спіралі яких мають однакові опори, спочатку ввімкнули в мережу послідовно, а потім паралельно. У якому випадку електропечі споживали більшу потужність і в скільки разів?

Дано:

R1=R2=RR_1=R_2=R
U=constU=\text{const}

Знайти:

PпарPпос−?\dfrac{P_{\text{пар}}}{P_{\text{пос}}}-?

Розв’язання:

Rпар=R2R_{\text{пар}}=\dfrac{R}{2}

Pпар=U2Rпар=U2R2=2U2RP_{\text{пар}}=\dfrac{U^2}{R_{\text{пар}}}=\dfrac{U^2}{\dfrac{R}{2}}=\dfrac{2U^2}{R}
Pпос=U22RP_{\text{пос}}=\dfrac{U^2}{2R}

PпарPпос=2U2R:U22R=4\dfrac{P_{\text{пар}}}{P_{\text{пос}}}=\dfrac{2U^2}{R}:\dfrac{U^2}{2R}=4

Відповідь: при паралельному ввімкненні електропечі споживали у 4 рази більшу потужність.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

У який день тижня витрати електроенергії були найбільшими? Чому?

На мою думку, найбільше електроенергії зазвичай витрачається в суботу або неділю. Я думаю так тому, що у вихідні дні вся родина перебуває вдома, частіше готується їжа, працює телевізор, комп’ютер та пральна машина.

Чи були ввімкнені споживачі електроенергії без потреби?

Я думаю, що споживачі часто працюють без потреби, наприклад, коли в кімнатах залишають увімкненим світло за відсутності людей або не виймають зарядні пристрої гаджетів із розеток.

Як можна заощадити електроенергію?

Для заощадження електроенергії необхідно завжди вимикати світло, виходячи з приміщення, використовувати енергоефективні LED-лампи та не залишати побутову техніку в режимі очікування.

Як заощадити кошти, використовуючи двозонний лічильник електроенергії?

Двозонний лічильник дозволяє заощаджувати кошти шляхом перенесення роботи найбільш енергозатратних приладів, таких як пральна машина, бойлер чи посудомийка, на нічний час. У період з 23:00 до 07:00 тариф на електроенергію вдвічі менший, ніж удень.

Поширити:

Оцініть матеріал

Натисніть на зірку для оцінки:

Коментарі

Залишити відповідь:

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься

Назад