Ang electric current ay nabuo upang magamit sa hinaharap para sa ilang mga layunin, upang magsagawa ng ilang uri ng trabaho. Salamat sa kuryente, gumagana ang lahat ng device, device at equipment. Ang trabaho mismo ay kumakatawan sa isang tiyak na pagsisikap na inilapat upang ilipat ang isang electric charge sa isang nakatakdang distansya. Karaniwan, ang ganitong gawain sa loob ng isang seksyon ng circuit ay magiging katumbas ng numerical na halaga ng boltahe sa seksyong ito.
Upang maisagawa ang mga kinakailangang kalkulasyon, kailangan mong malaman kung paano sinusukat ang gawain ng kasalukuyang. Ang lahat ng mga kalkulasyon ay isinasagawa batay sa paunang data na nakuha gamit ang mga instrumento sa pagsukat. Kung mas malaki ang singil, mas maraming pagsisikap ang kinakailangan upang ilipat ito, at mas maraming trabaho ang gagawin.
Ano ang tawag sa gawain ng kasalukuyang?
Ang electric current, bilang isang pisikal na dami, sa kanyang sarili ay walang praktikal na kahalagahan. Ang pinakamahalagang kadahilanan ay ang epekto ng kasalukuyang, na nailalarawan sa pamamagitan ng gawaing ginagawa nito. Ang gawain mismo ay kumakatawan sa ilang mga aksyon kung saan ang isang uri ng enerhiya ay nababago sa isa pa. Halimbawa, ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa mekanikal na enerhiya sa pamamagitan ng pag-ikot ng motor shaft. Ang gawain ng electric current mismo ay ang paggalaw ng mga singil sa isang konduktor sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field. Sa katunayan, ang lahat ng gawain ng paglipat ng mga sisingilin na particle ay ginagawa ng electric field.
Upang maisagawa ang mga kalkulasyon, isang formula para sa pagpapatakbo ng electric current ay dapat na nagmula. Upang mag-compile ng mga formula, kakailanganin mo ng mga parameter tulad ng kasalukuyang lakas at. Dahil ang gawaing ginagawa ng isang electric current at ang gawaing ginawa ng isang electric field ay magkapareho, ito ay ipahahayag bilang produkto ng boltahe at ang singil na dumadaloy sa konduktor. Iyon ay: A = Uq. Ang pormula na ito ay nagmula sa relasyon na tumutukoy sa boltahe sa konduktor: U = A/q. Kasunod nito na ang boltahe ay kumakatawan sa gawaing ginawa ng electric field A upang maghatid ng isang naka-charge na particle q.
Ang sinisingil na particle o singil mismo ay ipinapakita bilang produkto ng kasalukuyang lakas at ang oras na ginugol sa paggalaw ng singil na ito kasama ang konduktor: q = Ito. Sa formula na ito, ginamit ang kaugnayan para sa kasalukuyang lakas sa konduktor: I = q/t. Iyon ay, ito ay ang ratio ng singil sa tagal ng panahon kung saan ang singil ay dumadaan sa cross section ng konduktor. Sa huling anyo nito, ang formula para sa gawain ng electric current ay magmumukhang produkto ng mga kilalang dami: A = UIt.
Sa anong mga yunit sinusukat ang gawain ng electric current?
Bago direktang tugunan ang tanong kung paano sinusukat ang gawain ng isang electric current, kinakailangan upang kolektahin ang mga yunit ng pagsukat ng lahat ng pisikal na dami kung saan kinakalkula ang parameter na ito. Anumang gawain, samakatuwid, ang yunit ng pagsukat ng dami na ito ay magiging 1 Joule (1 J). Ang boltahe ay sinusukat sa volts, ang kasalukuyang ay sinusukat sa amperes, at ang oras ay sinusukat sa mga segundo. Nangangahulugan ito na ang yunit ng pagsukat ay magiging ganito: 1 J = 1V x 1A x 1s.
Batay sa nakuha na mga yunit ng pagsukat, ang gawain ng electric current ay matutukoy bilang produkto ng kasalukuyang lakas sa isang seksyon ng circuit, ang boltahe sa mga dulo ng seksyon at ang tagal ng panahon kung saan ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng konduktor.
Ang mga pagsukat ay isinasagawa gamit ang isang voltmeter at isang orasan. Binibigyang-daan ka ng mga device na ito na epektibong malutas ang problema kung paano hanapin ang eksaktong halaga ng isang ibinigay na parameter. Kapag ikinonekta ang isang ammeter at isang voltmeter sa isang circuit, kinakailangan na subaybayan ang kanilang mga pagbabasa para sa isang tinukoy na tagal ng panahon. Ang nakuha na data ay ipinasok sa formula, pagkatapos kung saan ang huling resulta ay ipinapakita.
Ang mga pag-andar ng lahat ng tatlong mga aparato ay pinagsama sa mga de-koryenteng metro na isinasaalang-alang ang enerhiya na natupok, at sa katunayan ang gawaing ginawa ng electric current. Dito ginagamit ang isa pang yunit - 1 kW x h, na nangangahulugan din kung gaano karaming trabaho ang ginawa sa isang yunit ng oras.
Ang electric current mismo ay hindi kailangan. Hindi ang kasalukuyang mismo ang mahalaga, ngunit ang epekto nito.
Ang pagkilos ng electric current ay nailalarawan sa pamamagitan ng gawain ng electric current.
Ang trabaho ay isang dami na nagpapakilala sa pagbabago ng enerhiya mula sa isang uri patungo sa isa pa.
Halimbawa, mayroong kinetic energy, ngunit ito ay naging potensyal na enerhiya, i.e. ang katawan ay nasa isang estado ng paggalaw, pagkatapos ay huminto ito, tumataas sa isang tiyak na taas.
Tulad ng para sa electric current, alam na natin ang tungkol sa paggalaw ng mga singil sa kuryente kasama ang isang konduktor at ang paggalaw na ito ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field, ibig sabihin, ang trabaho ay ginagawa ng isang electric field. At ang gawain sa kasong ito ay nagpapakita kung paano ang enerhiya ng isang uri, halimbawa, ang enerhiya ng electric current, ay mako-convert sa iba pang mga uri ng enerhiya - mekanikal, thermal, atbp.
Ang gawain ng electric current ay nauugnay lalo na sa konsepto ng electrical boltahe at kasalukuyang.
Ang gawaing ginawa ng electric field ay ang produkto ng electric voltage at ang singil na dumadaloy sa conductor.
Ang pahayag na ito ay nagmula sa relasyon para sa boltahe ng kuryente.
Ang boltahe ng kuryente ay ang gawaing ginagawa ng isang electric field upang ilipat ang singil ng kuryente q.
Ang singil ay ang produkto ng kasalukuyang at ang oras kung kailan ang singil na ito ay dumadaloy sa konduktor.
Ang pahayag na ito ay sumusunod mula sa kaugnayan para sa kasalukuyang lakas.
Ang kasalukuyang ay ang ratio ng singil sa oras kung saan ang singil ay dumadaloy sa isang konduktor sa pamamagitan ng cross-section ng konduktor.
Pagpapalit sa pormula para sa pagtukoy ng trabaho , nakakakuha kami ng isang expression para sa pagkalkula ng gawain ng isang electric current, ang gawain ng isang electric field sa paggalaw ng isang electric charge.
Trabaho - 1 Joule o 1 J;
Boltahe - 1 Volt o 1 V;
Kasalukuyang lakas - 1 Ampere o 1 A;
Oras - 1 segundo o 1 s.
Kahulugan
Trabaho ng electric current ay katumbas ng produkto ng kasalukuyang lakas sa isang seksyon ng circuit, ang boltahe sa mga dulo ng seksyong ito at ang oras kung saan ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng konduktor.
Ang pagpapatakbo ng electric current ay nauugnay sa mga device na ginagawang posible upang matukoy ang mga halaga ng mga dami na ito.
Ang boltahe ay tinutukoy ng isang aparato na tinatawag voltmeter. At para sukatin ang kasalukuyang lakas na ginagamit nila ammeter(Larawan 1).
kanin. 1. Voltmeter at ammeter na mga imahe
Sa pamamagitan ng pagkonekta sa dalawang device na ito sa electrical circuit, pagmamasid sa mga pagbabasa ng mga device na ito, pagtukoy sa oras kung kailan kinuha ang mga sukat, tinutukoy namin ang halaga ng gawain ng electric current. .
Pakitandaan na ang pagbabayad na ginawa namin para sa kuryente ay partikular na pagbabayad para sa pagpapatakbo ng electric current. Ang pagkilos ng electric current ay ang parehong aksyon na ginagamit sa teknolohiya, tulad ng mga heating device, mga device na ginagamit sa pang-araw-araw na buhay (TV, radyo, atbp.).
Sinusukat ang trabaho gamit ang isang ammeter at isang voltmeter, ngunit, gayunpaman, mayroong isang hiwalay na aparato na agad na may kakayahang sukatin ang gawain ng electric current
Sa susunod na aralin ay ipakikilala natin ang konsepto ng kapangyarihan.
Mga sanggunian
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Physics 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Physics 8. - M.: Bustard, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physics 8. - M.: Enlightenment.
- Stoom.ru ().
- Physics.ru ().
- Class-fizika.narod.ru ().
Takdang-Aralin
- P. 50, mga tanong 1-4, p. 119, gawain 24 (1). Peryshkin A.V. Physics 8. - M.: Bustard, 2010.
- Ang kasalukuyang 0.5 A ay dumadaloy sa isang rheostat na may resistensya na 5 Ohms.
- Anong mga instrumento ang maaaring gamitin upang sukatin ang gawain ng isang electric field?
Ang bawat isa sa amin ay may metro sa bahay, ayon sa kung saan nagbabayad kami ng kuryente buwan-buwan. Nagbabayad kami para sa isang tiyak na bilang ng kilowatt-hours. Ano ang mga kilowatt na oras na ito? Ano nga ba ang binabayaran natin? Alamin natin :)
Gumagamit kami ng kuryente para sa mga partikular na layunin. Gumagana ang electric current, at bilang resulta, gumagana ang aming mga electrical appliances. Ano ang gawain ng electric current? Ito ay kilala na ang gawaing ginawa ng kasalukuyang upang ilipat ang isang electric charge sa isang tiyak na seksyon ng circuit ay ayon sa bilang na katumbas ng boltahe sa seksyong ito. Kung ang singil ay naiiba, halimbawa, sa isang mas malaking direksyon, kung gayon, nang naaayon, mas maraming trabaho ang gagawin.
Trabaho ng kasalukuyang sa isang seksyon ng isang circuit: formula
Kaya, dumating kami sa konklusyon na ang gawaing ginawa ng kasalukuyang ay katumbas ng produkto ng boltahe sa isang seksyon ng electrical circuit at ang halaga ng singil. Ang singil, tulad ng nalalaman, ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagpaparami ng kasalukuyang lakas at ang oras na lumilipas ang kasalukuyang. Kaya, nakukuha namin ang formula para sa pagtukoy ng gawain ng kasalukuyang:
A=Uq , q=It , nakukuha natin A=UIt ;
kung saan ang A ay gumagana, ang U ay boltahe, ako ay kasalukuyang, q ay singil, t ay oras.
Ang kasalukuyang gawain ay sinusukat sa joules (1 J). 1 J = 1 V * 1 A * 1 s. Iyon ay, upang sukatin ang gawaing ginawa ng kasalukuyang, kailangan namin ng tatlong instrumento: ammeter, voltmeter at orasan. Ang mga metro ng kuryente na naka-install sa mga apartment ay tila pinagsasama ang lahat ng mga nabanggit na device sa isa. Sinusukat nila ang gawaing ginawa ng kasalukuyang. Ang gawain ng kasalukuyang sa aming apartment ay ang enerhiya na ginugol nito sa lahat ng mga aparato na konektado sa network ng apartment. Ito ang binabayaran namin. Gayunpaman, nagbabayad kami hindi sa pamamagitan ng joules, ngunit sa pamamagitan ng kilowatt-hours. Saan nagmula ang mga yunit na ito?
Kapangyarihan ng kuryente
Upang maunawaan ang isyung ito, kailangan nating isaalang-alang ang isa pang konsepto - ang kapangyarihan ng electric current. Ang kasalukuyang kapangyarihan ay ang gawaing ginagawa ng kasalukuyang bawat yunit ng oras. Iyon ay, ang kapangyarihan ay matatagpuan sa pamamagitan ng paghahati ng trabaho sa oras. At ang trabaho, tulad ng alam na natin, ay ang produkto ng kasalukuyang, boltahe at oras. Kaya, ang oras ay mababawasan, at makuha namin ang produkto ng kasalukuyang at boltahe. Para sa kasalukuyang kapangyarihan, ang formula ay ang mga sumusunod:
P=A/t , A=UIt , nakukuha natin ang P=UIt/t , ibig sabihin, P=UI ;
kung saan ang P ay ang kasalukuyang kapangyarihan. Ang kapangyarihan ay sinusukat sa watts (1 W). Maramihang dami ang ginagamit - kilowatts, megawatts.
Ang trabaho at kapangyarihan ng electric current ay malapit na nauugnay. Sa katunayan, ang trabaho ay ang kasalukuyang kapangyarihan sa bawat sandali ng oras, kinuha sa loob ng isang tiyak na tagal ng panahon. Iyon ang dahilan kung bakit sinusukat ng mga metro sa mga apartment ang kasalukuyang trabaho hindi sa joules, ngunit sa kilowatt-hours. Kaya lang, napakaliit ng kapangyarihan ng 1 watts, at kung magbabayad kami ng watts-per-second, babayaran namin ang sampu at daan-daang libo ng mga naturang unit. Upang gawing simple ang mga kalkulasyon, ang yunit na "kilowatt-hour" ay pinagtibay.
Trabaho ng electric current- isang sukatan ng dami ng enerhiya.
Trabaho na ginawa ng electric current sa oras t sa kilalang boltahe U AT kasalukuyang lakas ako katumbas ng produkto ng boltahe at kasalukuyang at ang tagal nito. A=UIt
Ang trabaho ay sinusukat sa joules ( 1J=1V A s ).
1 J ay ang gawaing ginagawa ng electric current at force 1 A sa ilalim ng tensyon U=1 SA para sa 1c .
Ang bilis kung saan ang trabaho ay tapos na ay nailalarawan sa pamamagitan ng kapangyarihan.
Kapangyarihan R tinatawag na work attitude A sa isang yugto ng panahon t kung saan ito ginawa. Kaya, sa isang de-koryenteng circuit:
Ang kapangyarihan ay sinusukat sa watts ( 1 W=1 J/s ). 1 Watt ay ang kapangyarihan kung saan 1 s tapos na ang trabaho sa 1 J.
Thermal na epekto ng kasalukuyang.
Sa kaso kapag ang konduktor ay hindi gumagalaw at walang mga pagbabagong kemikal na nagaganap dito, ang gawain ng kasalukuyang ay ginugol sa pagtaas ng panloob na enerhiya ng konduktor, bilang isang resulta kung saan ang konduktor ay uminit. Sa kasong ito, ang dami ng init na inilabas ay tinutukoy ayon sa batas ng Joule–Lenz.
Batas ng Joule-Lenz.
Ang dami ng init na inilabas sa isang konduktor kapag ang isang direktang kasalukuyang dumadaan dito ay direktang proporsyonal sa parisukat ng kasalukuyang lakas, ang paglaban ng konduktor at ang oras na dumaan ang kasalukuyang.
Q=I 2 Rt, J
Yung. ang halaga ng init na nabuo ay katumbas ng dami ng elektrikal na enerhiya na natatanggap ng isang naibigay na konduktor kapag ang kasalukuyang dumadaan dito.
Ang bawat konduktor ay maaaring pumasa, nang walang overheating, isang kasalukuyang ng isang tiyak na lakas. Upang matukoy ang kasalukuyang pagkarga, gamitin ang konsepto kasalukuyang density: ito ang kasalukuyang bawat 1 mm 2 ng cross-sectional area ng konduktor.J= .
Sa kalikasan at teknolohiya, ang mga proseso ng conversion ng enerhiya mula sa isang uri patungo sa isa pa ay patuloy na nagaganap (Larawan 1.22). Sa mga mapagkukunan ng elektrikal na enerhiya, ang iba't ibang uri ng enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.
Halimbawa:
· sa mga electric generator 1 Kapag hinimok sa pag-ikot ng ilang mekanismo, ang mekanikal na enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya;
· sa mga thermogenerator 2 – thermal;
· sa mga baterya 9 sa panahon ng kanilang discharge at galvanic cells 10 – kemikal;
· sa mga photocell 11 – nagliliwanag.
Ang mga electric energy receiver, sa kabaligtaran, ay nagko-convert ng elektrikal na enerhiya sa iba pang mga uri ng enerhiya.
Halimbawa:
sa mga de-kuryenteng motor 3 ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa mekanikal na enerhiya;
sa mga electric heating device 5 - sa thermal;
· sa mga electrolytic bath 8 at mga baterya 7 kapag sila ay sinisingil - sa isang kemikal;
sa mga electric lamp 6 - nagliliwanag at thermal;
· sa mga antenna 4 mga transmiter ng radyo - sa nagliliwanag.
Larawan 1.22. Mga paraan upang mai-convert ang enerhiya mula sa isang uri patungo sa isa pa
Mga tanong sa seguridad
1. Magbigay ng mga halimbawa ng conversion ng enerhiya mula sa isang uri patungo sa isa pa.
2. Tukuyin ang kapangyarihan.
3. Ano ang gawaing ginagawa ng isang electric current sa isang tiyak na oras sa isang kilalang boltahe at kasalukuyang?
4. Ano ang yunit ng elektrikal na enerhiya?
Elektrisidad na enerhiya. Sa kalikasan at teknolohiya, ang mga proseso ng conversion ng enerhiya mula sa isang uri patungo sa isa pa ay patuloy na nagaganap (Larawan 30). Sa mga mapagkukunan ng elektrikal na enerhiya, ang iba't ibang uri ng enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya. Halimbawa, sa mga electric generator 1, na hinimok ng ilang mekanismo, ang mekanikal na enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya, sa mga thermogenerator 2 - thermal, sa mga baterya 9 kapag sila ay pinalabas at galvanic cells 10 - kemikal, sa photocells 11 - nagliliwanag.
Ang mga tumatanggap ng elektrikal na enerhiya, sa kabaligtaran, ay nagko-convert ng elektrikal na enerhiya sa iba pang mga uri ng enerhiya - thermal, mekanikal, kemikal, nagliliwanag, atbp. Halimbawa, sa mga de-koryenteng motor 3 ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa mekanikal na enerhiya, sa mga de-koryenteng kagamitan sa pagpainit 5 sa thermal enerhiya, sa mga electrolytic bath 8 at mga baterya 7 kapag sinisingil ang mga ito - sa isang kemikal, sa mga electric lamp 6 - sa radiant at thermal, sa mga antenna ng 4 na radio transmitter - sa radiant.
Ang sukatan ng enerhiya ay trabaho. Ang gawaing W na isinagawa ng isang electric current sa isang oras na t sa isang kilalang boltahe U at kasalukuyang I ay katumbas ng produkto ng boltahe at ang kasalukuyang at ang tagal ng pagkilos nito:
W=UIt (29)
Ang gawaing ginawa ng isang electric current ng 1 A sa isang boltahe ng 1 V para sa 1 s ay kinuha bilang isang yunit ng elektrikal na enerhiya. Ang yunit na ito ay tinatawag na joule (J). Ang joule, na tinatawag ding watt-second (W*s), ay isang napakaliit na yunit ng pagsukat, kaya sa pagsasagawa, mas malalaking unit ang ginagamit upang sukatin ang elektrikal na enerhiya - watt-hour (1 Wh = 3600 J), kilowatt- oras (1 kW*h = 1000 W*h = 3.6*10 6 J), megawatt-hour (1 MW*h=1000 kW*h=3.6*10 9 J).
Kapangyarihan ng kuryente. Ang enerhiya na natanggap ng receiver o ibinibigay ng kasalukuyang pinagmumulan sa loob ng 1 s ay tinatawag na kapangyarihan. Ang Power P sa pare-parehong halaga ng U at I ay katumbas ng produkto ng boltahe U at kasalukuyang I:
P=UI(30)
Gamit ang batas ng Ohm upang matukoy ang kasalukuyang at boltahe bilang isang function ng resistance R at conductivity G, maaaring makuha ang iba pang mga expression para sa kapangyarihan. Kung papalitan natin ang boltahe U=IR o kasalukuyang I=U/R=UG sa formula (30), makukuha natin
P = I 2 R (31)
P = U 2 /R = U 2 G (32)
Samakatuwid, ang de-koryenteng kapangyarihan ay katumbas ng parisukat ng kasalukuyang at ang paglaban, o ang parisukat ng boltahe na hinati sa paglaban, o ang parisukat ng boltahe na pinarami ng kondaktibiti.
Ang kapangyarihan na nilikha ng isang kasalukuyang ng 1 A sa isang boltahe ng 1 V ay kinuha bilang isang yunit ng kapangyarihan at tinatawag na isang watt (W). Sa teknolohiya, ang kapangyarihan ay sinusukat sa mas malalaking yunit: kilowatts (1 kW = 1000 W) at megawatts (1 MW = 1,000,000 W).
Pagkawala ng enerhiya at kahusayan. Kapag nagko-convert ng elektrikal na enerhiya sa iba pang mga uri ng enerhiya, o kabaliktaran, hindi lahat ng enerhiya ay na-convert sa kinakailangang uri ng enerhiya ay hindi produktibong ginugugol (nawawala) upang mapagtagumpayan ang alitan sa mga bearings ng makina, heating wires, atbp. Ang mga enerhiya na ito; Ang mga pagkalugi ay hindi maiiwasan sa anumang makina at anumang kagamitan.
Ang ratio ng power na ibinibigay ng isang source o receiver ng electrical energy sa power na natatanggap nito ay tinatawag na efficiency ng source o receiver. Kahusayan (efficiency)
? = P 2 /P 1 = P 2 /(P 2 + ?P) (33)
P 2 - output (kapaki-pakinabang) kapangyarihan;
P 1 - nakatanggap ng kapangyarihan;
?P - pagkawala ng kuryente.
Ang kahusayan ay palaging mas mababa kaysa sa pagkakaisa, dahil sa anumang makina at anumang kagamitan ay may mga pagkalugi ng enerhiya. Minsan ang kahusayan ay ipinahayag bilang isang porsyento. Kaya, ang mga motor ng traksyon ng mga de-koryente at diesel na mga tren ay may kahusayan na 86-92%, mga makapangyarihang mga transformer - 96-98%, mga substation ng traksyon - 94-96%, mga contact network ng mga nakoryenteng riles - tungkol sa 90%, mga generator ng diesel lokomotibo - 92- 94%.
Isaalang-alang natin, bilang isang halimbawa, ang pamamahagi ng enerhiya sa isang de-koryenteng circuit (Larawan 31). Ang Generator 1, na nagpapagana sa circuit na ito, ay tumatanggap mula sa prime mover 2 (halimbawa, isang diesel engine) mechanical power P mx = 28.9 kW, at naghahatid ng electrical power P el = 26 kW (2.9 kW ang power loss sa generator). Samakatuwid, ito ay may kahusayan?
gene = R el / R mx = 26/28.9 = 0.9.
Ang power R el = 26 kW na ibinibigay ng generator ay ginugugol sa pagpapagana ng mga electric lamp (6 kW), pagpainit ng mga electric stoves (7.2 kW) at pagpapagana ng electric motor (10.8 kW). Bahagi ng kapangyarihan? P pr = 2 kW ay nawala sa walang kwentang pag-init ng mga wire na nagkokonekta sa generator sa mga mamimili.
