Задачи на расчёт мощности электрического тока с решениями

В блоге мы часто рассматриваем решение типовых задач по физике с конкретными примерами, чтобы у вас сложилось четкое представление о том, что делать с подобными заданиями и как их решать. В этой статье рассмотрим задачи на работу и мощность электрического тока.

Работа и мощность тока

Прежде чем перейти к решению задач, давайте разберемся с основными определениями данного раздела физики.

При прохождении электротока по однородному участку цепи, можно говорить о том, что электрическое поле на этом участке цепи совершает определенную работу.

Необходимые формулы

Чтобы рассчитать работу и мощность электротока, понадобятся следующие формулы:

1. Уравнение для вычисления работы тока:

\(A=U\times q\)

где U — напряжение электрического поля, q — электрический заряд, проходящий по участку цепи.

Или так:

\(A=U\times I\times t\)

где U — напряжение поля, I — сила тока на этом участке цепи, t — время прохождения заряда.

2. Формула для нахождения мощности тока:

\(P=\frac At\)

где A — работа электротока, t — время.

Или же:

\(P=U\times I\)

где U — напряжение, I — сила тока.

3. Закон Джоуля-Ленца:

\(Q=A=I^2\times R\times t\)

где R — сопротивление проводника.

Вопросы на работу и мощность электрического тока

Теоретические вопросы на работу и мощность электрического тока могут быть следующими:

1. Что за физическая величина работа электрического тока? (Ответ дан в нашей статье выше).
2. Что такое мощность электротока? (Ответ дан выше).
3. Дайте определение закону Джоуля-Ленца. Ответ: Работа электротока, который течет по неподвижному проводнику, имеющему сопротивление R, превращается в тепло в проводнике.
4. В чем измеряется работа тока? (Ответ выше).
5. В чем измеряется мощность? (Ответ выше).

Это примерный список вопросов. Суть теоретических вопросов по физике всегда одна: проверить понимание физических процессов, зависимости одной величины от другой, знание формул и единиц измерения, принятых в международной системе СИ.

Задачи с решением

Рассмотрим типовые задачи с решениями по этой теме.

Задача №1. Мощность электрического тока

В сеть напряжением 220 В включена электрическая лампа. Сила тока, проходящего через нее равна 0,45 А. Чему будет равна мощность электротока в лампе за 2 секунды?

Решение

1. Записываем вводные данные: U=220 В, I=0,45A, t=2с, P=?
2. Вспоминаем уравнение для определения мощности:\( P=U\times I\)
3. Подставляем известные нам числовые значения в формулу и получаем ответ: P=99 Вт.

Задача №2. Расчет мощности электрического тока

В одной электролампе напряжение равно 24 В, а сила тока 0,7 А, во второй электролампе напряжение равно 120 В, а сила тока 0,5 А. У какой из этих двух электрических ламп мощность электротока больше?

Решение:

1. Фиксируем исходные данные: U₁=24 В, I₁=0,7 А, U₂=120 В, I₂=0,5 А, P₁=? P₂=?
2. По формуле \(P=U\times I\) находим P₁ и P₂. P₁=16,8 Вт, P₂= 24 Вт.
3. Получаем ответ на задачу: мощность тока второй лампы больше мощности тока первой лампы.

Задача №3. Работа электрического тока

Какую работу совершает электроток в утюге с сопротивлением 80 Ом за 10 минут при условии, что утюг работает от сети 220 Вольт?

Решение

1. Записываем «Дано»: U=220 В, R=80 Ом, t=10 мин., A=?
2. Переводим минуты в секунды: 10 мин=600 с.
3. Записываем формулу для определения работы электротока: \(A=\frac{U^2}R\times t\)
4. Подставляем известные нам из условий задачи числовые значения в формулу и получаем ответ: 363000 Дж или 363 кДж.

Задача №4. Расчет работы электрического тока

Два троллейбуса имеют одинаковые электродвигатели. В настоящий момент они находятся в движении. Первый троллейбус двигается с большей скоростью, второй — с меньшей. У какого троллейбуса работа электротока больше, при условии, что сопротивление и время движения одинаковы?

Решение

1. Данная задача не требует записи каких-либо формул. В ней проверяется понимание учащимися взаимозависимости двух физических величин.
2. Чем больше скорость движения, тем больше мощность электротока. Чем больше мощность, тем больше и работа, совершаемая электродвигателем. Следовательно, у первого троллейбуса она будет больше.

Задача №5 на закон Джоуля-Ленца

Аккумулятор с электродвижущей силой, равной 6 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом питает внешнюю цепь, у которой сопротивление равно 12,4 Ом. Какое количество теплоты выделится за 10 минут работы аккумулятора?

Решение:

1. Фиксируем имеющиеся данные: \(\epsilon\)=6 В, r=0,1 Ом, R=12,4 Ом, Q=?
2. Переводим минуты в секунды, получаем 600 секунд.
3. Общее количество теплоты будет определяться по формуле: Q_внутр+Q_внеш. \(Q_{внутр}=I^2\times R\times t\), \(Q_{внеш}=I^2\times r\times t \)
4. По формуле \(I=\frac \epsilon{R+r}\) находим силу тока.
5. Подставляем все известные нам данные в каждую формулу и получаем общее количество теплоты, выделенное за 10 минут работы, равное 1728 Дж.

Мы рассмотрели не слишком сложные задачи, большинство из которых можно решить при помощи одной формулы. Однако в школьных учебниках встречаются задания и посложнее. Если столкнулись со трудной для понимания темой по физике или любому другому предмету, не вешайте нос! Специалисты Феникс.Хелп с радостью придут вам на помощь. Любые письменные работы будут сделаны качественно и строго в обозначенные сроки.