Работа электрического тока

В паспортах приемников тока — лампах, плитках, электродвигателях обычно указывают мощность тока в них. По мощности легко определить работу тока за заданный промежуток времени.

Вспомним, что мощность равна работе, совершенной в 1 с, т. е.

P = A/t

откуда:

A = Pt.

В этих формулах буквой обозначена работа, Р — мощность, t— время.

Выражая мощность в ваттах, а время в секундах, получим работу в джоулях:

1 джоуль = 1 ватт * 1 секунда, или 1 Дж = 1 Вт*с.

В практике гораздо удобнее работу тока выражать не в джоулях, а в других единицах: ватт-час (Вт*ч), гектоватт-час (гВт*ч), киловатт-час (кВт*ч).

1 Вт*ч = 3600 Дж;

1 гВт*ч = 100 Вт*ч = 360 000 Дж;

1 кВт*ч = 1000 Вт*ч=3 600 000 Дж.

Зная, на какую мощность рассчитан потребитель и сколько времени он действует, можно вычислить работу тока.

Пример 1. Имеется электрическая лампа, рассчитанная на ток мощностью 100 Вт. Ежедневно дампа горит в течение 6 ч. Найти работу тока за один месяц (30 дней).

Работу электрического тока можно выразить через напряжение U, силу тока I и время t. Действительно, в формуле A=Pt мощность тока Р=UI, откуда следует, что

А = Ult,

т. е. работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа. Из этого следует, что

1 джоуль = 1 вольт * 1 ампер * 1 секунда, или 1 Дж = 1 В*А*с.

Выходит, что для измерения работы электрического тока нужны три прибора: вольтметр, амперметр и часы. На практике работу электрического тока измеряют специальными приборами—счетчиками. В устройстве счетчика как бы сочетаются три названных выше прибора. Счетчики электроэнергии можно видеть почти в каждой квартире.

Пример 2. Какую работу совершает электродвигатель за 1 ч, если сила тока в цепи электродвигателя 5 А, напряжение на его клеммах 220 В? КПД двигателя 80%.

Вопросы. 1. Какую величину обычно указывают в паспортах приемников тока? 2. Как можно выразить работу тока через мощность и время? 3. Какие единицы работы тока используют на практике? 4. Зная напряжение, силу тока, и время, как можно подсчитать работу тока?

Упражнения. 1. Мощность электрического утюга равна 0,6 кВт. Вычислите работу тока в нем за 1,5 ч. Сколько при этом расходуется энергии? 2. В квартире имеются две электролампы по 60 Вт и две по 40 Вт. Каждую из них включают на 3 ч в сутки. Определите стоимость энергии, израсходованной лампами за один месяц (30 дней), при тарифе 4 к. за 1 кВт*ч. 3. Накую работу совершает электрический ток в электродвигателе за 30 мин, если сила тока в цепи. 0,5 А, а напряжение на клеммах двигателя 12 В? Сколько энергии при этом расходуется? 4. Подсчитайте работу, совершенную электрическим током в лампе фонаря за 5 мин, если напряжение на лампе 3,5 В, а сила тока 0,25 А. 5. Подумайте, какие превращения энергии происходят в замкнутой цепи, содержащей лампу, когда источник тока — аккумулятор.

Задание. Узнайте мощности имеющихся у вас в квартире электрических приборов и примерное время их работы в течение недели. Вычислите стоимость электроэнергии, израсходованной этими приборами за неделю.