Энергия тока формула: Электрическая энергия — это… Что такое Электрическая энергия?

Электрическая энергия — это… Что такое Электрическая энергия?

Электромагнитная энергия — термин, под которым подразумевается энергия, заключенная в электромагнитном поле. Сюда же относятся частные случаи чистого электрического поля и чистого магнитного поля. Эта энергия равна механической работе, совершаемой при перемещении зарядов и проводников в электрическом и магнитном полях.

Работа электрического поля по перемещению заряда

Понятие работы A электрического поля E по перемещению заряда Q вводится в полном соответствии с определением механической работы:

где  — разность потенциалов (также употребляется термин напряжение)

Во многих задачах рассматривается непрерывный перенос заряда в течение некоторого времени между точками с заданной разностью потенциалов U(t), в таком случае формула для работы следует переписать следующим образом:

где  — сила тока

Мощность электрического тока в цепи

Мощность W электрического тока для участка цепи определяется обычным образом, как производная от работы

A по времени, то есть выражением:

— это наиболее общее выражение для мощности в электрической цепи.

С учётом закона Ома :

Электрическую мощность, выделяемую на сопротивлении R можно выразить как через ток: ,

так и через напряжение:

Соответственно, работа (выделившаяся теплота) является интегралом мощности по времени:

Энергия электрического и магнитного полей

Для электрического и магнитного полей их энергия пропорциональна квадрату напряжённости поля. Следует отметить, что, строго говоря, термин энергия электромагнитного поля является не вполне корректным. Вычисление полной энергии электрического поля даже одного электрона приводит к значению равному бесконечности, поскольку соответствующий интеграл (см.

ниже) расходится. Бесконечная энергия поля вполне конечного электрона составляет одну из теоретических проблем классической электродинамики. Вместо него в физике обычно используют понятие плотности энергии электромагнитного поля (в определенной точке пространства). Общая энергия поля равняется интегралу плотности энергии по всему пространству.

Плотность энергии электромагнитного поля является суммой плотностей энергий электрического и магнитного полей.

В системе СИ:

где E — напряжённость электрического поля,

H — напряжённость магнитного поля,  — электрическая постоянная, и  — магнитная постоянная. Иногда для констант и  — используют термины диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость вакуума, — которые являются крайне неудачными, и сейчас почти не употребляются.

Потоки энергии электромагнитного поля

Для электромагнитной волны плотность потока энергии определяется вектором Пойнтинга S (в российской научной традиции — вектор Умова-Пойнтинга).

В системе СИ вектор Пойнтинга равен: ,

— векторному произведению напряжённостей электрического и магнитного полей, и направлен перпендикулярно векторам E и H. Это естественным образом согласуется со свойством поперечности электромагнитных волн.

Вместе с тем, формула для плотности потока энергии может быть обобщена для случая стационарных электрических и магнитных полей, и имеет совершенно тот же вид: .

Сам факт существования потоков энергии в постоянных электрических и магнтных полях, на первый взгляд, выглядит очень странно, но это не приводит к каким-либо парадоксам; более того, такие потоки обнаруживаются в эксперименте.

См. также

Электрическая энергия — это… Что такое Электрическая энергия?

Электромагнитная энергия — термин, под которым подразумевается энергия, заключенная в электромагнитном поле. Сюда же относятся частные случаи чистого электрического поля и чистого магнитного поля.

Эта энергия равна механической работе, совершаемой при перемещении зарядов и проводников в электрическом и магнитном полях.

Работа электрического поля по перемещению заряда

Понятие работы A электрического поля E по перемещению заряда Q вводится в полном соответствии с определением механической работы:

где  — разность потенциалов (также употребляется термин напряжение)

Во многих задачах рассматривается непрерывный перенос заряда в течение некоторого времени между точками с заданной разностью потенциалов U(t), в таком случае формула для работы следует переписать следующим образом:

где  — сила тока

Мощность электрического тока в цепи

Мощность W электрического тока для участка цепи определяется обычным образом, как производная от работы A по времени, то есть выражением:

— это наиболее общее выражение для мощности в электрической цепи.

С учётом закона Ома :

Электрическую мощность, выделяемую на сопротивлении R можно выразить как через ток: ,

так и через напряжение:

Соответственно, работа (выделившаяся теплота) является интегралом мощности по времени:

Энергия электрического и магнитного полей

Для электрического и магнитного полей их энергия пропорциональна квадрату напряжённости поля. Следует отметить, что, строго говоря, термин энергия электромагнитного поля является не вполне корректным. Вычисление полной энергии электрического поля даже одного электрона приводит к значению равному бесконечности, поскольку соответствующий интеграл (см. ниже) расходится. Бесконечная энергия поля вполне конечного электрона составляет одну из теоретических проблем классической электродинамики. Вместо него в физике обычно используют понятие

плотности энергии электромагнитного поля (в определенной точке пространства). Общая энергия поля равняется интегралу плотности энергии по всему пространству.

Плотность энергии электромагнитного поля является суммой плотностей энергий электрического и магнитного полей.

В системе СИ:

где E — напряжённость электрического поля, H — напряжённость магнитного поля,  — электрическая постоянная, и  — магнитная постоянная. Иногда для констант и  — используют термины диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость вакуума, — которые являются крайне неудачными, и сейчас почти не употребляются.

Потоки энергии электромагнитного поля

Для электромагнитной волны плотность потока энергии определяется вектором Пойнтинга S (в российской научной традиции — вектор Умова-Пойнтинга).

В системе СИ вектор Пойнтинга равен: ,

— векторному произведению напряжённостей электрического и магнитного полей, и направлен перпендикулярно векторам

E и H. Это естественным образом согласуется со свойством поперечности электромагнитных волн.

Вместе с тем, формула для плотности потока энергии может быть обобщена для случая стационарных электрических и магнитных полей, и имеет совершенно тот же вид: .

Сам факт существования потоков энергии в постоянных электрических и магнтных полях, на первый взгляд, выглядит очень странно, но это не приводит к каким-либо парадоксам; более того, такие потоки обнаруживаются в эксперименте.

См. также

Электрическая энергия — это… Что такое Электрическая энергия?

Электромагнитная энергия — термин, под которым подразумевается энергия, заключенная в электромагнитном поле. Сюда же относятся частные случаи чистого электрического поля и чистого магнитного поля. Эта энергия равна механической работе, совершаемой при перемещении зарядов и проводников в электрическом и магнитном полях.

Работа электрического поля по перемещению заряда

Понятие работы A электрического поля E по перемещению заряда Q вводится в полном соответствии с определением механической работы:

где  — разность потенциалов (также употребляется термин напряжение)

Во многих задачах рассматривается непрерывный перенос заряда в течение некоторого времени между точками с заданной разностью потенциалов U(t), в таком случае формула для работы следует переписать следующим образом:

где  — сила тока

Мощность электрического тока в цепи

Мощность W электрического тока для участка цепи определяется обычным образом, как производная от работы A по времени, то есть выражением:

— это наиболее общее выражение для мощности в электрической цепи.

С учётом закона Ома :

Электрическую мощность, выделяемую на сопротивлении R можно выразить как через ток: ,

так и через напряжение:

Соответственно, работа (выделившаяся теплота) является интегралом мощности по времени:

Энергия электрического и магнитного полей

Для электрического и магнитного полей их энергия пропорциональна квадрату напряжённости поля. Следует отметить, что, строго говоря, термин энергия электромагнитного поля является не вполне корректным. Вычисление полной энергии электрического поля даже одного электрона приводит к значению равному бесконечности, поскольку соответствующий интеграл (см. ниже) расходится. Бесконечная энергия поля вполне конечного электрона составляет одну из теоретических проблем классической электродинамики. Вместо него в физике обычно используют понятие плотности энергии электромагнитного поля (в определенной точке пространства). Общая энергия поля равняется интегралу плотности энергии по всему пространству.

Плотность энергии электромагнитного поля является суммой плотностей энергий электрического и магнитного полей.

В системе СИ:

где E — напряжённость электрического поля, H — напряжённость магнитного поля,  — электрическая постоянная, и  — магнитная постоянная. Иногда для констант и  — используют термины диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость вакуума, — которые являются крайне неудачными, и сейчас почти не употребляются.

Потоки энергии электромагнитного поля

Для электромагнитной волны плотность потока энергии определяется вектором Пойнтинга S (в российской научной традиции — вектор Умова-Пойнтинга).

В системе СИ вектор Пойнтинга равен: ,

— векторному произведению напряжённостей электрического и магнитного полей, и направлен перпендикулярно векторам E и H. Это естественным образом согласуется со свойством поперечности электромагнитных волн.

Вместе с тем, формула для плотности потока энергии может быть обобщена для случая стационарных электрических и магнитных полей, и имеет совершенно тот же вид: .

Сам факт существования потоков энергии в постоянных электрических и магнтных полях, на первый взгляд, выглядит очень странно, но это не приводит к каким-либо парадоксам; более того, такие потоки обнаруживаются в эксперименте.

См. также

Урок 6. Работа и мощность электрического тока

Доброго вам времени суток! Рад снова видеть вас на уроке. Сегодня нас ждёт разговор об одном свойстве электрического тока, которое может быть и полезным, и вредным. Ранее уже упоминалось, что для переноса заряда по проводнику необходимо затратить некоторое количество энергии. Так же мы говорили о том, что источником этой энергии для электрической цепи являются источники тока. А куда же эта энергия девается, ведь электроны только переносят её из точки А в точку В и отдают либо узлам решётки материала, либо, если электрон ну оооочень везучий, возвращают её на противоположный электрод батареи? Стоит сразу заметить, что число таких «везучих» электронов очень близко к нулю, то есть вероятность электрона достигнуть лампочки во Владивостоке, вылетев из розетки в Москве, практически равна нулю (оп-па, какая подсказочка к задаче из Урока 1). Это объясняется очень просто: ЭДС источника всегда уменьшается, значит, энергия пропадает куда-то… Но это нарушало бы закон сохранения энергии. А давайте-ка разберёмся в этих вопросах!

Действительно, энергия не может пропадать в никуда, она лишь преобразуется из одного вида в другой. На этом принципе работают источники тока: какой-то вид энергии (химическая, световая, механическая и т.д.) преобразуются в электрическую энергию. Имеет место и обратное преобразование: зарядка аккумулятора приводит к восстановлению электролита, электрическая лампочка излучает свет, а динамик наушников – звук. Эти процессы и характеризуют работу электрического тока. Давайте для наглядности остановимся на обыкновенной лампе накаливания. Известно, что их существует большое количество: разнообразные размеры и формы, рабочее напряжение, некоторые лампы светят ярче, некоторые тусклее. Неизменным остаётся только принцип их работы. Рассмотрим внутреннее строение такой лампы:

Рисунок 6.1 – Внутреннее строение лампы накаливания

Обычная лампочка, которую сейчас пытаются заменить на так называемую «энергосберегающую», состоит из:

• 1. Стеклянная колба.
• 2. Полость колбы (вакуумированная или наполненная газом).
• 3. Нить накаливания (вольфрам или его сплав).
• 4. Первый электрод.
• 5. Второй электрод.
• 6. Крючки-держатели нити накаливания.
• 7. Ножка лампы (выполняет функцию держателя).
• 8. Внешний вывод для подключения (токоввод), имеющий внутри предохранитель, который защищает колбу от разрыва в момент перегорания нити накала.
• 9. Корпус цоколя (держатель лампы в патроне).
• 10. Изолятор цоколя (стекло).
• 11. Второй внешний вывод для подключения (токоввод).

Как легко заметить к электрической части лампы (то есть той части, по которой протекает ток), можно отнести далеко не все составляющие. Можно сказать, что лампа состоит из проводника, который посредством специальной системы может подключаться к электрической цепи. Принцип работы лампы накаливания основан на эффекте электромагнитного теплового излучения. Однако излучение может приходиться на разные области спектра: от инфракрасного до видимого. Чтобы обеспечить излучение в видимой области спектра, согласно закону Планка (зависимость длины волны излучения от температуры), необходимо подобрать температуры, при которой происходит излучение преимущественно белого света. Этому условию удовлетворяет диапазон температур от 5500 до 7000 градусов Кельвина. При температуре 5770К спектр излучения лампы будет совпадать со спектром излучения Солнца, что наиболее привычно человеческому глазу.

Однако нагревания до таких высоких температур не выдерживает ни один из известных металлов. Наиболее тугоплавкие металлы вольфрам и осмий имеют температуру плавления 34100С (3683К) и 30450С (3318К), соответственно. Поэтому все лампы накаливания излучают только бледно-желтый свет, однако, реально воспринимаемый цвет может быть искажён адаптацией глаза к условиям освещения. Излучение «холодного» белого света является одним из преимуществ «энергосберегающих» ламп перед лампами накаливания.
Колба с газом или вакуумом необходима для защиты нити накала от воздействия атмосферного воздуха. Газовая среда состоит в основном из смеси инертных газов (смесь азота N2 с аргоном Ar являются наиболее распространёнными в силу малой себестоимости и большой молярной массы, которая уменьшает потери тепла, возникающие при этом за счёт теплопроводности). Особой группой являются галогенные лампы накаливания. Принципиальной их особенностью является введение в полость колбы галогенов или их соединений. В такой лампе испарившийся с поверхности тела накала металл вступает в соединение с галогенами, и затем возвращается на поверхность нити за счёт температурного разложения получившегося соединения. Такие лампы имеют большую температуру спирали, больший КПД и срок службы, меньший размер колбы и другие преимущества. Но вернемся к току, который протекает по нити накаливания…

Ранее мы говорили, что перенос единичных зарядов в проводнике из точки А в точку В производится под действием электрического напряжения, которое совершает работу. При различных значениях напряжения и величине заряда, выполняется различная работа, следовательно, необходимо оценить величину скорости передачи (преобразования) энергии. Эта величина называется электрической мощностью и характеризует выполненную работу за единицу времени:

Работа электрического тока при переносе одного заряда численно равна значению напряжения на участке АВ (см. Урок 3: потенциальная энергия поля равна произведению разности потенциалов на перенесённый заряд), тогда:

Умножив значение мощности для одного заряда на число перенесённых зарядов, получим значение мощности электрического тока:

Учитывая, что отношение величины заряда ко времени равно величине протекающего тока, получим:

Величина электрической мощности измеряется в ваттах (Вт) или в вольт-амперах (ВА), однако, эти величины не являются тождественными. Хотя произведение силы тока, выраженной в амперах на напряжение, выраженное в вольтах, даёт величину вольт-амперы, она используется для характеристики несколько «другой» мощности, которую мы рассмотрим позже, так как она пока не связана с изучаемыми характеристиками.
Тогда работа тока равна мощности, умноженной на время:

Величина работы электрического тока измеряется в джоулях (Дж).
Применяя закон Ома и следствия из него, получим еще два выражения для вычисления электрической мощности:

При помощи этих формул и известных значений любых двух величин из четырех (напряжение, ток, сопротивление, мощность) можно найти остальные две величины. Кроме того, эти формулы выражают так называемую постоянную мощность. Кроме неё, можно дать характеристику мгновенной мощности, которая в различные моменты времени может изменять своё значение:

Обычно для выделения величины, зависящей от времени (мгновенное значение) используют строчные буквы алфавита, а для выделения величин, характеризующие постоянные или усреднённые значения – прописные. Мгновенной работы, разумеется, не существует.

Так же следует запомнить, что электроны, перемещающиеся по проводнику, сталкиваются с узлами кристаллической решётки, отдают им свою энергию, которая выделяется в виде тепла, поэтому практически вся электрическая энергия в проводнике переходит в тепловую, но при высоких температурах нагрева (электрическая лампа) часть энергии расходуется еще и на световое излучение.

Кроме того, раз на любом участке проводника существует преобразование мощности в тепло, значит, не вся мощность, выделяемая источником, (а она эквивалентна мощности тока, только вместо значения напряжения в формулу 6.1 необходимо подставить значение ЭДС источника) поступает в нагрузку. Нагрузкой в электротехнике называется потребитель (приемник) электрической энергии, в данном случае – лампа накаливания. Тогда для характеристики эффективности системы (устройства, машины, электрической цепи) в отношении преобразования или передачи энергии вводится коэффициент полезного действия (КПД). Он определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой, обозначается обычно η («эта»). КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде:

где A – работа, выполненная потребителем,
Q – энергия, отданная источником.

В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы или равен ей, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии.

Разность ∆Q=A-Q называется потерями мощности. Из формулы 6.3 видно, что потери мощности будут возрастать при увеличении сопротивления проводника, поэтому чтобы получить как можно больше теплового излучения в лампах используется тонкая бифилярная (двойная) спираль, сопротивление которой довольно велико. Нить имеет толщину порядка 50 микрон, чтобы компенсировать относительно малое удельное сопротивление металла. Стоит отметить, что КПД ламп накаливания составляет не более 15%, то есть более 85% мощности рассеивается в виде тепла (инфракрасное излучение).

На этом наш урок закончен, надеюсь, что он вам понравился, не забывайте подписываться на обновления. До свидания!

• Мощность электрического тока (P) – характеристика скорости передачи (преобразования) энергии. Измеряется в ваттах (Вт).
• Основные формулы вычисления мощности:
  
• Работа электрического тока (A) – произведение мощности на время:
  
  измеряется в джоулях (Дж).
• Мгновенная мощность зависит от выбранного момента времени; мгновенное значение тока и напряжения также изменяются во времени из-за внешних факторов: изменения температуры, влияния внешнего поля, нестабильности ЭДС источника питания и т.д.
• Коэффициент полезного действия (η) – отношение полезной работы (энергии, переданной потребителю) к полной затраченной энергии:
  
  КПД характеризует степень полезности системы и определяется количество потерь мощности в ней.
• Потери мощности в проводнике образуются преобразованием электрического тока в тепловую энергию, зависят от сопротивления проводника и не входят в величину полезной работы.

Задачки на сегодня.

• 1.Две электрические лампы, мощность которых 40 и 100 Вт, рассчитаны на одно и то же напряжение. Сравните диаметры нитей накала, если они изготовлены из одинакового материала, а длины их относятся как 1:2.
• 2.Поселок потребляющий электрическую мощность Р=1200 кВт, находится на расстоянии l=5 км от электростанции. Передача энергии производится при напряжении U=60 кВ. Допустимая относительная потеря напряжения(и мощности) в проводах k=1% Какой минимальный диаметр d могут иметь медные провода линий электропередачи?
• 3.Повышенная сложность. Сила тока в проводнике сопротивлением R=20 Ом нарастает в течение времени t=2с по линейному закону от I₀=0 до I_max=6A(см. рис.). Определить количество теплоты Q₁, выделившееся в этом проводнике за первую секунду, и Q₂ – за вторую, а также найти отношение этих количеств теплоты. (Считать, что вся мощность выделяется как тепловая энергия).
  

← Урок 5: Источники питания | Содержание | Урок 7: Составление электрических схем →

Электрическая энергия и мощность

Основные понятия и определения электротехники

Электрическая энергия — это способность электромаг­нитного поля производить работу, преобразовываясь в другие виды энергии.

Электроэнергия — наиболее совершенный и универсальный вид, сравнительно легко преобразующийся в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую, химическую и др.

Совершение работы связано с перемещением зарядов через элементы, обладающие сопротивлением. Единица измерения электроэнергии (работы) — джоуль (Дж). Она соответствует работе по перемещению заряда в один кулон между точками цепи с напряжением в один вольт: 1 Дж = 1 В • 1 Кл.

Электрическая мощность — это работа по перемещению электрических зарядов в единицу времени.

Различают активную, реактивную и полную мощности.

Активная мощность — это мощность, связанная с преобразованием электроэнергии в тепловую или меха­ническую энергию.

В цепях постоянного тока активная мощность, Вт,

Р ш UI = Р г, в цепях переменного синусоидального тока

(/„

где U — действующее значение напряжения, В, U » -~;

л/2

I — действующее значение тока, А, I = ~.

Ф — угол сдвига между векторами напряжения и тока, град.

Реактивная (индуктивная) мощность в цепях перемен­ного синусоидального тока в установившихся режимах связана с созданием магнитных полей в элементах цепи и покрытием потерь на так называемые магнитные поля рассеяния этих элементов.

QL = UI sinq> * I2 xL .

Реактивная (емкостная) мощность в цепях переменного синусоидального тока в установившихся режимах направлена на создание электрических полей в диэлектрических средах элементов цепи.

Qc = UI sincp —I2xc .

Единица измерения реактивной мощности — вар.

 

В цепях постоянного тока в установившихся режимах реак­тивные мощности равны нулю.

Полная мощность элемента в цепи переменного синусои­дального тока определяется как геометрическая сумма актив­ной и реактивной мощностей:  •

где z = /Jr2 + (xL—xc)z  — полное сопротивление цепи, Ом. Единица измерения полной мощности — В>А

§ 13. Работа и мощность электрического тока

Электрическая энергия. В природе и технике непрерывно происходят процессы превращения энергии из одного вида в другой (рис. 30). В источниках электрической энергии различные виды энергии превращаются в электрическую энергию. Например, в электрических генераторах 1, приводимых во вращение каким-либо механизмом, происходит превращение в электрическую энергию механической, в термогенераторах 2 — тепловой, в аккумуляторах 9 при их разряде и гальванических элементах 10 — химической, в фотоэлементах 11 — лучистой.
Приемники электрической энергии, наоборот, электрическую энергию превращают в другие виды энергии — тепловую, механическую, химическую, лучистую и пр. Например, в электродвигателях 3 электрическая энергия превращается в механическую, в электронагревательных приборах 5 — в тепловую, в электролитических ваннах 8 и аккумуляторах 7 при их заряде — в химическую, в электрических лампах 6 — в лучистую и тепловую, в антеннах 4 радиопередатчиков — в лучистую.

Рис. 30. Пути превращения энергии из одного вида в другой

Мерой количества энергии является работа. Работа W, совершаемая электрическим током за время t при известном напряжении U силе тока I, равна произведению напряжения на силу тока и на время его действия:

W = UIt (29)

Работа, совершаемая электрическим током силой 1 А при напряжении 1 В в течение 1 с, принята за единицу электрической энергии. Эта единица называется джоулем (Дж). Джоуль, который называют также ватт-секундой (Вт*с), — очень маленькая единица измерения, поэтому на практике для измерения электрической энергии приняты более крупные единицы — ватт-час (1 Вт*ч = 3600 Дж), киловатт-час (1 кВт*ч = 1000 Вт*ч = 3,6*10⁶ Дж), мегаватт-час (1 МВт*ч=1000 кВт*ч=3,6*10⁹ Дж).

Электрическая мощность. Энергия, получаемая приемником или отдаваемая источником тока в течение 1 с, называется мощностью. Мощность Р при неизменных значениях U и I равна произведению напряжения U на силу тока I:

P = UI (30)

Используя закон Ома для определения силы тока и напряжения в зависимости от сопротивления R и проводимости G, можно получить и другие выражения для мощности. Если заменить в формуле (30) напряжение U=IR или силу тока I=U/R=UG, то получим

P = I²R (31)

или

P = U²/R = U²G (32)

Следовательно, электрическая мощность равна произведению квадрата силы тока на сопротивление, или электрическая мощность квадрату напряжения, поделенному на сопротивление, либо квадрату напряжения, умноженному на проводимость.

Мощность, которая создается силой тока 1 А при напряжении 1 В, принята за единицу измерения мощности и называется ватт (Вт). В технике мощность измеряют более крупными единицами: киловаттами (1 кВт =1000 Вт) и мегаваттами (1 МВт=1 000 000 Вт).

Потери энергии и коэффициент полезного действия. При превращении электрической энергии в другие виды энергии или наоборот не вся энергия превращается в требуемый вид энергии, часть ее непроизводительно затрачивается (теряется) на преодоление трения в подшипниках машин, нагревание проводов и пр. Эти потери энергии неизбежны в любой машине и любом аппарате.
Отношение мощности, отдаваемой источником или приемником электрической энергии, к получаемой им мощности, называется коэффициентом полезного действия источника или приемника. Коэффициент полезного действия (к. п. д.)

? = P₂/P₁ = P₂/(P₂ + ?P) (33)

где

Р₂ — отдаваемая (полезная) мощность;
Р₁ — получаемая мощность;
?Р — потери мощности.

К. п. д. всегда меньше единицы, так как в любой машине и любом аппарате имеются потери энергии. Иногда к. п. д. выражают в процентах. Так, тяговые двигатели электровозов и тепловозов имеют к. п. д. 86—92 %, мощные трансформаторы — 96—98 %, тяговые подстанции — 94—96 %, контактная сеть электрифицированных железных дорог — около 90 %, генераторы тепловозов — 92—94 %.
Рассмотрим в качестве примера распределение энергии в электрической цепи (рис. 31). Генератор 1, питающий эту цепь, получает от первичного двигателя 2 (например, дизеля) механическую мощность Р_mx = 28,9 кВт, а отдает электрическую мощность Р_эл = 26 кВт (2,9 кВт составляют потери мощности в генераторе). Поэтому он имеет к. п. д. ?_ген = Р_эл/Р_mx = 26/28,9 = 0,9.

Мощность Р_эл = 26 кВт, отдаваемая генератором, расходуется на питание электрических ламп (6 кВт), на нагрев электрических плиток (7,2 кВт) и на питание электродвигателя (10,8 кВт). Часть мощности ?P_пр = 2 кВт теряется на бесполезный нагрев проводов, соединяющих генератор с потребителями.

Рис. 31. Схема преобразования энергии в электрической цепи

В каждом приемнике электрической энергии также имеют место потери мощности. В электрическом двигателе 3 потери мощности составляют 0,8 кВт (он получает из сети мощность 10,8 кВт, а отдает только 10 кВт), поэтому к. п. д. ?дв = 10/10,8 = 0,925. Из мощности 6 кВт, полученной лампами, лишь незначительная часть идет на Создание лучистой энергии, большая часть ее бесполезно рассеивается в виде тепла. В электрической плитке на нагрев пищи расходуется не вся полученная мощность 7,2 кВт, так как часть созданного ею тепла рассеивается в окружающем пространстве. При рассмотрении электрических цепей наряду с определением токов и напряжений, действующих на отдельных участках, необходимо определять и передаваемую по ним мощность. При этом должен соблюдаться так называемый энергетический баланс мощностей. Это означает, что мощность, получаемая каким-либо устройством (источником тока или потребителем) или участком электрической цепи, должна быть равна сумме отдаваемой ими мощности и потерь мощности, которые возникают в данном устройстве или участке цепи.

Энергия и мощность электрического тока

В любой замкнутой электрической цепи источник затрачивает электрическую энергию W_истна перемещение единицы положительного заряда по всей цепи: и на внутреннем и на внешнем участках.

и;

Энергия источника определяется выражением: W_ист=Eq=EIt= (U₀+U)It;

Энергия источника (полезная), которая расходуется на потребителе: W=UIt;

Энергия источника (потери), которая расходуется на внутреннем сопротивлении источника: W=U₀It;

Преобразование электрической энергии в другие виды энергий происходит с определенной скоростью. Эта скорость определяет электрическую мощность элементов электрической цепи:

;

Мощность источника определяется соотношением:

Мощность потребителя определяется соотношением:

Коэффициент полезного действияэлектрической цепиηопределяется отношением мощности потребителя к мощности источника:

Закон Джоуля — Ленца

Ток, протекая по проводнику, нагревает его (в этом случае электрическая энергия преобразуется в тепловую). Количество выделенного тепла будет определяться количеством электрической энергии, затраченной в этом проводнике.

Дж.

(кал).

Коэффициент 0,24 (электротермический эквивалент) устанавливает зависимость между электрической и тепловой энергией.

Часть3: Режимы работы электрических цепей

В электрических цепях все основные элементы делятся на активные и пассивные. Активными считаются элементы, в которых преобразование энергии сопровождается возникновением ЭДС (аккумуляторы, генераторы). Элементы, в которых ЭДС не возникает, называются пассивными.

Параметры электрических цепей:

Ток в замкнутой цепи ;

Напряжение на клеммах источника ;

Падение напряжения на сопротивлении источника ;

Полезная мощность (мощность потребителя) .

Электрические цепи могут работать в трех режимах:

Условие максимальной отдачи мощности: полезная мощность максимальна, когда сопротивление потребителя R станет равным внутреннему сопротивлению источника R₀.

КПД при максимальной отдаче мощности равно 50%, к 100% КПД приближается в режиме, близком к холостому ходу.

Нормальным (рабочим) режимом называют такой режим работы цепи, при котором ток, напряжение и мощность не превышают номинальных значений, заданных заводом-изготовителем.

Источники тока могут работать в режиме генератора и в режиме нагрузки. Источники, ЭДС которых совпадают с направлением тока в цепи, работают в режиме генератора, а источники , ЭДС которых не совпадают с направлением тока, работают в режиме потребителя.

Напряжение источника, работающего в режиме генератора: .

Напряжение источника, работающего в режиме потребителя: .

Тема 1.3

Расчет электрических цепей постоянного тока

Основной целью расчета электрической цепи является нахождение ее параметров: ток, напряжение, сопротивление, мощность, КПД. Значения параметров дают возможность оценить условия и эффективность работы электротехнического оборудования и приборов во всех участках электрической цепи.

Для расчета электрических цепей основой служат законы Ома и Кирхгофа, Джоуля-Ленца.

Законы Кирхгофа

К характерным элементам электрической цепи относятся ветвь, узел, контур.

Ветвью электрической цепи называется ее участок, на всем протяжении которого величина тока имеет одинаковое значение. Ветви, которые содержат источники питания называются активными, а которые не содержат их – пассивными.

Узлом электрической цепи называется точка соединения электрических ветвей.

Контуром электрической цепи называют замкнутое соединение, в которое могут входить несколько ветвей.

Первый закон Кирхгофа

Сумма токов входящих в узел равна сумме токов, выходящих из узла. ИЛИ Сумма токов, сходящихся в узле равна нулю.

∑I=0; — математическое выражение первого закона Кирхгофа.

Второй закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма ЭДС в замкнутом контуре электрической цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на всех участках этой цепи.

; — математическое выражение второго закона Кирхгофа.

Последовательное соединение потребителей

Последовательным соединением участков эй цепи называют соединение, при котором через все участки цепи проходит один и тот же ток.

Общее напряжение последовательно соединенных элементов равно сумме напряжений на каждом элементе согласно второму закону Кирхгофа: ;

В соответствии с законом Ома: ; Из этого соотношения следует:; Таким образом, общее сопротивление цепи с последовательно соединенными элементами равно сумме этих сопротивлений.

Параллельное сопротивление потребителей

Параллельным соединением участков электрической цепи называется соединение, при котором все участки цепи присоединяются к одной паре узлов, то есть находятся под действием одного и того же напряжения.

Общий ток такого соединения согласно первому закона Кирхгофа будет равен сумме токов в отдельных ветвях: ; В соответствии с законом Ома:; Если поделить левую и правую части наU, получим:;

Обратная величина общего эквивалентного сопротивления параллельно включенных потребителей равна сумме обратных величин этих потребителей.

Величина, обратная сопротивлению определяет проводимость потребителя g. Тогда для параллельно соединенных потребителей справедливо:;

Формула электрической энергии

Количество электроэнергии, потребляемой электрической энергией, можно легко рассчитать, а также можно рассчитать стоимость электроэнергии, используемой для конкретного устройства

Расчет электроэнергии

Количество электроэнергии, передаваемой прибору, зависит от его мощности и продолжительности включения. Количество передаваемой электрической энергии от сети измеряется в киловатт-часах, кВтч.Одна единица — 1 кВтч.

Формула электрической энергии

E = P × t

• E — переданная энергия в киловатт-часах, кВтч
• P — мощность в киловаттах, кВт
• T — время в часах, ч.

Обратите внимание, что мощность здесь измеряется в киловаттах, а не в обычных ваттах. Чтобы преобразовать Вт в кВт, необходимо разделить на 1000.

Например, 1000 Вт = 1000 ÷ 1000 = 1 кВт.

Также обратите внимание, что здесь время измеряется в часах, а не в секундах.Чтобы перевести секунды в часы, нужно разделить на 3600.

Например, 7200 с = 7200 ÷ 3600 = 2 часа.

Закон Ома

Наиболее важным описанием электрической энергии является закон Ома. В нем говорится, что

«При постоянной температуре ток через проводник прямо пропорционален разности потенциалов в точках»

то есть V α I

А также можно записать как V = IR

Где R — сопротивление проводника

Формула для расчета мощности от электрической энергии

Формула, связывающая энергию и мощность:

Энергия = Мощность x Время.

Единица измерения энергии — джоуль, единица мощности — ватт, единица времени — секунда.

Если мы знаем мощность прибора в ваттах и ​​сколько секунд оно используется, мы можем вычислить количество джоулей электрической энергии, которые были преобразованы в другую форму вылета.

Например, Если лампу на 40 ватт включить на один час, сколько джоулей электрической энергии было преобразовано лампой?

Энергия (Вт) = Мощность x Время

Энергия = 40 x 3600

= 14 400 джоулей

Формула для расчета силы тока

Ток можно рассчитать по формуле: I = Q / t, где I — ток.Q — заряд в кулонах, c и t — время в секундах, с.

Например: Какой будет ток, если 15C тока проходит через цепь за 3 секунды? I = 15C / 3с I = 5 ° C в секунду или 5 ° C / с.

Напряжение

Вспомните, как мы определили напряжение как «силу» проталкивания тока через цепь. Так как же нам измерить напряжение?

В = Вт / К

Где V — напряжение / разность потенциалов, измеренная в вольтах. W — проделанная работа в джоулях, Q — ток в кулонах.

Используя предыдущий пример, какое напряжение в цепи, если передаваемая энергия составляет 35 Дж?

В = 35 Дж / 15 ° C V = 2,33 В (Дж)

Примеры электроэнергии

Вычислите количество тепла, выделяемого электрическим утюгом с сопротивлением 30 Ом и потребляющим ток 3 ампера при включении в течение 15 секунд.

Энергия = Мощность x Время

Мощность = I2R

= 32 * 30

= 270 Вт

Энергия = Мощность x Время

= 270 х 15

= 4050 джоулей

Электроэнергия прочие виды

Какова формула энергии?

Обновлено 13 декабря 2020 г.

Крис Дезил

Один из фундаментальных законов Вселенной заключается в том, что энергия не создается и не уничтожается — она ​​только меняет формы.2

где KE — кинетическая энергия в джоулях, m — масса в килограммах, а v — скорость в метрах в секунду.

Сила и работа

Три закона движения Ньютона составляют основу классической физики. Первый закон определяет силу как то, что вызывает движение, а второй закон связывает силу, действующую на объект, с ускорением, которому он подвергается. Если сила (F) ускоряет тело на расстояние (d), оно совершает работу (W), равную силе, умноженной на расстояние, умноженное на коэффициент, учитывающий угол между ними (θ, греческая буква тета ).В математическом выражении это означает:

W = Fd \ cos {\ theta}

Метрическими единицами измерения силы являются ньютоны, единицы измерения расстояния — метры, а единицы измерения — ньютон-метры или джоули. Энергия — это способность выполнять работу, и она также выражается в джоулях.

Кинетическая и потенциальная энергия

Движущийся объект обладает энергией движения, которая эквивалентна работе, которая потребовалась бы для его остановки. Это называется его кинетической энергией и зависит от квадрата скорости объекта (v), а также половины его массы (m).Объект, покоящийся в гравитационном поле Земли, обладает потенциальной энергией в силу своей высоты; если бы он упал свободно, он получил бы кинетическую энергию, равную этой потенциальной энергии. Потенциальная энергия зависит от массы объекта, его высоты (h) и ускорения свободного падения (g). Математически это:

PE = mgh

Электрическая энергия

Расчет энергии в электрических системах зависит от величины тока, протекающего по проводнику (I) в амперах, а также от электрического потенциала или напряжения ( V), управляющий током, в вольтах.Умножение этих двух параметров дает мощность электричества (P) в ваттах, а умножение P на время, в течение которого течет электричество (t) в секундах, дает количество электроэнергии в системе в джоулях. Математическое выражение для электрической энергии в проводящей цепи:

E_e = Pt = VIt

Согласно этому соотношению, если оставить 100-ваттную лампочку горящей в течение одной минуты, расходуется 6000 джоулей энергии. Это эквивалентно количеству кинетической энергии, которую имел бы 1-килограммовый камень, если бы вы уронили его с высоты 612 метров (без учета трения воздуха).

Некоторые другие формы энергии

Свет, который мы видим, — это электромагнитное явление, обладающее энергией за счет колебаний пакетов волн, называемых фотонами. Немецкий физик Макс Планк определил, что энергия фотона пропорциональна частоте (f), с которой он колеблется, и рассчитал константу пропорциональности (h), которую в его честь называют постоянной Планка. Выражение для энергии фотона выглядит следующим образом:

E_p = hf

Согласно теории относительности Альберта Эйнштейна, каждая частица вещества имеет внутреннюю потенциальную энергию, пропорциональную массе частицы и квадрату скорости света (c) .2

Расчеты Эйнштейна были подтверждены разработкой атомной бомбы.

Расчет передаваемой энергии — Ток, напряжение и сопротивление — Редакция GCSE Physics (Single Science) — Другое

При заданном количестве перемещающегося электрического заряда количество передаваемой энергии увеличивается с увеличением разности потенциалов.

Вы можете рассчитать передаваемую энергию, используя следующее уравнение:

переданная энергия = разность потенциалов × заряд

E = V × Q

куда:

E — передаваемая энергия в джоулях, Дж

V — разность потенциалов в вольтах, В

Q — заряд в кулонах, C

Вопрос

Сколько энергии передается когда разность потенциалов 120 В, а заряд 2 Кл?

Показать ответ

Переданная энергия = 120 × 2 = 240 Дж

Это уравнение можно преобразовать в В = E ÷ Q

Таким образом, напряжение — это передаваемая энергия, деленная на заряд.Измененная формула означает, что мы можем определить один вольт как один джоуль на кулон.

электрический ток | Формула и определение

Электрический ток , любое движение носителей электрического заряда, таких как субатомные заряженные частицы (например, электроны с отрицательным зарядом, протоны с положительным зарядом), ионы (атомы, потерявшие или получившие один или несколько электронов), или дырки (недостаток электронов, который можно рассматривать как положительные частицы).

Британская викторина

27 правильных или ложных вопросов из самых сложных викторин «Британника»

Что вы знаете о Марсе? Как насчет энергии? Думаете, будет проще, если вам придется выбирать только истину или ложь? Узнайте, что вы знаете о науке, с помощью этой сложной викторины.

Электрический ток в проводе, носителями заряда которого являются электроны, является мерой количества заряда, проходящего через любую точку провода за единицу времени. В переменном токе движение электрических зарядов периодически меняется на противоположное; в постоянном токе это не так. Во многих контекстах направление тока в электрических цепях принимается за направление потока положительного заряда, направление, противоположное фактическому дрейфу электронов. При таком определении ток называется обычным током.

Ток обычно обозначается символом I . Закон Ома связывает ток, протекающий по проводнику, с напряжением В, и сопротивлением R ; то есть V = I R . Альтернативная формулировка закона Ома: I = V / R .

Ток в газах и жидкостях обычно состоит из потока положительных ионов в одном направлении вместе с потоком отрицательных ионов в противоположном направлении.Чтобы обработать общий эффект тока, его направление обычно принимается за направление положительного носителя заряда. Ток отрицательного заряда, движущийся в противоположном направлении, эквивалентен положительному заряду такой же величины, движущемуся в обычном направлении, и должен быть включен как вклад в общий ток. Ток в полупроводниках состоит из движения дырок в обычном направлении и электронов в противоположном направлении.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишись сейчас

Существуют токи многих других видов, такие как пучки протонов, позитронов или заряженных пионов и мюонов в ускорителях частиц.

Электрический ток создает сопутствующее магнитное поле, как в электромагнитах. Когда электрический ток течет во внешнем магнитном поле, он испытывает магнитную силу, как в электродвигателях. Потери тепла или энергия, рассеиваемая электрическим током в проводнике, пропорциональна квадрату тока.

Распространенной единицей электрического тока является ампер, который определяется как поток заряда в один кулон в секунду, или 6.2 × 10 ¹⁸ электронов в секунду. Единицы тока сантиметр – грамм – секунда — это электростатическая единица заряда (esu) в секунду. Один ампер равен 3 × 10 ⁹ esu в секунду.

Коммерческие линии электропередач обеспечивают ток около 100 ампер в обычном доме; 60-ваттная лампочка потребляет около 0,5 ампер тока, а однокомнатный кондиционер — около 15 ампер. (Подробнее об электрическом токе, см. электричество: Постоянный электрический ток и электричество: Переменные электрические токи.)

Что такое электроэнергия? Определение, единицы и типы

Определение: Скорость, с которой работа выполняется в электрической цепи, называется электрической мощностью. Другими словами, электрическая мощность определяется как скорость передачи энергии. Электроэнергия вырабатывается генератором, а также может поставляться электрическими батареями. Он дает низкоэнтропийную форму энергии, которая переносится на большие расстояния, а также преобразуется в различные другие формы энергии, такие как движение, тепловая энергия и т. Д.

Электроэнергия делится на два типа: мощность переменного тока и мощность постоянного тока. Классификация электроэнергии зависит от характера тока. Электроэнергия продается в джоулях, которые являются произведением мощности в киловаттах и ​​времени работы оборудования в часах. Полезность электроэнергии измеряется электросчетчиком, который регистрирует общую энергию, потребляемую устройствами с питанием. Электрическая мощность определяется уравнением, показанным ниже.

Где В, — напряжение в вольтах, I — ток в амперах, R — сопротивление, обеспечиваемое устройствами с питанием, Т — время в секундах, а P — мощность, измеренная в Вт.

Единица электроэнергии

Единица измерения электрической мощности — Ватт.

Если, Таким образом, мощность, потребляемая в электрической цепи, считается равной одному ватту, если через цепь протекает ток в один ампер при приложении к ней разности потенциалов в 1 В. Большей единицей электрической мощности является киловатт (кВт), обычно используется в энергосистеме

Виды электроэнергии

Электроэнергия в основном подразделяется на два типа. Это мощность постоянного и переменного тока.

1. Питание постоянного тока

Мощность постоянного тока определяется как произведение напряжения и тока. Его производят топливный элемент, аккумулятор и генератор.

Где P — мощность в ваттах.
В — напряжение в вольтах.
I — ток в амперах.

2. Электропитание переменного тока

Электропитание переменного тока в основном подразделяется на три типа. Это кажущаяся мощность, активная мощность и реальная мощность.

1. Полная мощность — Полная мощность — это бесполезная мощность или мощность холостого хода.Он представлен символом S, а их единица СИ — вольт-ампер.

Где S — полная мощность
В _{действующее значение} — действующее значение напряжения = В _{пиковое значение} √2 в вольтах.
I _rms — RMS ток = I _пик √2 в ампер.

2. Активная мощность — Активная мощность (P) — это активная мощность, которая рассеивается в сопротивлении цепи.

Где, P — реальная мощность в ваттах.
В _{действующее значение} — Среднеквадратичное значение напряжения = В _{пиковое значение} √2 в вольтах.
I _rms — RMS ток = I _пик √2 в ампер.
Φ — фазовый угол импеданса между напряжением и током.

3. Реактивная мощность — Мощность, создаваемая реактивным сопротивлением цепи, называется реактивной мощностью (Q). Он измеряется в реактивных вольт-амперах.

Где, Q — реактивная мощность в ваттах.
В _{действующее значение} — Среднеквадратичное значение напряжения = В _{пиковое значение} √2 в вольтах.
I _rms — RMS ток = I _пик √2 в ампер.
Φ — фазовый угол импеданса между напряжением и током.

Соотношение между полной, активной и реактивной мощностью показано ниже.

Отношение реальной мощности к полной называется коэффициентом мощности, и его значение находится в диапазоне от 0 до 1.

P = IV P = I2R расчеты полезность электроприборов, передающих электроэнергию формула расчета стоимости электроэнергии электробезопасность в домашних условиях цвета проводов вилки igcse / gcse 9-1 Примечания к пересмотру физики

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 1: Полезные электроприборы в доме, предохранители и заземление, передача электроэнергии ТАКЖЕ мощность и расчет передачи энергии в т.ч. P = IV = I 2 R = E / t, E = Pt = IVt и стоимость электроэнергии расчеты Примечания к редакции физики Доктора Брауна: физика GCSE, IGCSE физика, O уровень & ~ Школьные курсы естественных наук для 9-10 классов в США или их эквиваленты для ~ 14-16 лет студенты-физики Почему электрические устройства так полезны? Как мы рассчитываем передачу энергии в электрическом приборе? Что мы понимаем под единицей электроэнергии использовал? Как рассчитать стоимость содержания электрическое устройство? Субиндекс для этой страницы 1.Важный определения, описания, формулы и единицы 2. Полезность электроприборов например в доме 3. Подробнее о использование электричества в доме включая аспекты безопасности 4. Мощность рейтинги например техника в доме 5. Более об опасностях токоведущего провода, предохранителей и заземляющих устройств за дополнительную плату. безопасность 6.Мощность, передача энергии и расчет стоимости электроэнергии См. Также раздел для V = IR, Q = It и E = QV расчеты 1. Важно определения, описания, формулы и единицы Примечание: Вы можете / можете нет (но не волнуйтесь!), столкнулись со всеми этими терминами, это зависит от как далеко продвинулась ваша учеба.В вашем курсе вам может не понадобиться каждая формула — решать вам. V разность потенциалов ( p.d ., обычно называемая « напряжение ») — это движущий потенциал, который перемещает электрический заряд вокруг цепь — обычно электронов . Возможная разница — это работа, выполненная в перемещение единицы заряда. Показывает, сколько энергии передается за единицу заряда, когда заряд перемещается между двумя точками в цепи е.грамм. между выводами аккумуляторной батареи. г. в любой части цепи измеряется в вольтах, В . Я ток — это скорость протекания электрического заряда в кулонов в секунду ( К / с, ), измеряется в амперах (ампер, A, ). Количество переданного электрического заряда a give time = текущий расход в амперах x прошедшее время в секундах Формула соединения: Q = Оно , I = Q / t, t = Q / I, Q = электрический заряд перемещается в кулонов ( C ), время т ( с ) R сопротивление в цепи, измеренное в Ом ( Ом ). Сопротивление замедляет прохождение электрического заряда — он противостоит потоку электрического заряда . Формула соединения: В = ИК , I = V / R, R = V / I (Это формула для Закон Ома) П является мощность , передаваемая цепью = единиц энергии передача ( Дж / с, ) и измеряется в Вт ( Вт, ). Формула соединения: P = IV , I = P / V, V = P / I также P = I 2 R (см. также P = E / t ниже) E = QV , энергия, передаваемая количеством электрического заряда потенциалом разность вольт. переданной энергии (джоулей) = количество электрического заряда (кулоны) x разность потенциалов (вольт) Q = E / V, V = E / Q, E = передача энергии в джоулях ( Дж ), Q = электрический заряд перемещен ( C ), V = p.d. ( В ) E = Pt , P = E / t, t = E / P, где P = мощность ( Вт, ), E = переданная энергия ( Дж) , т = затраченное время ( с ) Передаваемая энергия в джоулях = мощность в ваттах. x время в секундах Формула связи: Поскольку E = Pt и P = IV, переданная энергия E = IVt ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс 2.Полезность электроприборов например в доме Вы должны прочитать о видах энергии и энергии магазины, прежде чем изучать эту страницу См. Примечания Типы энергии и накопители — сравнение и объяснение примеров фен тостер микроволновая печь Радио в стиле ретро миксер лампа портативный компьютер погружной нагреватель — бак горячей воды Радиатор горячей воды требует…. Электродвигатель для перекачки горячей воды к нему Знать, сколько энергии передается устройством и сколько стоит его эксплуатация. Вы сможете использовать свои навыки, знания и понимание по адресу: Уметь сравнивать преимущества и недостатки использования разных электроприборов для конкретного заявка, Вам потребуется сравнить различные электроприборы, используя предоставленные данные. Для развивающихся стран, где инфраструктура не имеет надежного электроснабжения, работает от батарей можно использовать устройства, и даже были разработаны радиоприемники с часовым механизмом. Однако батареи стоят дорого несмотря на то, что это удобный источник накопленной химической энергии, которая преобразует на электрическую энергию по запросу. К тому же они не длятся долго! В случае часового механизма радио с питанием, когда радио «заведено», энергия накапливается в виде эластичного потенциальной энергии и снова высвобождается по мере необходимости для прослушивания радио, для свободный! Это полностью избавляет от необходимости в дорогостоящих батареях и их безопасном использовании. утилизация, чтобы избежать загрязнения. Без электросети, сообщества в развивающихся странах не могут иметь одинаковый стандарт материальная жизнь. Вы также должны знать, что некоторые энергия «тратится впустую» или «рассеивается» , потому что электрические приборы никогда не бывает 100% эффективен при включении! Отходы энергии обычно заканчиваются увеличение запаса тепловой энергии компонента или окружающей среды e.грамм. от трения движущихся частей или тепла от перегретых цепей. Несмотря на потраченную впустую энергию во многих бытовые приборы, есть очевидные примеры , где мы хотим, чтобы электрические энергия превращается в тепло . Электронагреватели самые очевидные пример — вы используете катушку с высоким сопротивлением для нагрева элемент в приборе, например электрический камин, тостер и др. В обоих случаях резистор становится так жарко, что горит красным — аккумулятор электрической энергии цепи ==> тепловая энергия накопитель резистора ==> инфракрасное излучение ==> накопитель тепловой энергии пищи для приготовить или согреть окружающую среду и т. д. Тонкие металлические нити накала лампы должны быть очень горячими, чтобы излучать полезный свет. Предохранители используют эффект перегрева для защиты прибор и мы от поражения электрическим током. ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс 3. Подробнее о у сек электричества в дом включая аспекты безопасности Подключения ! Электроснабжение вашего дома составляет а.c. ( переменного тока ), где текущее постоянное обратное направление например колебание 50 Гц (50 циклов / сек). Напоминание: A d.c. поставка течет только в одном направление (от + к -) и часто имеет гораздо более низкий потенциал разница например п.д. батарей или элементов обычно находится в диапазон от 1,5 В до 24 В. Переменный ток питание в цепях кольцевой сети в ваш дом происходит из Национальная грид-система. Переменные токи возникают из переменных напряжений, в которых положительная и отрицательная клеммы разности потенциалов продолжают чередоваться (+ <=> -). Графики CRO, иллюстрирующие разницу между переменным и постоянным током Модель a.c. электросети в Великобритании обычно около 230–240 В с частотой 50 Гц (50 Гц или 50 циклов в секунду).Он может незначительно отличаться от страны к стране, например немного предложения системы работают на 60 Гц. Другие устройства будут использовать постоянного тока. ( постоянного тока ) питание от элементов или батарей , в которых ток течет только в одном направлении например батарейки для фонарей. А постоянного тока ток вырабатывается постоянным напряжением — разность потенциалов (p.d.) и является либо положительной, либо отрицательной, но НЕ обе. Вы можете преобразовать переменный ток в постоянный ток с помощью диода . Многие бытовые электроприборы подключены к сети. к кольцевой сети с помощью трехжильных кабелей , вставленных в заглушка . Заглушка (рисунки ниже) вставляется в розетка , которая непосредственно подключен к сети переменного тока электроснабжение. Мост розетки имеют собственные выключатели, подключенные к живому проводу цепь кольцевой сети в доме. Это позволяет разорвать цепь и изолировать любой прибор, если он опасность поражения электрическим током. Кабели состоят из медного провода , сердечника и оболочки изоляционный пластиковое покрытие, каждое из которых имеет цветовой код , чтобы четко обозначить его Функция (изображение с примечаниями ниже). Цветовая кодировка одинакова для всех приборов. так что вы точно знаете, какой провод какой! При неправильном подключении можно перегореть предохранитель или попасть в аварию — смертельный удар электрическим током (см. заземляющий провод), поэтому убедитесь, что вы знаете, что такое и как безопасно подключить вилку независимо от экзамена по физике GCSE! Функция каждого из трех проводов трехжильного кабеля. Провод под напряжением — цвет коричневый Токоведущий провод обеспечивает переменный токовая разность потенциалов с п.д. +/- ~ 230-240 В. Это токоведущий провод, несущий высокий разность потенциалов. Выключатель прибора всегда должен находиться в провод под напряжением, иначе цепь всегда была бы под напряжением! Токоведущий провод несет p.d. напрямую от сети и к этому «живому» проводу ни в коем случае нельзя прикасаться, если цепь включен по понятным причинам! На самом деле вы никогда не должны трогать или манипулировать любым проводом, особенно проводом под напряжением, , если цепь потенциально «живые»! Если коснуться живого провода, большой разность потенциалов возникает в вашем теле, и волна тока проходит через ваше тело.Последующие Поражение электрическим током может привести к травмам и смертельному исходу. Короткое замыкание неисправного прибора или где-нибудь в цепи, может вызвать пожар из-за энергии отпуск — электрическая энергия в накопитель тепловой энергии провод и окружение. Для прибора последовательность разводка в токоведущем проводе: вилка ==> предохранитель ==> выключатель ==> нагревательный элемент Это действие предохранителя или цепи выключатель, который защищает вас от повреждений и сводит к минимуму любые опасность пожара тоже. Нейтральный провод — цвет синий Нейтральный провод замыкает цепь к прибору и уносит ток. Нейтральный провод обеспечивает обратный путь к местная электрическая подстанция (трансформатор). Нейтральный провод заземлен, так что он как близко к потенциалу земли 0 В. Это позволяет току течь через провод под напряжением (максимум p.d. от ~ 230 до 240 В) и вне через нейтральный провод (минимум ~ 0 В). г. между проводом под напряжением и нейтралью провод ~ 230-240 В для подключения к электросети. земной шар провод — зелёный + жёлтые полосы Заземляющий провод имеет функцию безопасности к защитите проводку и ВАС! Обычно он не проводит ток и его p.d. должно быть 0 В. г. между проводом под напряжением и землей провод ~ 230-240 В. Нет п.о. между нулевым проводом и заземляющий провод, оба на 0 В. Заземляющий провод подключается к металлическому корпусу прибор и безопасно отводит ток, если в схема. Если возникает неисправность и токоведущий провод касается любой проводящей части прибора, ток будет проходить до заземлите через провод заземления и НЕ через вас , если вы касаетесь приборов. Это также может и должно привести к сгоранию предохранителя из-за скачка тока, поэтому цепь разомкнута и сделана безопасный. См. Раздел 5. Более об опасностях токоведущего провода, предохранителей и заземляющих устройств за дополнительную плату. безопасность Опасность токоведущего провода — опасность поражения электрическим током — безопасность функция заземляющего провода В нормальных условиях у вашего тела есть п.d. 0 В относительно земли («земля»). К сожалению, если вы коснетесь живого провода с включенной цепью создается разность потенциалов через ваше тело, и ток течет через вас к земле — ‘на Землю’. Другими словами, вы испытаете поражение электрическим током — потенциальная травма от поражения электрическим током, и, если ток достаточно большой, он может вас убить! Не имеет значения, включен или нет, если вилка в розетке, есть подключение к токоведущему проводу, который всегда имеет п.d. ~ 230-240 V! При наличии низкоомного соединения между проводом под напряжением и проводом заземления внезапно возникает сильный ток может стекать на землю, что опасно. Это причина многих домашних пожаров из-за неисправное соединение, при котором выделяется много тепла. Подробнее об электробезопасности см. токоведущий провод и предохранители примечания. ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс 4. Мощность рейтинги например приборов На нижней стороне тостера наклейка с «электрические» технические детали. Вам сообщили, что тостер работает от источника питания. 220-240 В переменного тока частотой 50 или 60 Гц. AC означает переменный ток. Номинальная мощность от 1900 до 2300 Вт, в зависимости от напряжение (p.d. на нагревательном элементе). Это означает, что нагревательный элемент передает энергия со скоростью от 1900 до 2300 Дж / с Из информации вы можете рассчитать текущий протекает через нагревательный элемент. Откуда: P = I x V, I = P / V, например за п.о. из 230 В и номинальная мощность 2100 Вт: Ток I = 2100/230 = 8.2 А (2 SF) Это устройство должно быть защищено с помощью 10 A или предохранитель на 13 А . Подробнее см. рассчитайте безопасный номинал предохранителя. Примеры номинальной мощности предметов, которые вы найдете в домашних условиях — от наименее мощного до самого сильного. Устройство / машина Мощность рейтинг Вт (Дж / с) ТВ-монитор 25 лампочка 50 маленький светодиодный телевизор 85 холодильник 100 пищевой блендер 160 микроволновая печь 600 электрический чайник 1200 посудомоечная машина 1200 пылесос 1400 микроволновая печь 1600 фен 1800 паровой утюг 2000 погружение в горячую воду обогреватель 3000 Будьте осторожны, НЕ приравнивайте мощность к стоимость использования прибора. Время — другой фактор, чем дольше вы чем больше вы пользуетесь бытовым прибором, тем дороже стоит его использование. Некоторые приборы большей мощности, такие как микроволновая печь или утюг используются только на короткое время. Компьютеры, лампочки и экраны телевизоров, может быть включен в течение многих часов, и стоимость возрастает по мере увеличения количества энергии перенесено / работа сделана! Общее словесное уравнение: энергия использовано = мощность x время (см. киловатт-часов) Большинство приборов имеют маркировку с указанием мощности рейтинг, который представляет собой максимальную выходную мощность , с которой он может использовать безопасно . Номинальная мощность указывает максимальное количество энергии, передаваемой от одного энергоаккумулятора к другому в секунду когда приборы используются. например Утюг мощностью 700 Вт означает 700 Дж энергии передаются (используются) каждую секунду. Нагреватель мощностью 3 кВт переходит в запас энергии помещения из расчета 3000 Дж / сек. Номинальная мощность полезная информация для Потребитель . Чем ниже номинальная мощность, тем меньше электричество, которое он использует, экономя деньги — дешевле в эксплуатации — пока прибор по-прежнему может делать то, что вы от него хотите. например если утюг мощностью 500 Вт может работать в то же время, что и утюг на 750 Вт, то утюг на 500 Вт более эффективен. эффективный и дешевый способ гладить! 750-500 = 250, поэтому 250 Дж / с сохраняется в накопитель тепловой энергии глаженной одежды. Независимо от номинальной мощности, все равно эффективность прибора, что действительно важно — какой процент затраченная энергия передается при выполнении полезной работы. Однако будьте осторожны !, только потому, что устройство имеет более высокую мощность рейтинг, это не означает, что он более эффективен, чем более низкая мощность прибор. Устройство более высокой мощности может больше энергии i.е. имеет более низкий% КПД с точки зрения электрическая энергия делает полезную работу. Напоминание: Мощность устройства = ток x разность потенциалов P (W или Дж / с) = I (A) x V (В) Подробнее см. расчеты электроэнергии раздел. Помимо электроэнергии расчетов для электроприборов, эта формула нужно рассчитайте безопасный номинал предохранителя. См. Сохранение энергии, передача-преобразование энергии, эффективность — расчеты и Диаграммы Санки и больше о расчетах мощности см. Виды энергии и запасы, расчеты выполненных механических работ и мощности ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс 5.Подробнее об опасностях токоведущего провода и заземляющие устройства для дополнительной безопасности По внешнему электричеству снабжение, как и сама земля-земля, ваше тело находится на п.п. из 0 V. К сожалению, это означает, что если вы дотронетесь до провод под напряжением или что-либо, что к нему подключено, большой p.d. 240 В происходит через ваше тело, то есть между вами и «землей». Следовательно, вы подвергаетесь серьезной опасности поражения электрическим током. шок, потому что ток будет течь через ваше тело на «землю» — к сожалению, жидкости в вашем теле содержат достаточно ионов для эффективное проведение с п.d. 230 В. Поток электрического тока удар током, которого может быть достаточно убить тебя. Даже если прибор «выключен», существует опасность поражения электрическим током. удар, потому что провод под напряжением все еще находится под высоким pd (например, 240 В). ОПАСНОСТЬ — если нагревательный элемент металлический кожух прибора неисправны и они выходят на контакт . Примечание (i) Ношение электроизоляционных резиновых сапог может защита, но разве это то, что вы обычно носите !? (ii) Вода — плохой проводник, но с большой разностью потенциалов может проводить. Вам также следует помните из своей химии (электролиз) что ионы из солей увеличивают электропроводность воды, и у вас есть ионы соли в крови, клетках и нервных клетках. система и т. д.! (iii) Это функция предохранителя для защиты вас и устройства от скачков тока (следующий раздел). Когда что-то пойдет не так! функция предохранителя и как рассчитать предохранитель рейтинг для прибора Если нагревательный элемент или металлический кожух прибор неисправен и они контактируют с , если вы прикоснувшись к включенному прибору, вы можете быть ударил током , поскольку ток будет течь через землю (землю). НО, вас должно спасти заземление от корпуса к земле и предохранитель , вставленный в вилку, или автоматический выключатель (следующий раздел). Как работает заземляющий провод и предохранитель в цепи прибора В любом домашнем хозяйстве или в промышленной цепи может возникнуть резкий скачок (увеличение) Текущий. Скачок тока может быть вызван неисправностью, но иногда даже включение и выключение приборов может вызвать срабатывание чувствительной цепи выключатель, но не должен перегорать предохранитель. Скачок тока из-за неисправности может привести к перегреву, повреждению прибора или даже к огонь. КЛЮЧ: Токовый провод ( коричневый ), нейтральный провод (синий) и заземляющий провод (желтый / зеленый) и выключатель вилки и розетки . Прибор оснащен заземляющий провод и предохранитель в токоведущем проводе — и перед переключателем ВКЛ / ВЫКЛ прибора. Из диаграммы выше, где прибором может быть электрический тостер или чайник: 1. Устройство в безопасном состоянии, заземляющий провод подключен, предохранитель исправен, нет неисправности и выключил. 2. Устройство в безопасном состоянии, заземляющий провод подключен, предохранитель исправен, нет неисправностей и включен и работает безопасно. 3. Нагревательный элемент сломан. (может от коррозии) и касаясь металлического кожуха, выключился, но Небезопасный. 4. Прибор включается, и ток течет через корпус в заземления через заземляющий провод, при этом тепло, выделяемое в плавить провод, плавить его, разрывая цепь и делая ее безопасной. Итак, если возникает неисправность и токоведущий провод контактирует с металлическим корпусом , затем, пока металлический корпус «заземлен» (подключен к земле провод) скачок тока безвредно протекает от живого провода, через корпус и заземляющий провод на землю. Ток должен растаять предохранитель, если используется правильный номинал предохранителя, и скачок тока превышает номинал предохранителя (в амперах). Вот почему предохранитель должен быть подключенным к токоведущему проводу перед нагревом приборов элемент! После того, как плавкий предохранитель расплавится, цепь разорвана, и питание провода отключено. Это изолирует все устройство, поэтому вы не можете получить удар электрическим током от прикосновения к корпусу. Предохранители полагаются на «перегрев» эффект для защиты прибора от повреждений (например, отремонтированы) и себя от поражения электрическим током от высокого напряжения ток проходит через наше тело на землю. Если температура резистора становится слишком высоким из-за скачка тока, вызывающего перегрев, сопротивление увеличивается и, следовательно, передает тепло своему аккумулятору тепловой энергии. Это может мешать работа прибора из-за повышения температуры резистор. Температура может повыситься достаточно, чтобы расплавить провод в компоненте схемы и разорвать в цепи останавливает работу «устройства». Так работает предохранитель , если возникает неисправность и течет слишком большой ток, плавкий провод плавится от Этот эффект перегрева разрывает цепь и делает ее безопасной. Чем больше ток в чем толще должна быть проволока, чтобы свести к минимуму сопротивление и перегрев.Вообще говоря, номинал предохранителя увеличивается с увеличением толщины кабеля. Примечание : ( i) А также бытовой техники, кольцевые силовые цепи к розеткам и освещение защищаются предохранителями таким же образом. (ii) Вы можете защищать схемы с помощью автоматические выключатели . Есть несколько типов автоматических выключателей e.грамм. некоторые работают с магнитным эффектом соленоида, так что скачок тока вызывает магнитное поле достаточно сильное, чтобы заставить магнит размыкать два контакта, чтобы разорвать цепь. Выключатели автоматические безопаснее обычных бытовых предохранителей. Проволока не плавится, а цепь разрывается при быстром выключении действие — быстрее, чем плавится предохранитель. У них также есть преимущество сбросить , что меньше проблем, чем установка запасного предохранителя.Однако их на больше. дорогой , но надежнее! Номиналы предохранителей и как выбрать наиболее безопасный в использовании? Для бытовой техники в дома наиболее распространенные номиналы предохранителей в Великобритании — 3A, 5A, 8A, 10А и 13А. Предохранитель должен иметь номинальный ток близок к максимальному безопасному току, который будет проходить через прибор. Если возникает неисправность, и ток возрастает на несколько ампер выше ожидаемого, предохранитель должен расплавиться и разорвать цепь, сделав ее безопасной. Значит, надо работать из тока, вытекающего из номинальной мощности устройства по формуле … мощность (Вт) = ток (А) x разность потенциалов (В) Р = IV Пример 1 .Электропожарные работы мощностью 2кВт электросети 230 В переменного тока. Рассчитайте ток, протекающий в прибора и порекомендуйте подходящий предохранитель. 2кВт = 2000 Вт P = IV, I = P / V = ​​2000/230 = ~ 8,7 А В идеале Предохранитель 10А сделал бы , но вполне вероятно, что в этом случае прибор будет оснащен предохранителем на 13 А. Очевидно, вы выбираете ближайший номинал предохранителя из того, что есть в наличии. Пример 2 . Какой предохранитель вы бы выбрали вставить вилку электроутюга 700 Вт, отработавшего 230В сети электроэнергии? I = P / V = ​​700/230 = ~ 3,0 А В идеале Предохранитель 4А было бы лучше, но 5A будет приемлемым . Двойная изоляция Для защиты от электрического шок, все приборы с металлическими корпусами должны быть заземлены то есть металлический корпус подключается к заземляющему проводу с помощью трехжильного кабеля , как описано ранее. Заземленный проводник может никогда не стать живым. Металлический кожух явно электрический провод, но если прибор имеет пластиковый корпус (электрический изолятор) без внешних металлических частей, которые могут быть коснулся, говорят, с двойной изоляцией . Это означает, что прибору не требуется заземляющий провод. и так связан только с двумя кабель с сердечником — только живые и нулевые провода — которые есть требуется для питания прибора. ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс 6. Мощность, энергия расчет стоимости передачи и электроэнергии Знайте и цените примеры передачи энергии что бытовые электроприборы призваны вызывать. Знайте, что количество энергии количество передач зависит от того, как долго прибор включен и его мощность. Количество электричества, которое передается (« используется ») в приборе, зависит от его мощности и того, как долго вы используете его, то есть время, когда он включен. Энергия измеряется в джоулях (E в Дж) и мощность в ваттах (P в Вт) 1 ватт = 1 Дж энергии передается за 1 секунду (1 Вт = 1 Дж / с) Поскольку джоуль — очень крошечный количество энергии, мы часто указываем мощность в киловаттах (P в кВт). 1 кВт = 1000 Вт = 1000 Дж / с Лампа может быть указана с 50 Вт (50 Дж / с), утюг может быть указан как имеющий мощность 500 Вт или 0,5 кВт. номинальной мощности (500 Дж / с, 0,5 кДж / с), а электрический камин с тремя барами может иметь мощность 3 кВт номинальная мощность (3 кДж / с, 3000 Дж / с). Однако при работе с большими количество электрической энергии удобнее думать и рассчитывать в киловатт-часы (кВтч). 1 киловатт-час = количество электрическая энергия, которую прибор мощностью 1 кВт потребляет за 1 час. Фактически, с точки зрения использование электроэнергии в доме, термин ед. в вашем счете за электроэнергию означает киловатт-час , и цена будет указана как, например, «9 пенсов за единицу», Другими словами, вы будете платить 9 пенсов за каждый киловатт-час электроэнергии. ты используешь. Три формулы для расчета мощности, передаваемая энергия и прочее тоже! Если не уверены в единицах измерения потенциала разница (стр.d. в В), ток в амперах (амперах, А) или сопротивление в омах (Ом) затем прочтите первый раздел Закон Ома и расчеты с использованием V = IR (а) мощность P (Вт) = ток I (A) x разность потенциалов В (В) Р = IV P в Вт или Дж / с, I в амперах A, V p.d. в вольтах. Чем больше энергии передается в учитывая время, тем больше мощность устройства. p.d. V говорит вам, сколько энергия, передаваемая каждой единицей электрического заряда ( В = E / Q , J / C, см. Раздел 3 для E = Расчеты QV). Текущий I расскажет, как много заряда проходит через заданную точку в цепи за единицу времени (кулонов в секунду, C / с ). Это означает, что оба p.d. и текущие влияют на скорость, с которой энергия передается прибору от от накопителя электроэнергии к другому накопителю энергии. Примеры расчетов с P = IV Q1 Электрокамин мощностью 2 кВт подключен к питание 240 В. Рассчитайте ток, протекающий через электрокамин. P = 2 кВт = 2000 Дж / с P = IV, I = P / V = 2000/240 = 8.33 А (3 SF) – Q2 Ток, протекающий через электродвигатель — 12 А. Q3 Что p.d. должен быть блок питания, для выработки выходной мощности 2,0 кВт от машины, через которую протекает ток 12,0 А? Q4 A p.d. 12,0 В подается через резистор устройства мощностью 8.0 Вт. (b) мощность = ток 2 x сопротивление P = IV и поскольку V = IR , замена на V дает P = I 2 R P = I 2 R P в Вт или Дж / с , I в усилителях A и p.d. в вольт В , R в омах Ом . (это полезно, если вы не знаете p.d., но вместо этого вы должны знать сопротивление) Примеры расчетов с использованием P = I 2 R Q1 Ток 20 А проходит через сопротивление 10 Ом. В2 А 2.0 кВт электрокамин имеет 4.0 Пробег через этот отопительный прибор. Рассчитайте сопротивление нагревательный элемент. P = I 2 R, R = P / I 2 = 2000/4 2 = 2000/16 = 125 Ом – Q3 A 20 Ом электрическое устройство передает энергию мощностью 500 Вт. Рассчитать ток, протекающий через Устройство. P = I 2 R, I = √ (P / R) = √ (500/20) = 5,0 А (3 SF) – (c) E энергия, передаваемая устройством = мощность прибора x время Полная энергия, передаваемая электроприбор зависит от мощность электроприбора (в Дж / С = Вт) и время , для которого он используется… давая простую пропорциональность формула … E = Pt (но здесь упор на его « электрическое » соединение, а не на платину!) перестановок: P = E / t и t = E / P Применение: мощность прибора = переданная электрическая энергия / использованное время См. мощность Рейтинговые заметки Формула связи: Поскольку P = IV, замена P дает переданной энергии E = IVt (примеры расчета сделать, скопировать в электричество 3 тоже с E = QV?) При прохождении электрического заряда энергия разности потенциалов передается как работа, выполняемая против электрическое сопротивление (стр.д.). Энергия заряда исходит от источник питания (аккумулятор постоянного тока, сеть переменного тока), который увеличивает потенциальная энергия электронов. Заряд (обычно электроны), ‘проваливается’ через п.о. по компонентам схемы, передача своей электрической потенциальной энергии другому хранилищу энергии, например тепловая или другая форма энергии, например звук или свет. Энергия, передаваемая в электрическое устройство можно рассчитать по формуле: Вы можете использовать два разных набора ед. (1-й) Обычные и знакомые J, W и с. E это энергия передано в джоулях, Дж P — мощность в ваттах, Вт = Дж / с t — время в секундах, с Примеры расчетов Q1 Духовка мощностью 800 Вт используется для полтора часа. Сколько энергии в МДж составляет перенесено в накопитель тепловой энергии духовки? 800 Вт = 800 Дж / с, время = 1,5 x 60 x 60 = 5400 с E = Pt = 800 x 5400 = 4 320000 Дж = 4320 кДж = 4,32 МДж – 2 квартал Электрический обогреватель передает 1.5 МДж энергии каждую минуту. Рассчитайте мощность электрический огонь в кВт. 5,0 МДж = 5,0 x 10 6 Дж, время = 5 x 60 = 300 с E = Pt, P = E / t = 1,5 x 10 6 /300 = 5000 Вт = 5,0 кВт – Q3 Аккумуляторная батарея может доставить в общей сложности 8.0 МДж энергии на устройство. Если устройство подает питание мощность 25 Вт, с точностью до часа, сколько можно использовать? P = 25 Дж / с, E = 8,0 x 10 6 J E = Pt, t = E / P = 8,0 x 10 6 /25 = 3,2 x 10 5 с 1 час = 60 x 60 = 3600 с 3.2 х 10 5 /3600 = 89 часов – Q4 p.d. через резистор составляет 24,0 В. Если протекает ток 3,0 А, как много энергии передается за 5 минут? время = 5 х 60 = 300 секунд. E (J) = I (A) x V (V) x t (т), E = IVt E = 3.0 х 24,0 х 300 = 21 600 Дж – Q5 Тостер мощностью 1200 Вт используется для всего 10 минут. Сколько энергии передается в в это время? P = E / t, E = P x t , W = Дж / с E = 1200 x 10 x 60 = 720 000 Дж = 7.2 х 10 5 J – Q6 Устройство передает 180 000 Дж энергии за две минуты. Рассчитайте мощность прибор. E = P x t, поэтому P = E / t = 180000 / (2 х 60) = 1500 Вт (1,5 кВт) – (2-й) киловатт-час Практичные повседневные единицы e.грамм. на приборе или электричестве законопроект. E есть переданная энергия в киловатт-часах, кВтч P — мощность в киловаттах, кВт (1 кВт = 1000 Дж / с) т есть время в часах, ч Уравнение мощности: P = E / t , E = P x t, t = E / P Треугольник формулы мощности для единиц мощность в киловаттах ( кВт ), единицы энергии в киловатт-часах ( кВтч ) и единицы времени в часах ( ч ). единиц электроэнергии измеряется в киловатт-часы например для прибора киловатт-часов = мощность в кВт x время прибор использовался в часах Это мера энергии передается, а так как 1 Вт = 1 Дж / с 1 кВтч = 1000 Вт x 3600 секунд = 3,6 X 10 6 Дж = 3,6 МДж ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс Что дальше? Электричество и ревизия магнетизма индекс нот 1.Полезность электроэнергии, безопасность, передача энергии, расчеты стоимости и мощности, P = IV = I 2 R, E = Pt, E = IVt 2. Электрические схемы и как их рисовать, условные обозначения схем, параллельность схемы, объяснение последовательных схем 3. Закон Ома, экспериментальные исследования сопротивление, I-V графики, расчеты V = IR, Q = It, E = QV 4. Схемы устройств и как они используются? (е.грамм. термистор и LDR), соответствующие графики gcse Physical Revision 5. Подробнее о последовательных и параллельных цепях. электрические схемы, измерения и расчеты gcse физика 6. Электроснабжение «Национальной сети», экология вопросы, использование трансформаторов gcse примечания к редакции физики 7. Сравнение способов получения электроэнергии gcse Заметки о пересмотре физики (энергия 6) 8.Статическое электричество и электрические поля, использование и опасность статического электричества gcse примечания к редакции физики 9. Магнетизм — магнитные материалы — временные (индуцированные) и постоянные магниты — использует gcse физика 10. Электромагнетизм, соленоидные катушки, применение электромагнитов gcse примечания к редакции физики 11. Моторное воздействие электрического тока, электродвигатель, громкоговоритель, правило левой руки Флеминга, F = BIL 12.Эффект генератора, приложения, например. генераторы производство электричества и микрофон gcse физика ВСЕ мои GCSE Примечания к редакции физики ИЛИ воспользуйтесь [GOGGLE ПОИСК] Версия IGCSE заметки расчеты стоимости электроэнергии KS4 физика Научные заметки по электричеству расчеты стоимости GCSE руководство по физике заметки по расчетам затрат на электроэнергию для школ, колледжей, академий, репетиторов, изображений рисунки диаграммы для расчета стоимости электроэнергии наука исправление заметки на расчеты затрат на электроэнергию для пересмотра модулей физики, примечания к темам физики, чтобы помочь в понимании расчет стоимости электроэнергии университетские курсы по физике карьера в науке и физике вакансии в машиностроении технический лаборант стажировка инженер стажировка по физике США 8 класс 9 класс 10 AQA Примечания к пересмотру GCSE 9-1 по физике о стоимости электроэнергии расчеты GCSE примечания к расчетам затрат на электроэнергию Edexcel GCSE 9-1 физика и наука примечания к пересмотру расчет стоимости электроэнергии для OCR GCSE 9-1 21 век физика научные заметки по расчетам затрат на электроэнергию OCR GCSE 9-1 Шлюз физики примечания к пересмотру расчетов стоимости электроэнергии WJEC gcse science CCEA / CEA gcse science НАЧАЛО СТРАНИЦЫ

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Введение

Когда ток течет по проводнику, в проводнике генерируется тепловая энергия.Нагревательный эффект электрического тока зависит от трех факторов:

• Сопротивление R проводника. Чем выше сопротивление, тем больше тепла.
• Время t, в течение которого течет ток. Чем дольше время, тем больше выделяется тепла.
• Величина тока I. Чем выше сила тока, тем больше выделяется тепла.

Следовательно, эффект нагрева, создаваемый электрическим током I через проводник сопротивления R на время, t определяется как H = I ² Rt.Это уравнение называется уравнением Джоуля электрического нагрева.

Электроэнергия и мощность

Работа, выполняемая при проталкивании заряда по электрической цепи, определяется выражением w.d = VIt

.

Таким образом, мощность, P = w.d / t = VI

Электроэнергия, потребляемая электроприбором, определяется как P = VI = I ² R = V ² / R

Пример

1. Электрическая лампочка имеет маркировку 100 Вт, 240 В.Вычислить:

а) Ток через нить накала при нормальной работе лампы
б) Сопротивление нити накала, используемой в лампе.

Решение

1. I = P / V = ​​100/240 = 0,4167A
2. R = P / I ² = 100 / 0,4167 ² = 576,04 Ом или R = V ² / P = 240 ² /100 = 576 Ом

1. Найдите энергию, рассеиваемую за 5 минут электрической лампочкой с нитью накала 500 Ом, подключенной к источнику питания 240 В.{ ANS. 34,560J }

Решение

E = Pt = V2 / R * t = (240 ² * 5 * 60) / 500 = 34,560 Дж

1. Для нагрева воды используется погружной нагреватель мощностью 2,5 кВт. Вычислить:

1. Рабочее напряжение нагревателя при его сопротивлении 24 Ом
2. Электрическая энергия, преобразованная в тепловую за 2 часа.

{ ANS. 244,9488 В, 1,8 * 10 ⁷ Дж }

Решение

1. P = VI = I ² R

I = (2500/24) ^1/2 = 10.2062A

В = ИК = 10,2062 * 24 = 244,9488 В

1. E = VIt = Pt = 2500 * 2 * 60 * 60 = 1,8 * 10 ⁷ J

ИЛИ E = VIt = 244,9488 * 10,2062 * 2 * 60 * 60 = 1,8 * 10 ⁷ Дж

Электрическая лампочка имеет маркировку 100W, 240V. Вычислить:
Ток через нить накала
Сопротивление нити накала, используемой в лампочке.

Решение

P = VI I = P / V = ​​100/240 = 0,4167A
Согласно закону Ома, V = IR R = V / I = 240 / 0,4167 = 575,95 Ом

Применение нагревающего эффекта электрического тока

Большинство бытовых электроприборов таким образом преобразуют электрическую энергию в тепло.К ним относятся лампы накаливания, электрический нагреватель, электрический утюг, электрический чайник и т. Д.

В осветительных приборах

1. Лампы накаливания — изготовлены из вольфрамовой проволоки, заключенной в стеклянную колбу, из которой удален воздух. Это связано с тем, что воздух окисляет нить накала. Нить нагревается до высокой температуры и становится раскаленной добела. Вольфрам используется из-за его высокой температуры плавления; 3400 ⁰ Колба заполнена неактивным газом, например. аргон или азот при низком давлении, что снижает испарение вольфрамовой проволоки.Однако одним из недостатков инертного газа является то, что он вызывает конвекционные токи, которые охлаждают нить накала. Эта проблема сводится к минимуму за счет наматывания провода так, чтобы он занимал меньшую площадь, что снижает потери тепла за счет конвекции.
2. Люминесцентные лампы — эти лампы более эффективны по сравнению с лампами накаливания и служат намного дольше. У них есть пары ртути в стеклянной трубке, которая при включении испускает ультрафиолетовое излучение. Это излучение заставляет порошок в трубке светиться (флуоресцировать) i.е. излучает видимый свет. Из разных порошков получаются разные цвета. Обратите внимание, что люминесцентные лампы дороги в установке, но их эксплуатационные расходы намного меньше.