-->
Ðàáîòà è ìîùíîñòü ïîñòîÿííîãî òîêà. Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 15. Çàêîíû ïîñòîÿííîãî òîêà

 


§ 104. Ðàáîòà è ìîùíîñòü ïîñòîÿííîãî òîêà

Âñïîìíèòå, êàê îïðåäåëÿåòñÿ ðàáîòà êóëîíîâñêèõ ñèë ïðè ïåðåìåùåíèè çàðÿäà q èç òî÷êè ñ ïîòåíöèàëîì φ1 â òî÷êó ñ ïîòåíöèàëîì φ2.

Âàæíî
Ïðè óïîðÿäî÷åííîì äâèæåíèè çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â ïðîâîäíèêå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ñîâåðøàåò ðàáîòó.

Ÿ ïðèíÿòî íàçûâàòü ðàáîòîé òîêà.

Ðàññìîòðèì ïðîèçâîëüíûé ó÷àñòîê öåïè. Ýòî ìîæåò áûòü îäíîðîäíûé ïðîâîäíèê, íàïðèìåð íèòü ëàìïû íàêàëèâàíèÿ, îáìîòêà ýëåêòðîäâèãàòåëÿ è äð. Ïóñòü çà âðåìÿ Δt ÷åðåç ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ïðîâîäíèêà ïðîõîäèò çàðÿä Δq. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ñîâåðøèò ïðè ýòîì ðàáîòó À = ΔqU (U — íàïðÿæåíèå ìåæäó êîíöàìè ó÷àñòêà ïðîâîäíèêà).

Òàê êàê ñèëà òîêà òî ðàáîòà òîêà ðàâíà:

À = IUΔt.                     (15.12)

Âàæíî
Ðàáîòà òîêà íà ó÷àñòêå öåïè ðàâíà ïðîèçâåäåíèþ ñèëû òîêà, íàïðÿæåíèÿ è âðåìåíè, â òå÷åíèå êîòîðîãî ø¸ë òîê.

Ñîãëàñíî çàêîíó ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè ýòà ðàáîòà äîëæíà áûòü ðàâíà èçìåíåíèþ ýíåðãèè ðàññìàòðèâàåìîãî ó÷àñòêà öåïè. Ïîýòîìó

Âàæíî
ýíåðãèÿ, âûäåëÿåìàÿ íà äàííîì ó÷àñòêå öåïè çà âðåìÿ Δt, ðàâíà ðàáîòå òîêà.

Åñëè íà ó÷àñòêå öåïè íå ñîâåðøàåòñÿ ìåõàíè÷åñêàÿ ðàáîòà è òîê íå ïðîèçâîäèò õèìè÷åñêèõ äåéñòâèé, òî ïðîèñõîäèò òîëüêî íàãðåâàíèå ïðîâîäíèêà, ò. å. óâåëè÷èâàåòñÿ âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ ïðîâîäíèêà. Íàãðåòûé ïðîâîäíèê îòäà¸ò òåïëî îêðóæàþùèì òåëàì.

Íàãðåâàíèå ïðîâîäíèêà ïðîèñõîäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå óñêîðÿåò ýëåêòðîíû.  ðåçóëüòàòå ñòîëêíîâåíèÿ ñ èîíàìè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè îíè ïåðåäàþò èîíàì ñâîþ ýíåðãèþ. Ýíåðãèÿ áåñïîðÿäî÷íîãî äâèæåíèÿ èîíîâ îêîëî ïîëîæåíèé ðàâíîâåñèÿ âîçðàñòàåò. Ýòî è îçíà÷àåò óâåëè÷åíèå âíóòðåííåé ýíåðãèè. Òàê êàê òåìïåðàòóðà — ìåðà êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè òåëà, òî òåìïåðàòóðà ïðîâîäíèêà ïîâûøàåòñÿ, è îí íà÷èíàåò ïåðåäàâàòü òåïëî îêðóæàþùèì òåëàì. Ñïóñòÿ íåêîòîðîå âðåìÿ ïîñëå çàìûêàíèÿ öåïè ïðîöåññ óñòàíàâëèâàåòñÿ, è òåìïåðàòóðà ïðîâîäíèêà ïåðåñòà¸ò èçìåíÿòüñÿ ñî âðåìåíåì. Çà ñ÷¸ò ðàáîòû ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ïðîâîäíèêå íåïðåðûâíî âûäåëÿåòñÿ ýíåðãèÿ. Íî åãî âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ îñòà¸òñÿ íåèçìåííîé, òàê êàê ïðîâîäíèê ïåðåäà¸ò îêðóæàþùèì òåëàì êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ðàâíîå ðàáîòå òîêà. Òàêèì îáðàçîì, ôîðìóëà (15.12) äëÿ ðàáîòû òîêà îïðåäåëÿåò êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ïåðåäàâàåìîé ïðîâîäíèêîì äðóãèì òåëàì.

Îáúÿñíèòå, ïî÷åìó â îòñóòñòâèå òîêà ïðè ñòîëêíîâåíèÿõ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ ñ èîíàìè ðåø¸òêè ýíåðãèÿ ïîñëåäíèõ íå óâåëè÷èâàåòñÿ.

Åñëè â ôîðìóëå (15.12) âûðàçèòü ëèáî íàïðÿæåíèå ÷åðåç ñèëó òîêà, ëèáî ñèëó òîêà ÷åðåç íàïðÿæåíèå ñ ïîìîùüþ çàêîíà Îìà äëÿ ó÷àñòêà öåïè, òî ïîëó÷èì òðè ýêâèâàëåíòíûå ôîðìóëû

Ïîëó÷èì òðè ýêâèâàëåíòíûå ôîðìóëû

Ôîðìóëîé A = I2RΔt óäîáíî ïîëüçîâàòüñÿ ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîì ñîåäèíåíèè ïðîâîäíèêîâ, òàê êàê ñèëà òîêà â ýòîì ñëó÷àå îäèíàêîâà âî âñåõ ïðîâîäíèêàõ. Ïðè ïàðàëëåëüíîì ñîåäèíåíèè óäîáíà ôîðìóëà òàê êàê íàïðÿæåíèå íà âñåõ ïðîâîäíèêàõ îäèíàêîâî.

Çàêîí Äæîóëÿ—Ëåíöà. Çàêîí, îïðåäåëÿþùèé êîëè÷åñòâî òåïëîòû, êîòîðóþ âûäåëÿåò ïðîâîäíèê ñ òîêîì â îêðóæàþùóþ ñðåäó, áûë âïåðâûå óñòàíîâëåí ýêñïåðèìåíòàëüíî àíãëèéñêèì ó÷¸íûì Ä. Äæîóëåì (1818—1889) è ðóññêèì ó÷¸íûì Ý. X. Ëåíöåì (1804— 1865).

Çàêîí Äæîóëÿ—Ëåíöà
Êîëè÷åñòâî òåïëîòû, âûäåëÿåìîé â ïðîâîäíèêå ñ òîêîì, ðàâíî ïðîèçâåäåíèþ êâàäðàòà ñèëû òîêà, ñîïðîòèâëåíèÿ ïðîâîäíèêà è âðåìåíè ïðîõîæäåíèÿ òîêà ïî ïðîâîäíèêó:

Q = I2RΔt.                     (15.14)

Êàê ìîæíî ýêñïåðèìåíòàëüíî ïðîâåðèòü çàêîí Äæîóëÿ—Ëåíöà? Ïðåäëîæèòå ñõåìó îïûòà.

Ìû ïîëó÷èëè ýòîò çàêîí ñ ïîìîùüþ ðàññóæäåíèé, îñíîâàííûõ íà çàêîíå ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè. Ôîðìóëà (15.14) ïîçâîëÿåò âû÷èñëèòü êîëè÷åñòâî òåïëîòû, âûäåëÿåìîé íà ëþáîì ó÷àñòêå öåïè, ñîäåðæàùåì êàêèå óãîäíî ïðîâîäíèêè.

Ìîùíîñòü òîêà. Ëþáîé ýëåêòðè÷åñêèé ïðèáîð (ëàìïà, ýëåêòðîäâèãàòåëü è ò. ä.) ðàññ÷èòàí íà ïîòðåáëåíèå îïðåäåë¸ííîé ýíåðãèè â åäèíèöó âðåìåíè. Ïîýòîìó íàðÿäó ñ ðàáîòîé òîêà î÷åíü âàæíîå çíà÷åíèå èìååò ïîíÿòèå ìîùíîñòü òîêà.

Âàæíî
Ìîùíîñòü òîêà ðàâíà îòíîøåíèþ ðàáîòû òîêà êî âðåìåíè ïðîõîæäåíèÿ òîêà. Ñîãëàñíî ýòîìó îïðåäåëåíèþ ìîùíîñòü òîêà

Ìîùíîñòü òîêà

Ýëåêòðè÷åñêàÿ ìîùíîñòü, òàê æå êàê è ìåõàíè÷åñêàÿ, âûðàæàåòñÿ â âàòòàõ (Âò).

Ýòî âûðàæåíèå äëÿ ìîùíîñòè òîêà ìîæíî ïåðåïèñàòü â íåñêîëüêèõ ýêâèâàëåíòíûõ ôîðìàõ, èñïîëüçóÿ çàêîí Îìà äëÿ ó÷àñòêà öåïè:

Âûðàæåíèå äëÿ ìîùíîñòè òîêà ìîæíî ïåðåïèñàòü â íåñêîëüêèõ ýêâèâàëåíòíûõ ôîðìàõ

Íàéäèòå íà ëþáîì ýëåêòðîïðèáîðå çíà÷åíèå åãî ìîùíîñòè. Îáñóäèòå, êàêîé ìîùíîñòè ñîîòâåòñòâóåò ýòî çíà÷åíèå — ïîëåçíîé èëè çàòðà÷åííîé.

Íà áîëüøèíñòâå ýëåêòðîïðèáîðîâ óêàçàíà ïîòðåáëÿåìàÿ èìè ìîùíîñòü, ïðåäåëüíîå çíà÷åíèå ñèëû òîêà, à òàêæå ïðåäåëüíîå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ.

 áûòó äëÿ ðàñ÷¸òîâ ïîòðåáëÿåìîé ýëåêòðîýíåðãèè ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ åäèíèöà êÂò • ÷, 1 êÂò • ÷ = 3,6 • 106 Äæ.

Êëþ÷åâûå ñëîâà äëÿ ïîèñêà èíôîðìàöèè ïî òåìå ïàðàãðàôà.
Çàêîí Äæîóëÿ—Ëåíöà. Ðàáîòà ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà

Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó

    1. ×òî íàçûâàþò ðàáîòîé òîêà?

    2. ×åì îòëè÷àåòñÿ ïîíÿòèå ðàáîòû òîêà â ýëåêòðîñòàòèêå îò ïîíÿòèÿ ðàáîòû â ® ìåõàíèêå?

    3. ×òî òàêîå ìîùíîñòü òîêà?

    4. Â êàêèõ åäèíèöàõ âûðàæàåòñÿ ìîùíîñòü òîêà?

    5. Ìîæíî ëè óâåëè÷èòü ìîùíîñòü ýëåêòðîïðèáîðà, ïîäàâàÿ íà íåãî áîëüøåå íàïðÿæåíèå?

    6. Êàêèå ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè ïðîèñõîäÿò â ïðîâîäíèêå, êîãäà ïî íåìó èä¸ò òîê?

Îáðàçöû çàäàíèé ÅÃÝ

À1. ×åìó ðàâíà ðàáîòà ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà çà 10 ìèí, åñëè íàïðÿæåíèå íà êîíöàõ ïðîâîäíèêà ðàâíî 10 Â, à ñèëà òîêà ðàâíà 1,5 À?

1) 150 Äæ     2) 900 Äæ     3) 1500 Äæ     4) 9000 Äíå

À2. Ïðè ïðîõîæäåíèè ïî ïðîâîäíèêó ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà â òå÷åíèå 2 ìèí ñîâåðøàåòñÿ ðàáîòà 96 êÄæ. Ñèëà òîêà 4 À. ×åìó ðàâíî ñîïðîòèâëåíèå ïðîâîäíèêà?

1) 0,02 Îì     2) 50 Îì     3) 3 êÎì     4) 15 êÎì

À3. Íà öîêîëå ëàìïû íàêàëèâàíèÿ íàïèñàíî: 150 Âò, 220 Â. Îïðåäåëèòå ñèëó òîêà â ñïèðàëè ïðè âêëþ÷åíèè ëàìïû â ñåòü ñ íîìèíàëüíûì íàïðÿæåíèåì

1) 0,45 À     2) 0,68 À     3) 22 À     4) 220 000 À

À4. Íà ðèñóíêå ïîêàçàí ãðàôèê çàâèñèìîñòè ñèëû òîêà â ëàìïå íàêàëèâàíèÿ îò íàïðÿæåíèÿ íà å¸ êëåììàõ. Ïðè íàïðÿæåíèè 30  ìîùíîñòü òîêà â ëàìïå ðàâíà

1) 135 Âò     2) 67,5 Âò     3) 45 Âò     4) 20 Âò

À5. Êàê èçìåíèòñÿ ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìàÿ ýëåêòðè÷åñêîé ëàìïîé, åñëè, íå èçìåíÿÿ å¸ ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå, óìåíüøèòü íàïðÿæåíèå íà íåé â 3 ðàçà?

1) óìåíüøèòñÿ â 3 ðàçà       3) íå èçìåíèòñÿ
2) óìåíüøèòñÿ â 9 ðàç       4) óâåëè÷èòñÿ â 9 ðàç

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru
<">


Ñîäåðæàíèå

interfaceType: 0, withoutIframe: true,