Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

V tomto článku vám řekneme, jaká je síla elektrického proudu a jak ji lze vypočítat.

Definice.

Síla elektrického proudu (označená písmenem P) je fyzikální veličina definovaná jako množství práce vykonané zdrojem elektrického napětí pro přenos elektrického náboje (q) vodičem za jednotku času t.

Obecně řečeno, síla elektrického proudu ukazuje, kolik elektrické energie se přemění za určitý čas. Popisuje také spotřebu energie spotřebitele.

Vzorce

Mnoho domácích spotřebičů má štítky s příkonem. Výkon (P) udává práci (A) vykonanou elektrickým spotřebičem za jednotku času (t). Proto, abychom našli průměrný výkon elektrického proudu, je nutné jeho práci vydělit časem, tedy P=A / t.

Uvažujme, jaká je síla elektrického proudu. Za tímto účelem zvažte elektrický obvod (viz obrázek 1), který se skládá ze zdroje proudu, vodičů a nějakého druhu elektrického přijímače, kterým může být rezistor, baterie, elektromotor atd.

Rýže. 1. Elektrický obvod, ve kterém jsou konstantní napětí a proud

Doporučené elektrické napětí je také uvedeno na elektrickém zařízení. Jak spolu tyto dvě veličiny souvisí? Ze školního kurzu fyziky víme, že napětí (U) mezi konci daného elektrického přijímače je definováno následovně: U=A / q, kde: A je práce, kterou zdroj elektrického napětí vykonal k přenosu elektrického náboje ( q) podél vodiče.

Velikost elektrického náboje se vypočítá podle vzorce: q=It

Máme A=Pt; A=Uq a q=It. Po transformaci vzorců dostaneme: A=Pt=Uq=UIt

Z toho vyplývá (dělením obou stran rovnice t), že P=UI. To znamená, že můžeme říci, že množství energie přenesené ze zdroje proudu na rezistor je určeno vzorcem: P=UI

Z tohoto vzorce můžeme zjistit, že U=P / I , I=P / U.

Podle Ohmova zákona pro část obvodu I=U/R, kde R je elektrický odpor části obvodu. Ze vzorce P=UI tedy plynou další dva vzorce pro výkon elektrického proudu, tedy P=U2/R, P=I2 R.

Vzorec P=I2R je vhodné použít pro elektrické obvody se sériovým zapojením vodičů, protože síla elektrického proudu v takovém zapojení ve vodičích je to samé.

U paralelně zapojených vodičů je výhodnější vyjádřit práci a výkon stejným napětím pro ně, s vyloučením síly elektrického proudu, tzn. je lepší použít vzorec P=U2/R.

Pokud jsou elektrické spotřebiče zapojeny sériově nebo paralelně, jejich elektrický výkon se sčítá. V tomto případě se pro výpočet celkového výkonu použije následující vzorec:

Pgen=P1+ P2+ + Pn, kde P1, P2 , je síla jednotlivých spotřebičů energie.

Měrné jednotky a symboly

Jednotkou výkonu v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) je watt. V tomto případě ruské označení: W, mezinárodní: W). 1 W=1 J/s. Ze vzorce P \u003d UI vyplývá, že: 1 watt \u003d 1 volt1 ampér nebo 1 W \u003d 1 VA.

Existují také energetické jednotky v násobcích wattů: hektawatt (gW), kilowatt (kW), megawatt (MW). Jinými slovy, 1 GW=100 W, 1 kW=1 000 W, 1 MW=1 000 000 W.

Výkonové jednotky používané v elektrotechnice jsou násobky wattu: mikrowatt (µW), miliwatt (mW), hektowatt (gW), kilowatt (kW) a megawatt (MW).Jinými slovy, 1 µW=110-6W, 1 mW=110-3W, 1 GW=1102W, 1kW=1103W, 1MW=1106 W.

Každý elektrický spotřebič má určitý výkon (uveden na spotřebiči). Zde jsou typické jmenovité výkony pro některé elektrické spotřebiče.

ZařízeníSíla, W
Pohotovostní režim TV0,5
Lampička do kapesní svítilnyAsi 1
Žárovky25-150
Lednička160
Elektrický ohřívač500-2000
VysavačAž 1300-1800
Elektrická konviceAsi 2000
Železo1200-2200
PračkaAž 2300

Dříve byla měrná jednotka používaná k označení výkonu koňská síla (hp), která je známá dodnes. Převeďte z koňských sil na watty pomocí výrazu: 1 hp.=735,5 W.

Příklad výpočtu výkonu elektrického proudu

Na závěr si své znalosti můžete otestovat na 2 běžných příkladech.

Představte si, že v prvním problému máte rezistor R=50 Ohm, kterým protéká elektrický proud I=0,3A. Kolik elektrické energie se přemění v tomto rezistoru?

Řešení najdete tak, že najdete příslušný vzorec a dosadíte do něj dané hodnoty. Takže dostáváme: P=I2R=0,3250=4,5 W

V druhém problému je dán rezistor R, jehož elektrický odpor je 700 Ohm. Datasheet uvádí, že maximální výkon tohoto rezistoru je 10 wattů. Jak vysoké může být napětí aplikované na tento odpor?

Pro vyřešení tohoto problému vybereme vhodný vzorec: P=U2/R, odkud zjistíme Umax=PmaxR=70010=83,67 V.

To znamená, že maximální napětí může být 83,67 V. Pro jistotu zvolte napětí hluboko pod tímto limitem.

Další podrobnosti o tom, jak zjistit sílu elektrického proudu, jsem napsal v článku: https://www.asutpp.ru/kak-nayti-moschnost.html

Měření výkonu elektrického proudu

Sílu elektrického proudu můžete měřit voltmetrem a ampérmetrem. Pro výpočet požadovaného výkonu vynásobte napětí proudem. Elektrický proud a napětí lze zjistit z údajů přístroje.

Rýže. 2. Měření výkonu elektrického proudu

Nezapomeňte, že elektrické napětí musíte vždy určit paralelně se zátěží a elektrický proud v sérii.

Existují speciální přístroje - wattmetry určující výkon elektrického proudu v obvodu, které ve skutečnosti nahrazují dva přístroje - ampérmetr a voltmetr.

Jednotky elektrického proudu používané v praxi

V pasech spotřebitelů elektřiny - žárovky, sporáky, elektromotory - obvykle uvádějí sílu elektrického proudu v nich. Na základě výkonu je celkem jednoduché najít práci elektrického proudu za danou dobu, stačí použít vzorec A=Pt.

Vyjádříme-li výkon ve wattech a čas v sekundách, dostaneme práci v joulech: 1W=1J/s, kde 1J=1Ws.

Tato jednotka práce je však v praxi nepohodlná, protože ji električtí spotřebitelé spotřebovávají po dlouhou dobu, jako například v domácích spotřebičích - několik hodin, v elektrických vlacích - několik hodin nebo dokonce dnů a výpočet spotřebované energie elektroměrem se ve většině případů provádí jednou měsíčně.

Protože při výpočtu práce proudu nebo spotřebované a vyrobené elektřiny ve všech těchto případech je nutné tyto časové intervaly převést na sekundy, což výpočty komplikuje.

Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010. [2]

Proto je v praxi při výpočtu práce elektrického proudu výhodnější vyjádřit čas v hodinách a práce elektrického proudu není v joulech, ale v jiných jednotkách: například watt -hodina (Wh), hektowatthodina ( gWh), kilowatthodina (kWh).

Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010. [2]

Následující poměry budou pravdivé:

  • 1 Wv=3600 J;
  • 1 GWh=100 Wh=360 000 J;
  • 1 kWh=1000 Wh=3 600 000 J.

Úkol. K dispozici je elektrická lampa dimenzovaná na proud 100 wattů. Lampa funguje každý den 6 hodin. Potřebujeme najít práci elektrického proudu po dobu jednoho měsíce (30 dní) a náklady na spotřebovanou elektřinu za předpokladu, že tarif je 500 kopecks za kWh.

Zapišme si stav problému a vyřešme jej.

Vstupní údaje: P=100 W, t=6 h30=180 h, tarif=500 kw / kWh .

Řešení problému. Víme, že A=Pt, takže dostaneme: A=100 W180 h=18 000 Wh=18 kWh.

Náklady počítáme takto: Náklady=500 k / kWh18 kWh=9 000 kopecks=90 rublů.

Odpověď: A=18 kWh, náklady na spotřebovanou elektřinu=90 rublů.

Spojení proudového výkonu s působením proudu v elektrickém obvodu

Porovnání aktuálního výkonu se jmenovitým výkonem elektrického zařízení umožňuje určit, jak moc je zařízení zatíženo v elektrickém obvodu. Pokud je proudový výkon menší než jmenovitý proud, pak působení proudu není dostatečně intenzivní nebo se vůbec neprojevuje. Připojení výkonného zařízení ke zdroji slabého proudu v něm nevyvolá žádnou akci. Zařízení určená pro nízkoproudý provoz při připojení ke zdrojům vytvářejícím silné pole shoří.

Seznam referencí

    Fyzika, třída 8, Isachenkova L.A., Leshchinsky Yu.D., Dorofeichik V.V., 2018
  1. Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010.
  2. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osvícení.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Elektrikář