Во сколько раз изменится мощность тока в лампах

Во сколько раз изменится мощность тока в лампах

К источнику тока с ЭДС = и внутренним сопротивлением , подключена нагрузка, сопротивление которой равно .

Каким должно быть сопротивление нагрузки, чтобы мощность, выделяемая во внешней цепи, была максимальной?

Чему равна эта максимальная мощность, и какой ток в этом случае протекает через нагрузку?

Проанализируем сюжет задачи с качественной стороны.

Допустим, что сопротивление нагрузки очень мало и в идеале равно нулю. Такое состояние цепи называется коротким замыканием. Очевидно, что электрический ток в цепи при коротком замыкании достигает максимальной силы, и его величина полностью определяется параметрами источника тока.

Если сопротивление внешнего участка равно нулю, равна нулю и мощность, выделяемая на внешнем участке. Вся энергия в виде тепла выделяется внутри источника тока.

Нас же интересует случай, когда мощность выделяется и на внешнем участке цепи.

Пусть сопротивление нагрузки будет не бесконечно малым, а бесконечно большим. Это состояние соответствует разрыву электрической цепи.

Когда цепь разомкнута, тока в цепи нет. Соответственно, мощность тока также равна нулю.

Вывод: и очень большое и очень маленькое сопротивление нагрузки нас не устраивают.

Вероятно, существует такое значение сопротивления, при котором мощность, выделяемая на внешнем участке цепи, максимальна.

Каким уравнением будет описывается такая электрическая цепь?

Цепь состоит из источника тока с известными параметрами и внешнего участка. Такая цепь описывается законом Ома для полной цепи:

В то же время, нас интересует мощность на внешнем участке цепи:

По всей видимости, нам не обойтись и без закона Ома для участка цепи, так как мы рассматриваем ее участок:

Применяя данные уравнения для нахождения мощности на внешнем участке цепи, имеем:

Как воспользоваться этим уравнением ,чтобы ответить на поставленные вопросы?

Во-первых, полученное уравнение можно представить в несколько измененном виде:

Перепишем уравнение, воспользовавшись обозначениями, принятыми в математике:

Графиком такого уравнения является парабола, смещенная по оси вправо и с ветвями, направленными вниз.

Найдем точки пересечения параболы с осью .

Первая точка находится на пересечении осей, ее координаты (0,0).

В силу симметрии параболы, ее вершина проецируется на середину отрезка, определяемого координатами (0, ).

Зная координату точки по оси , мы можем найти соответствующую координату по оси .

Вернемся к уравнению, описывающему физический процесс, и построим соответствующий график

По горизонтали откладываем , а по вертикали.

Вершина параболы проецируется на ось токов. Ток, соответствующий максимальной мощности, равен:

По оси координата вершины:

Чтобы сопротивление всей цепи было равно , сопротивление внешней цепи должно быть равно внутреннему сопротивлению источника тока: Говорят, что в этом случае нагрузка согласуется с источником, т. е. на нагрузке выделяется самая большая мощность.

Если мы знакомы с исследованием функций с помощью производных, мы можем взять производную мощности по силе тока и значение производной приравнять к нулю. Это позволит сразу найти ответ на вопрос задачи.

Производная суммы равна сумме производных. Находим, что сила тока, при которой мощность будет максимальной равна:

Анализируя это уравнение, приходим к тому же выводу: сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению источника тока: .

Выражение для максимальной силы тока можно подставить в исходное уравнение и найти соответствующее выражение для максимальной мощности, выделяемой на внешнем участке цепи.

Две электрические лампы, рассчитанные на напряжение и имеющие номинальные мощности ₁ и ₂, включены последовательно. Какая мощность выделится на каждой лампе?

При параллельном соединении на лампах, при напряжении , выделяется номинальная мощность. Однако электролампы включены последовательно. В этом случае напряжение распределяется между лампами. Часть напряжения падает на первой лампе, часть – на второй. Таким образом, сумма падений напряжений на каждой лампе равна общему напряжению. Следовательно, на долю каждой лампы приходится напряжение меньшее номинального, и на лампах не выделяется та мощность, которая на них обозначена.

Во-первых, ответим на вопрос, какая из этих ламп будет гореть ярче?

Когда лампы включаются в сеть обычным образом, т. е. параллельно друг другу, через них течет различный по силе ток. Для того, чтобы при одинаковом напряжении на лампе выделялась большая мощность, через нее должен протекать ток большей силы. Чтобы сила тока была больше, сопротивление должно быть меньше. Если два проводника с разными сопротивлениями включены последовательно, через них протекает ток одинаковой силы. Напряжение на проводнике определяется произведением силы тока на сопротивление проводника. Следовательно, на проводнике с большим сопротивлением будет падать большее напряжение. Если сила тока, протекающего через проводники, одинакова, а напряжение на одном проводнике больше, то, очевидно, что на этом проводнике выделяется большая мощность. Следовательно, лампа, которая при параллельном соединении горела ярче, при последовательном – будет гореть тусклее.

Как рассчитать искомые мощности? ( и ).

Мы знаем несколько уравнений для мощности электрического тока:

Воспользуемся вторым уравнением. Запишем его для мощностей обеих ламп:

Выбор обусловлен тем, что сила тока, протекающего через первый и второй проводники, одинакова.

Так как сила тока и сопротивление ламп нам не известны, то следующие шаги должны быть направлены на нахождение этих величин.

Сила тока на участке цепи определяется отношением напряжения на этом участке к его сопротивлению.

Для последовательно соединенных ламп:

Сопротивление ламп можно найти из следующих соображений. Если лампа включена в сеть обычным образом (то есть находится под напряжением ), на ней выделяется известная номинальная мощность , которая связана с напряжением на лампе и ее сопротивлением следующим соотношением:

Подставив соответствующие величины в исходное уравнение, выражаем мощности ламп через известные величины:

50 ламп, соединенных параллельно, питаются током от генератора при напряжении 220 В. Сопротивление каждой лампы 100 Ом. Сопротивление подводящих проводов 0,5 Ом. Внутреннее сопротивление генератора 0,5 Ом.

Определить ЭДС генератора и напряжение на его зажимах.

Ток, текущий через одну лампу,

Ток, текущий через все лампы:

Напряжение на сопротивлении подводящих проводов:

Напряжение на зажимах генератора:

Два шара радиусами, соответственно, = 1 см и = 5 см, несут на себе заряды и . Шары соединяют проводником.

Чему равны заряды, сосредоточенные на шарах, после того, как произойдет перетекание зарядов?

На большом шаре заряд больше, чем на малом. Можно предположить, что после соединения шаров заряды будут перетекать до тех пор, пока не сравняются друг с другом. В таком случае, для ответа на вопрос следовало бы сложить величины зарядов и поделить их пополам.

Но, при перетекании зарядов с одного шара на другой, по проводнику течет кратковременный электрический ток. Условием его существования является не разность зарядов шаров, а разность их потенциалов.

Как только потенциалы шаров сравняются, ток прекратится:

Потенциал шара связан с его электроемкостью и зарядом.

Электроемкость – это физическая величина, равная отношению заряда тела к его потенциалу: Отсюда:

Поскольку речь идет о потенциалах шаров после того, как заряды перестали перетекать: где – электроемкость малого шара. где ₂ – электроемкость большого шара.

Электроемкость шаров прямо пропорциональна их радиусам:

Как видно, коэффициент пропорциональности сократился, поэтому незнание его значения не должно отразиться на решении задачи.

В полученном уравнении два неизвестных.

Запишем еще одно уравнение, в которое входили бы те же самые неизвестные величины.

Воспользуемся законом сохранения электрического заряда.

Сумма зарядов, сосредоточенных на шарах до их соединения проводником, равна сумме зарядов после соединения:

Имеется сложное соединение нескольких проводников. Найти общее сопротивление всей цепи.

При решении задач на смешанное соединение проводников надо попытаться преобразовать цепь и заменить параллельно и последовательно соединенные проводники эквивалентными им проводниками.

В приведенном примере следует иметь в виду, что первый и второй проводники нельзя считать соединенными последовательно, так как в точке их соединения имеется ответвление. По той же причине нельзя считать соединенными последовательно проводники 1–3 и 4–5.

В данной цепи параллельно соединены проводники 2 и 3. Их можно заменить одним проводником, сопротивление которого рассчитывается по известной формуле для двух параллельных проводников. Таким образом, вместо проводников 2 и 3 в преобразованной цепи рисуем эквивалентный им проводник. Обозначим его 2,3.

Проводник 1 и проводник 2,3 соединены последовательно. Их так же можно заменить одним эквивалентным проводником, сопротивление которого равно сумме сопротивлений проводников 1 и 2,3. Найдя это сопротивление, вновь рисуем преобразованную цепь. В этой цепи проводник 1,2,3 соединен параллельно с проводником 5. Сопротивление параллельно соединенных проводников можно так же рассчитать по известной формуле и заменить одним проводником с эквивалентным сопротивлением 1,2,3,5.

Проводник 1,2,3,5 оказывается включенным последовательно с проводником 4.

Такая цепочка преобразований совершенно необходима. Но она может быть проведена не всегда.

Существует класс задач, в которых после последовательных преобразований и упрощений цепи, мы приходим к соединению, которое никак не может быть упрощено дальше.

Например, если бы мы имели дело с четырьмя проводниками, соединенными так, как показано на схеме, задача решалась бы элементарно. Пары проводников 1,2 и 3,4 соединены последовательно. Их можно заменить эквивалентными им проводниками. Эти эквивалентные проводники соединены параллельно, и их также легко заменить одним общим проводником. (Если бы сопротивления проводников были равны 10 Ом каждое, тогда общее сопротивление цепи так же получились равным 10 Ом).

Однако может оказаться, что в цепь включен еще один проводник. Такая цепь дальнейшему упрощению не подлежит.

Возникает вопрос: как решать данные задачи? Возможны варианты.

Пусть в точку А втекает ток силой . В этой точке ток разветвляется. Часть его течет через верхнюю часть цепи, часть через нижнюю. Может получиться так, что ток, который течет по верхнему и нижнему участкам, одинаков.

В задачах на расчет электрических цепей полезно проводить аналогию между электрическим током и током воды в трубах. Попробуем мысленно провести такую замену в рассматриваемой задаче.

Пусть для простоты трубы 1, 2, 3, 4 одинаковы по сечению и длине. По двум параллельным ветвям текут одинаковые токи. Дальше трубы сходятся в одну трубу. Очевидно, что ток втекающий равен току вытекающему. Если поставить перешеек, соединяющий два трубопровода, то в этот перешеек, в силу равенства напоров с двух сторон, вода не потечет ни в одну, ни в другую сторону, каким бы ни был перешеек. Этот перешеек вполне можно из рассмотрения процесса исключить.

Так же и в электрических цепях. Если окажется, что потенциалы точек С и Д равны между собой, то тока через проводник 5 не будет.

Таким образом, когда мы доходим до принципиально не преобразуемой электрической цепи, надо в этой цепи попытаться найти точки с равными потенциалами. Если удастся это сделать, то всякий проводник, соединяющий эти точки, из цепи можно исключить. Так же точки с равными потенциалами можно соединить между собой любым проводником, в том числе и с нулевым сопротивлением.

В данном случае, потенциалы точек С и Д будут равными при равенстве сопротивлений проводников 1–4.

Равными могут быть сопротивления проводников 1 и 3, 2 и 4. Все равно, силы токов в верхней и нижней ветвях будут равны между собой. Падения напряжений на проводниках 1 и 3, 2 и 4 также будут равны между собой, поэтому ток в цепи резистора 5 будет отсутствовать. В силу этого, резистор 5, при любом его сопротивлении, можно выбросить из рассмотрения.

Однако может получиться, что потенциалы точек С и Д друг другу не равны. Тогда протекание токов ₁ и ₃ следует рассматривать дальше. Допустим, что ток ₁ > ₃. ₁ доходит до точки С, и разветвляется дальше. Часть тока идет через резистор 2, а часть через резистор 5. Токи ₄ и ₃ сходятся в точке Д. Эти токи идут дальше через резистор 4, поэтому ток ₅ равен сумме токов ₄ и ₃ . Ток ₅ сольется с током ₂ и образует ток, равный исходному току .

Таким образом заключаем следующее.

Для каждого из узлов сумма токов втекающих в узел, равна сумме токов вытекающих из него. Это утверждение носит название первого правила Кирхгофа.

Далее в цепи необходимо выделить замкнутые контуры. Для этого берется произвольная точка и начинается движение по цепи так, чтобы вернуться в эту точку. При обходе надо придерживаться одного направления. Число контуров должно быть таким, чтобы можно было обойти все элементы цепи.

В каждом контуре сумма падений напряжений на отдельных элементах цепи равна сумме электродвижущих сил источников, включенных в эту цепь. Это утверждение носит название второго правила Кирхгофа.

Если в контуре отсутствуют источники тока, то сумма падений напряжений равна нулю. Обойдем элементы 1–5–3, двигаясь по часовой стрелке.

(Когда мы движемся через проводник ₃, то идем против тока ₃, поэтому в уравнении стоит знак минус. Сумма падений напряжений равна нулю потому, что в цепи нет ЭДС).

Аналогичным образом можно записать уравнения, обходя проводники 4–5–2:

Полученную систему уравнений можно решить относительно неизвестных величин.

Найти сопротивление шестиугольника, если он включен в цепь между точками 1 и 4. Сопротивление каждого проводника схемы равно .

Вследствие симметрии схемы, можно утверждать, что токи в проводниках 1–7 и 7–4; 2–7 и 7–3; 6–7 и 5–7 равны друг другу.

По этой причине распределение токов и, следовательно, сопротивление шестиугольника не изменится, если отсоединить проводники 2–7, 7–3, 6–7, 5–7 от центра. Сопротивление же эквивалентной схемы вычислить несложно. Сопротивление верхней и нижней частей схемы равно:

Полное сопротивление находится из соотношения:

Источники тока с электродвижущими силами ₁ = 10 В и ₂ = 4 В включены в цепь, как показано на рисунке. Определить силы токов, протекающих через резисторы ₂ и ₃. ₁ = ₄ = 2 Ом; Сопротивлениями источников тока пренебречь.

Выберем направления токов так, как это показано на рисунке.

Контуры будем обходить по часовой стрелке.

Согласно первому правилу Кирхгофа:

Согласно второму правилу Кирхгофа:

После подстановки в уравнения значений ЭДС и сопротивлений, имеем принципиально решаемую систему.

Решение в численной форме читателю предлагается выполнить самостоятельно.

55. Работа и мощность тока — В.И. Лукашик, Сборник задач по физике

1392. Два троллейбуса с одинаковыми электродвигателями движутся одновременно один с большей, другой с меньшей скоростью. У какого из них работа электрического тока больше, если считать, что сопротивление движению и время движения в обоих случаях одинаковы?
У первого троллейбуса больше.

1393. Почему при работе на токарном или сверлильном станке с неправильно заточенным или затупленным инструментом увеличивается расход электроэнергии?

1394. Сколько энергии потребляет электрическая плитка каждую секунду при напряжении 120 В, если сила тока в спирали 5 А?

1395. В горном ауле установлен ветряной двигатель, приводящий в действие электрогенератор мощностью 8 кВт. Сколько лампочек мощностью 40 Вт можно питать от этого источника тока, если 5% мощности расходуется в подводящих проводах?

1396. Рассчитайте расход энергии электрической лампой, включенной на 10 мин в сеть напряжением 127 В, если сила тока в лампе 0,5 А.

1397. Какую работу совершает постоянный электрический ток в электрической цепи автомобильного вентилятора за 30 с, если при напряжении 12 В сила тока в цепи равна 0,5 А?

1398. По данным рисунка 346 определите энергию, потребляемую лампой в течение 10 с. Как будет изменяться потребляемая лампой энергия, если ползунок реостата переместить вверх; вниз?

1399. При изготовлении фотографического снимка ученица включила электрическую лампу на 3 с в сеть напряжением 220 В. Сколько энергии израсходовано при этом, если сила тока в лампе равна 5 А?

1400. Какое количество теплоты выделится за 25 мин в обмотке электродвигателя, если ее активное сопротивление равно 125 Ом, а сила тока, протекающего в ней, равна 1,2 А?

1401. Сила тока в паяльнике 4,6 А при напряжении 220 В. Определите мощность тока в паяльнике.

1402. Определите мощность тока в электрической лампе, если при напряжении 3 В сила тока в ней 100 мА.

1403. При переменном напряжении 400 В сила тока в электродвигателе 92 А. Определите мощность тока в обмотках электродвигателя. 

1404. Одинакова ли мощность тока в проводниках (рис. 347)?

1405. На баллоне первой лампы написано 120 В; 100 Вт, а на баллоне второй — 220 В; 100 Вт. Лампы включены в сеть с напряжением, на которое они рассчитаны. У какой лампы сила тока больше; во сколько раз?

1406. У какой из двух электрических ламп мощность электрического тока больше: у той, которая рассчитана на напряжение 24 В и силу тока 0,7 А, или той, которая рассчитана на напряжение 120 В и силу тока 0,2 А?

1407. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 484 Ом.

1408. Сопротивление нагревательного элемента электрического чайника 24 Ом. Найдите мощность тока, питающего чайник при напряжении 120 В.

1409. Сопротивление электрического паяльника 440 Ом. Напряжение, при котором он работает, 220 В. Определите мощность тока, потребляемого паяльником.

1410. Две электрические лампы мощностью 100 и 25 Вт включены параллельно в сеть напряжением 220 В, на которое они рассчитаны. В спирали какой лампы сила тока больше; во сколько раз?

1411. Три лампы одинаковой мощности, рассчитанные на одно и то же напряжение, включены в цепь, как показано на рисунке 348. Одинаков ли будет накал нитей и ламп, если цепь замкнуть?

1412. Три лампы одинаковой мощности, рассчитанные на одно и то же напряжение, включены в цепь так, как показано на рисунке 349. Одинаковым ли будет накал нитей ламп, если цепь замкнуть?

1413. При напряжении 120 В в электрической лампе в течение 0,5 мин израсходовано 900 Дж энергии. Определите, чему равна сила тока в лампе.

1414. Электродвигатель мощностью 100 Вт работает при постоянном напряжении 6 В. Определите силу тока в электродвигателе.

1415. Мощность карманного радиоприемника равна 0,6 Вт. Определите силу тока, потребляемую радиоприемником, если источником питания служат 4 батарейки напряжением 1,5 В каждая, соединенные последовательно.

1416. Мощность электродвигателя 3 кВт, сила тока 12 А. Определите напряжение на зажимах электродвигателя.

1417. При некоторой скорости мощность велосипедного генератора электрического тока равна 2,7 Вт. Определите напряжение, если сила тока в цепи осветительной фары равна 0,3 А.

1418. Электрическая плитка при силе тока 5 А за 30 мин потребляет 1080 кДж энергии. Рассчитайте сопротивление плитки.

1419. В сеть напряжением 120 В параллельно включены две лампы: 1 — мощностью 300 Вт, рассчитанная на напряжение 120 В, и 2, последовательно соединенная с резистором,— на 12 В (рис. 350). Определите показания амперметров А1 и А и сопротивление резистора, если амперметр А2 показывает силу тока 2 А.

1420. По данным из условия задачи 1419 определите мощность лампы 2, а также мощность всей цепи.

1421. На баллоне электрической лампы написано 100 Вт; 120 В. Определите, какими будут сила тока и сопротивление, если ее включить в сеть с напряжением, на которое она рассчитана.

1422. Определите сопротивление работающей электрической лампы, на баллоне которой написано 100 Вт; 220 В.

1423. На баллоне одной электрической лампы написано 220 В; 25 Вт, а на баллоне другой — 220 В; 200 Вт. Определите, сопротивление какой лампы больше и во сколько раз?

1424. У какой лампы сопротивление нити накала больше: мощностью 50 Вт или 100 Вт, если они рассчитаны на одинаковое напряжение?

1425. Две электрические лампы имеют одинаковые мощности. Одна из них рассчитана на напряжение 110 В, а другая — на напряжение 220 В. Какая из ламп имеет большее сопротивление; во сколько раз?

1426. Вычислите значения электрических величин (рис. 351):
1. I1 = 0,68 A, R1— ? P1 — ?
2. R2=480 Ом, I2 — ? Р2 — ?
3. Р3= 40 Вт, I3 — ? R3 — ? 

1427. На рисунке 352 изображена схема включения в сеть электрического тока напряжением 120 В двух электрических лампах 1 и 2, паяльника (R3) и электрической плитки (R4). Начертите схему, а затем вычислите значения силы тока, сопротивления и энергии, потребляемой каждую секунду этими приборами, если мощность лампы 1 равна 60 Вт, сила тока в лампе 2 равна 0,625 А, сопротивление паяльника R3= 120 Ом, а мощность электрической плитки Р4=600 Вт.

1428. Определите расход энергии в электрической лампе при напряжении 127 В и силе тока 0,5 А за 8 ч.

1429. Определите расход энергии электрической лампой мощностью 150 Вт за 800 ч (средняя продолжительность службы ламп).

1430. Сколько энергии израсходует электрическая лампа мощностью 50 Вт за месяц (30 дней), если она горит 8 ч в сутки?

1431. Источник электрического тока, установленный на велосипеде, вырабатывает ток для двух ламп. Сила тока в каждой лампе 0,28 А при напряжении 6 В. Определите мощность генератора и работу тока за 2 ч.

1432. Мастерскую ежедневно освещают по 7 ч в сутки 10 ламп мощностью 0,15 кВт каждая и 76 ламп мощностью 75 Вт. Вычислите энергию, расходуемую за месяц (24 рабочих дня) на освещение мастерской.

1433. При сепарировании молока на каждые 1000 л расходуется 1,5 кВт •ч электроэнергии. Сколько потребуется времени для обработки 1000 л молока, если мощность двигателя, вращающего сепаратор, 0,25 кВт?

1434. Тэн электрического полотенцесушителя работает при напряжении 220 В, потребляя мощность 300 Вт. Определите: а) силу потребляемого тока; б) сопротивление; в) расход электрической энергии за 30 мин; г) стоимость энергии, израсходованной полотенцесушителем за это время (при тарифе Т р. за 1 кВт • ч).

1435. Определите стоимость израсходованной энергии при пользовании телевизором в течение 2 ч. Мощность телевизора равна 100Вт, а стоимость 1кВт•ч равна Тр.

1436. Рассчитайте стоимость израсходованной энергии при тарифе Т р. за 1 кВт • ч при горении электрической лампы мощностью 100 Вт, если лампа горит по 8 ч в сутки в течение месяца (30 дней).

1437. Рассчитайте стоимость электроэнергии при тарифе Т р. за 1 кВт • ч, потребляемой электрическим утюгом за 4 ч работы, если он включен в сеть напряжением 220 В при силе тока 5 А.

1438. Семья за пользование электроэнергией в своей квартире при тарифе Т р. за 1 кВт • ч в месяц заплатила С р. Определите среднюю потребляемую мощность.

1439. На зажимах дуги сварочной электрической машины поддерживается напряжение 60 В. Сопротивление дуги 0,4 Ом. Рассчитайте стоимость энергии, расходуемой при сварке, если сварка продолжалась 4 ч. Стоимость энергии Т р. за 1 кВт • ч.

1440. Башенный кран равномерно поднимает груз массой 0,6 т со скоростью 20 м/мин. Мощность, развиваемая двигателем, равна 7,22 кВт. Определите КПД крана.
27%

Работа и мощность электрического тока

Задача № 1.
Определить мощность тока в электрической лампе, если при напряжении 110 В сила тока в ней 200 мА.

Задача № 2.
Определить мощность тока в электрической лампе, если сопротивление нити акала лампы 400 Ом, а напряжение на нити 100 В.

Задача № 3.
Определить силу тока в лампе электрического фонарика, если напряжение на ней 6 В, а мощность 1,5 Вт.

Задача № 4.
В каком из двух резисторов мощность тока больше при последовательном (см. рис. а) и параллельном (см. рис. б) соединении? Во сколько раз больше, если сопротивления резисторов R1 = 10 Ом и R2 = 100 Ом?

Задача № 5.
Ученики правильно рассчитали, что для освещения елки нужно взять 12 имеющихся у них электрических лампочек. Соединив их последовательно, можно будет включить их в городскую сеть. Почему меньшее число лампочек включать нельзя? Как изменится расход электроэнергии, если число лампочек увеличить до 14?

Задача № 6.
В горном ауле установлен ветряной двигатель, приводящий в действие электрогенератор мощностью 8 кВт. Сколько лампочек мощностью 40 Вт можно питать от этого источника тока, если 5% мощности расходуется в подводящих проводах?

Задача № 7.
Сила тока в паяльнике 4,6 А при напряжении 220 В. Определите мощность тока в паяльнике.

Задача № 8.
Одинакова ли мощность тока в проводниках ?

Задача № 9.
На баллоне первой лампы написано 120 В; 100 Вт, а на баллоне второй — 220 В; 100 Вт. Лампы включены в сеть с напряжением, на которое они рассчитаны. У какой лампы сила тока больше; во сколько раз?

Задача № 10. (повышенной сложности)
В сеть напряжением 120 В параллельно включены две лампы: 1 — мощностью 300 Вт, рассчитанная на напряжение 120 В, и 2, последовательно соединенная с резистором,— на 12 В. Определите показания амперметров А1 и А и сопротивление резистора, если амперметр А2 показывает силу тока 2 А.

Задача № 11.
ОГЭ
При силе тока I₁ = 3 А во внешней цепи выделяется мощность Р₁ = 18 Вт, а при силе тока I₂ = 1 А — мощность Р₂ = 10 Вт. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

Задача № 12.
ЕГЭ
Имеются две электрические лампочки мощностью Р₁ = 40 Вт и Р₂ = 60 Вт, рассчитанные на напряжение сети U = 220 В. Какую мощность будет потреблять каждая из лампочек, если их подключить к сети последовательно?

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на Мощность электрического тока». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к теме: ЗАДАЧИ на Закон Джоуля-Ленца
• Посмотреть конспект по теме Работа и Мощность электрического тока
• Вернуться к списку конспектов по Физике.
• Проверить свои знания по Физике.

Электротехнические работы для промышленных объектов

Электромонтаж на объектах промышленного значения и замена износившейся проводки в рамках одного цеха или всего предприятия, плановая замена включателей и розеток, установка щитков должны учитывать всю специфику конкретного производства и нормы электротехнических работ.

Стоит отметить, что замена электроустановочных изделий должна отталкиваться от того, рассчитаны ли они на электрические перегрузки напряжения, ведь если нагрузка превышает показатели, контакты будут постоянно перегреваться, а со временем и выгорят вовсе. Это может стать причиной пожара на производстве или в цеху.

Выполнение электротехнических работ в производственных помещениях с повышенной концентрацией влажности, летучих веществ, едких газов, должно производиться монтером с применением герметичных розеток и включателей закрытого типа.

В том случае, если используются электроустановочные изделия открытого типа, то их монтируют на специальные подразетники шурупами с потайной головкой.

Все электротехнические и пусконаладочные работы электротехнического оборудования на производстве, строительных объектах и в энергетике возможны только с помощью специалистов профессиональных лицензированных компаний.

Для замены коммуникаций, устаревших единиц оборудования профессиональные сотрудники электромонтажных организаций в своей работе используют кабельно-проводниковое оснащение, автоматизационные средства и наилучшие расходные материалы.

Качество электротехнических работ должно:

1. Быть безошибочным. Это возможно в том случае, если каждое звено системы работоспособно. В такой ситуации установки начинают работать с первого запуска, и через промежутки времени недоработки не выявляются.
2. Учитывать безопасность электротехнических работ.
3. Соответствовать требованиям комфортной эксплуатации в промышленном секторе.
4. Также нужны подготовка проектной и финансовой документации и отчетности.
5. Установка низковольтного оснащения.
6. Электротехнические пусконаладочные работы для подключенного оборудования.
7. Замена проводки в слаботочных и силовых сетях, а также в магистральных линиях.
8. Электромонтаж освещения.
9. Монтаж и установка заземлений любой сложности.

После окончания всех мероприятий проверяется работа, электротехническая лаборатория проводит испытания всех звеньев системы и выдает документ с заключением. В процессе монтажа специалисты обязательно предусматривают различные возможности для расширения сети в случае необходимости.

Наш современный мир сложно вообразить без электроэнергии. Мало кто из нас задумывается над техническими вопросами и живет, потребляя электроэнергию во благо. И потому, когда проводка выходит из строя, без капитальных электромонтажных работ не обойтись.

Грамотно проведенный ремонт позволит избежать удлинителей, которые могут стать причиной замыкания, т.к. они нагружают сеть.

Стоит отметить, что основные правила электротехнических работ – это не только замена автоматики и проводов, но еще и правильное планирование электрооборудования, что будет устанавливаться позже.

Особое внимание следует уделять электромонтажу на кухне и в ванной. Такие работы планируются заранее, и в конце не лишним будет замена щитка

Больше об особенностях электротехнической работеможно узнать на ежегодной выставке «Электро».

Электромонтажное производствоПроизводство электроустановочных изделийПроизводство электротехнического оборудования в России

Электроэнергия и источник питания

Теперь давайте подробнее разберем нашу схему. Немного развернем ее в пространстве для удобства, игнорируя ГОСТ по обозначению источника питания:

Как мы помним с прошлой статьи, электрический ток бежит от точки с бОльшим потенциалом, то есть от плюса, к точке с мЕньшим потенциалом, то есть к минусу. Или говоря простым языком: от плюса к минусу. В настоящий момент у нас выключатель разомкнут. Можно сказать, что мы “оборвали” нашу цепь выключателем. В среде электриков и электронщиков говорят, что цепь ” в обрыве”. Ток не бежит, лампочка не горит.

Но вот мы ловким движением руки щелкаем выключатель и у нас цепь замыкается:

Дорога для электрического тока открыта, и он течет от плюса к минусу через лампочку накаливания, которая начинает ярко светиться.

Вроде бы все понятно, но не совсем. Кто или что заставляет светиться лампочку? Мало того, что она светит, она еще и греет!

Что самое первое появилось во Вселенной? Говорят, что время, хотя я думаю, что энергия). Энергия ниоткуда просто так не берется и никуда просто так не исчезает. Это и есть закон сохранения энергии, так что “побрейтесь” фанаты вечных двигателей).

В данном опыте у нас лампочка светит и греет. Получается, что лампочка излучает и тепловую и световую энергию. Вы ведь не забыли, что световые лучи передают энергию? В быту, например, мы используем солнечные панели, чтобы из лучиков получить электрический ток.

Но теперь вопрос такой. Если лампочка излучает световую и тепловую энергию, то откуда она ее получает? Разумеется, от источника питания. Фраза “источник питания” уже говорит сама за себя. Берет энергию наша лампочка прямо от источника питания через проводкИ. Энергия, которая течет через проводочки, называется электроэнергией.

А откуда берет электроэнергию источник питания? Здесь уже есть разные способы добычи электроэнергии. Это может быть падающий поток воды, который крутит мощные лопасти вертушки, которая работает как генератор. Это могут быть химические реакции в батарейках и акумах. Это может быть даже солнечная панелька или вообще какой-нибудь элемент, типа Пельтье, который может вырабатывать электрический ток под действием разности температур. Способов много, а эффект один. Сделать так, чтобы появилась ЭДС.

Работа электрического тока

К цепи, представленной на рисунке 1, приложено постоянное напряжение U.

За время t по цепи протекло количество электричества Q. Силы электрического поля, действующего вдоль проводника, перенесли за это время заряд Q из точки А в точку Б. Работа электрических сил поля или, что то же, работа электрического тока может быть подсчитана по формуле:

Так как Q = I × t, то окончательно:

где A – работа в джоулях; I – ток в амперах; t – время в секундах; U – напряжение в вольтах.

Электромагнитные явления: Задания повышенной трудности

42. Заряды двух одинаковых маленьких металлических шариков равны 5 и -7 нКл. Шарики привели в соприкосновение и вернули в начальное положение. Во сколько раз изменилась сила электрического взаимодействия между ними?

43. Может ли возникнуть электрическое взаимодействие между двумя незаряженными телами, находящимися в электрическом поле? Если может, приведите пример.

44. Как с помощью отрицательно заряженной палочки зарядить положительно листочки электроскопа?

45. Какую часть своего заряда передаст электроскопу небольшое металлическое заряженное тело, если им коснуться внутренней поверхности шара электроскопа? Ответ обоснуйте.

46. Магнитный компас значительно сильнее реагирует на троллейбус, который проезжает мимо наблюдателя, чем на автобус. Почему?

47. Для питания свечи зажигания в бензиновых двигателях внутреннего сгорания используют только один провод, который соединяет источник высокого напряжения со свечой. Как же замыкается цепь питания свечи зажигания?

48. С потолка в месте крепления люстры свисают три провода, по которым после подключения люстры идет ток. Если люстру подключить правильно, то два выключателя (ключа) работают таким образом, что один из них включает и выключает одну лампу, а другой — остальные три лампы. Нарисуйте схему соединения ламп в люстре, выключателей и источника тока.

49. Микроамперметр показывает силу тока 0,4 мкА. Сколько электронов проходят каждую минуту через измерительный прибор?

50. Вычислите сопротивление цепи, представленной на рис. 250, если R = 2 Ом.

51. Какими будут показания приборов в электрической цепи (рис. 251), если напряжение источника тока 24 В, сопротивление лампы 4 Ом, максимальное сопротивление реостата 20 Ом, сопротивление каждого из двух одинаковых резисторов 40 Ом, а ползунок реостата занимает крайнее левое положение?

52. Найдите силу тока в каждом из одинаковых резисторов (рис. 252) сопротивлением по 120 Ом, если напряжение источника тока 36 В.

53. Найдите силу тока в каждом из одинаковых резисторов (рис. 253) сопротивлением по 30 Ом, если напряжение источника тока 15 В.

54. Сила тока в двигателе кондиционера 5 А при напряжении в сети 220 В. Какую работу выполняет двигатель за 10 мин, если его КПД равен 90 %?

55. Какой из резисторов (рис. 254) потребляет больше всего энергии, если сопротивления R₂ = R₃ = 2R₁, R₄ = 4R₁?

56. Во сколько раз изменится мощность тока в лампах Л1 и Л2 (рис. 255) и общая потребляемая мощность, если лампа ЛЗ перегорит? Все лампы одинаковы. Напряжение в цепи считайте постоянным.

57. Какова потребляемая каждым из резисторов (рис. 256) мощность, если напряжение источника тока 12 В, а сопротивления резисторов R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = 40 Ом?

58. Шесть одинаковых ламп последовательно включены в сеть напряжением 42 В. Мощность каждой из ламп 20 Вт. На сколько изменится общая мощность тока, если одну из ламп заменить новой, на которой написано «9 В, 12 Вт»?

59. На одной лампе написано «220 В, 40 Вт», а на другой (лампе для карманного фонарика) — «4 В, 1 Вт». Что произойдет, если эти лампы соединить последовательно и включить в сеть напряжением 220 В? Что изменится, если 40-ваттную лампу заменить на 100-ваттную?

60. Найдите мощность тока в каждом из одинаковых резисторов сопротивлением по 20 Ом (рис. 257). Напряжение источника тока 15 В.

61. Чтобы магнит как можно дольше сохранял свои магнитные свойства, его нельзя бросать на пол. Почему?

62. Определите полюсы катушки с током (рис. 258).

63. Возникает ли ток в витке, который движется в магнитном поле параллельно его магнитным линиям?

64. Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи 40 А. Первичная обмотка включена в сеть напряжением 240 В. Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора.