2020-05-21
266Работа тока – работа сил электрического поля, создающего электрический ток.
Из определения напряжения U= 
следует А = qU
Из определения силы тока I= 
следует q=It
Отсюда работа тока на участке цепи вычисляется по формуле:
Используя формулу закона Ома для участка цепи I= 
, можно работу тока вычислить так: A= 
= 
A=IIRt=I2Rt
При протекании постоянного тока по металлическому проводнику электроны сталкиваются с положительными ионами, расположенными в узлах кристаллической решетки. При этом электроны передают им энергию. Это приводит к нагреванию проводника. Количество теплоты, выделяющееся в проводнике за время t, равно:
Эта формула выражает закон Джоуля–Ленца: количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, времени его прохождения и сопротивлению проводника.
Мощность электрического тока равна отношению работы тока ко времени, в течение которого она совершается.
Обозначение – P, единица измерения в СИ – ватт (Вт).
|
|
|
Вычисляется по формуле:
Можно записать еще несколько формул для вычисления мощности электрического тока на участке цепи:
При решении задач на тепловое действие тока нужно учитывать следующее:
1. Если на участке есть источник тока, то необходимо использовать для решения формулу закона Джоуля–Ленца:
2. Если сила тока в цепи постоянна, то удобно использовать формулу закона Джоуля–Ленца:
3. Если постоянно напряжение, то формулу:
4. Количество теплоты можно находить, используя формулы термодинамики
Условие задачи:
«В течение 10 мин по некоторому участку протекает электрический ток, значение которого – 250 мА. Напряжение на этом участке – 4 В. Необходимо определить мощность электрического тока, который выделяется на этом участке, и работу электрического тока, произведенную за это время».
Краткое условие задачи и решение
| Дано: | СИ | Решение |
| t = 10 мин U = 4 В I = 250 мА | 600 с 0,25 А | 
Ответ: А = 600 Дж; Р = 1 Вт
|
| Найти: А –? Р –? |
Комментарий к решению:
10 минут – это время протекания электрического тока. Напряжение на концах участка цепи – 4 В. Сила тока определяется как 250 мА (миллиамперметры). 1 мА = 0,001 А.
Переведем все значение в интернациональную систему (СИ):
t = 10 мин = 10∙60 с = 600 с;
І = 250 мА = 250∙0,001 А = 0,25 А.
U = 4 В (так как вольт (в системе СИ) – международная единица)
Первое уравнение – это вычисление работы.
Получаем ответ: А=600 Дж.
Существует 2 варианта определения мощности:
1. 
Зная, что работа равна 600 Дж, а время протекания тока – 600 с, определяем мощность по формуле, или
2.
Ответ: А = 600 Дж; Р = 1 Вт
|
|
|
Условие задачи:
«Две лампы мощностью 25 Вт и 100 Вт включаем в электрическую цепь под напряжением 220 В. Насколько отличается сила тока в этих лампах?»
Краткое условие и решение задачи:
| Дано: | Решение |
| Р1 = 100 Вт Р2 = 25 Вт U = 220 В | 
 І=I1-I2=0,45-0,11=0,34 [А]
Ответ: І=0,34 А
|
| Найти:
І –?
|
Комментарий к решению:
І означает, что мы должны найти разность сил тока в одной лампе и в другой. Из формулы для вычисления мощности 
выражаем силу тока в первой лампе и во второй. Получаем, что в лампе мощностью 100 Вт протекает электрический ток в 0,45 А, в лампе с мощностью 25 Вт сила тока будет 0,11 А. Следовательно, І=0,45-0,11=0,34 А.
Лампа, которая обладает большей мощностью, будет гораздо ярче светить. Это значит, что чем больше электрический ток протекает в цепи, тем ярче будет гореть лампа. Можно заметить, что мощность первой лампы в 4 раза больше второй, тем самым в 4 раза больше и сила тока. Мощность, работа, сила тока, напряжение – величины, которые между собой связаны и характеризуют действие электрического тока.
Решить самостоятельно
1. Сколько энергии потребляет электрическая плитка каждую секунду при напряжении 120 В, если сила тока в спирали 5 А?
2. Рассчитайте расход энергии электрической лампой, включенной на 10 мин в сеть напряжением 220В, если сила тока в лампе 0,5 А
3. Рассчитайте стоимость электроэнергии при тарифе Т р. за 1 кВт • ч, потребляемой электрическим утюгом за 4 ч работы, если он включен в сеть напряжением 220 В при силе тока 5 А.
