Работа с электрическим током: что это такое, формулы, примеры задач

Что такое работа тока

При хаотическом движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле будет совершать работу, которую решили назвать работой тока. Определение работы тока следующее: это работа электрического поля по переносу зарядов внутри проводника.

Важно! Помимо электрических сил, на проводник действуют и магнитные силы, которые также могут совершать работу. Но в нормальных условиях он будет очень мал.

Движение зарядов в проводнике

Единицы измерения

Любая физическая величина, которую можно преобразовать в энергию, измеряется в джоулях (Дж). 1 Джоуль равен работе, совершаемой для перемещения точки под действием силы, равной 1 Ньютону, умноженному на 1 метр пути. Получается, что 1 Дж = 1 Н 1 м.

Единицей измерения мощности является ватт (Вт). Он равен 1 Дж работы, совершаемой в единицу времени 1 с. Таким образом, 1 Вт = 1 Дж: 1 с

Блок питания

Закон Джоуля — Ленца

Теперь свяжем работу с током и теплом, выделившимся на проводнике за некоторое время t.

Почему нежелательно пользоваться телефоном, подключенным к зарядному устройству? Когда бытовые приборы подключены к сети, мы можем заметить, что они нагреваются. Очень часто это наблюдается, когда телефон подключен на зарядку, а мы продолжаем на него звонить, пользоваться интернетом и так далее. Это плохо сказывается на телефоне: перегрев аккумулятора и крышки может быстро привести устройство в негодность.

Почему это происходит?

Электрический ток оказывает тепловое воздействие на проводник. Количество выделяющегося тепла при этом будет рассчитываться по закону Джоуля-Ленца:

Количество теплоты, выделяющееся с течением времени в проводнике с током, пропорционально произведению квадрата силы тока в этом сечении на сопротивление проводника:

Q = I2Rt, где Q – количество теплоты (Дж), I – работа электрического тока (Дж), R — сопротивление (Ом), t — текущее время прохождения).

Единицей Q является Дж (Джоуль).

Электрические обогреватели используют проводники с высоким сопротивлением для выработки тепла в определенной области.

Так нихромовая проволока (сплав никеля и хрома) используется в электронагревательных элементах, работающих при температурах до 1000 ℃ (резисторы, например). Нихром относится к классу сплавов с высоким электрическим сопротивлением, что определяет его применение в качестве электронагревателей. Этот сплав также используется в печах и сушильных шкафах и различных устройствах для термообработки, таких как фены, паяльники или нагреватели.

Подробнее о мощности…

• Постоянный ток используется для работы двигателей электротранспорта, автомобильных цепей, электроники и т.д.
• Электричество также присутствует в нашем теле. Мышечные клетки сердца производят электричество при сокращении, и эти импульсы можно измерить с помощью электрокардиограммы (ЭКГ).
• Бенджамин Франклин (да-да, президент Америки) провел множество экспериментов в 18 веке и создал громоотвод. Он также является человеком, который вывел закон сохранения электрического заряда.
• В древности люди верили, что если молния ударит в курган, там зарыт клад.

Электрический ток

Формула вычисления

В 1841 году английский ученый Джеймс Джоуль сформулировал закон, позволяющий найти количественную меру теплового действия электрического тока. В 1842 году этот же закон открыл и русский физик Эмиль Ленц. Из-за этого он получил двойное название закона Джоуля-Ленца. В общем виде закон записывается так: Q = I² • R • t.

Он носит достаточно обобщенный характер, так как не зависит от природных сил, порождающих ток. Сегодня этот закон активно используется в повседневной жизни. Например, для определения степени нагрева вольфрамовой нити, используемой в лампочках.

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца определяет количество тепла, выделяемого током. Но все же поможет узнать, по каким формулам рассчитывается работа электрического поля. Это связано с тем, что в дальнейшем это проявляется в виде нагревания проводника. Это говорит о том, что работа тока равна теплу при нагреве проводника (A=Q). Работа электрического тока, формула: А = I²•R•t.Это не единственная формула поиска работы. Если вы используете закон Ома для участка цепи (I=U:R), вы можете вывести две дополнительные формулы: A=I•U•t или A=U²:R.

Вам будет интересно
Портреты Джоуля и Ленца

Общая формула расчета мощности заключается в том, что она прямо пропорциональна работе и обратно пропорциональна времени (P=A:t). Если говорить о силе в электрическом поле, то на основании предыдущих формул можно составить целых три: P = I² • R; Р=И•У; Р = U²: Р.

Закон Ома для участка цепи

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Сила тока в проводнике увеличена в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющейся в нем в единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?

1) увеличить в 4 раза 2) уменьшить в 2 раза 3) увеличить в 2 раза 4) уменьшить в 4 раза

2. Длина змеевика электроплиты уменьшена в 2 раза. Как изменится количество тепла, выделяющегося в спирали в единицу времени при постоянном напряжении сети?

1) увеличить в 4 раза 2) уменьшить в 2 раза 3) увеличить в 2 раза 4) уменьшить в 4 раза

3. Сопротивление резистора​ (R_1)​ в четыре раза меньше сопротивления резистора​ (R_2 )​. Текущая работа в сопротивлении 2

1) в 4 раза больше сопротивления 1 2) в 16 раз больше сопротивления 1 3) в 4 раза меньше сопротивления 1 4) в 16 раз меньше сопротивления 1

Фактчек

• Сила тока — физическая величина, показывающая, сколько заряда передается через рассматриваемую площадь поперечного сечения в единицу времени: (I = frac{q}{t})
• Напряжение — это скалярная физическая величина, равная отношению полной работы Кулона к внешним силам A при перемещении положительного заряда в участке цепи на величину этого заряда: (U = frac{A}{q})
• Сопротивление — физическая величина, характеризующая электрические свойства участка цепи: (R = frac{pl}{S})
• Мощность — величина, показывающая интенсивность передачи электрической энергии: (P = frac{A}{t})
• Закон Ома: сила тока на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению при постоянном сопротивлении и обратно пропорциональна сопротивлению участка при постоянном напряжении: (I = frac{U}{R}).
• Закон Джоуля-Ленца: количество теплоты Q, выделяющееся за время тэн проводника с током, пропорционально произведению квадрата силы тока I в этом сечении на сопротивление R проводника: Q = I2Rt.
• Работа электрического поля при протекании постоянного тока (или просто работа тока): А = UIt.

Интерпретация закона сохранения энергии. Закон Джоуля-Ленца

Закон Ома для однородного участка цепи с сопротивлением R отражает формула:

РИ=У

Умножаем обе части выражения на IΔt и получаем соотношение:

RI2∆t=UI∆t=∆А.

Полученный результат является выражением закона сохранения энергии для однородного участка цепи.

Определение 2

Работа ΔA электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, превращается в тепло ΔQ, которое выделяется на проводнике.

∆Q=∆A=RI2∆t

Этот закон называется законом Джоуля-Ленца.

Закон носит имя сразу двух известных физиков, так как был экспериментально установлен ими обоими независимо друг от друга.

Определение 3

Мощность электрического тока представляет собой отношение текущей работы ΔА к интервалу времени Δt, в течение которого эта работа была совершена.

Можно сказать просто: мощность – это работа, совершаемая в единицу времени. Запишем формулу, связывающую работу тока и его мощность:

P=∆A∆t=UI=I2R=U2R

Работу электрического тока выражают в джоулях (Дж), мощность тока измеряют в ваттах (Вт), время — в секундах (с): 1 Вт = 1 Дж1 с Мощность тока измеряют с помощью ваттметра , а работа вычисляется в результате умножения силы тока, напряжения и времени прохождения тока по цепи: А = IUт.

Далее проанализируем всю цепь постоянного тока, включающую в себя источник с ЭДС δ и внутренним сопротивлением r и внешний однородный участок с сопротивлением R.

Определение 4

Закон Ома для полной цепи выглядит так:

(Р+р)I=5

Вам нужна помощь учителя? Опишите задачу и наши специалисты помогут Вам! Опишите задачу

Умножаем обе части выражения на Δq=IΔt и получаем соотношение, которое будет служить выражением закона сохранения энергии для полной цепи постоянного тока:

RI2∆t+rI2∆t=δI∆t=∆Aст

Левая часть выражения содержит ΔQ=RI2Δt (тепло, выделившееся во внешней части контура за время Δt) и ΔQист=rI2Δt (тепло, выделившееся внутри источника за то же время).

Выражение δIΔt равно работе внешних сил ΔAst, действующих внутри источника.

Определение 5

При протекании электрического тока по замкнутой цепи работа внешних сил ΔAст преобразуется в теплоту, которая выделяется во внешней цепи (ΔQ) и внутри источника (ΔQист).

∆Q+Qист=∆Aст=δI∆t

Необходимо отметить следующий факт: в данное соотношение не входит работа электрического поля. Когда ток течет по замкнутой цепи, электрическое поле не действует; Это означает, что тепло производится только внешними силами, действующими внутри источника. Электрическое поле здесь перераспределяет тепло между разными частями цепи.

Внешней цепью может быть не только проводник с сопротивлением R, но и устройство, потребляющее ток, например двигатель постоянного тока. Тогда R следует рассматривать как эквивалентное сопротивление нагрузки. Энергия, выделяющаяся во внешней цепи, имеет возможность частично или полностью преобразовываться как в тепловую, так и в другие виды энергии, например в механическую работу, совершаемую электродвигателем. Поэтому тема использования энергии источника питания имеет большое практическое значение.

Конденсатор в цепи постоянного тока

Постоянный ток через конденсатор не протекает, но на нем накапливается заряд, и напряжение между обкладками сохраняется. Напряжение на конденсаторе такое же, как и на параллельном ему участке цепи.

Ток не течет через резисторы, включенные последовательно с конденсатором. При расчете электрической цепи их сопротивление не учитывается.

Работа, мощность и тепловое действие электрического тока

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени совершения работы. Единицей работы является джоуль (1 Дж).

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и время совершения работы.

Полная мощность – это величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока.

Под тепловым действием электрического тока понимают выделение тепловой энергии в процессе прохождения тока по проводнику. Когда ток течет по проводнику, свободные электроны, образующие ток, сталкиваются с ионами и атомами в проводнике и нагревают его

Работа электрического тока

Выясним, как рассчитывается работа тока в электрической цепи.

Суммарная работа тока в той части цепи, которая является потребителем, может быть найдена по формуле (15.10):

куда
– напряжение на участке цепи, а
— заряд, переносимый через поперечное сечение проводника при прохождении
текущий. Потому что , тогда

Поскольку напряжение и ток на участке цепи можно измерить вольтметром и амперметром, формула (17.1) удобна на практике для расчета полной работы тока. По этой формуле работу можно вычислить независимо от того, в какой вид энергии преобразуется электрическая энергия в рассматриваемом участке цепи.

Когда вся электрическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию (т.е используется для нагрева части цепи), справедлива формула (16.11): . Подставив это выражение в (17.1), получим другую формулу для расчета работы тока на участке цепи без, например, ds.:

Потому что , формулу (17.1) также можно записать в следующем виде:

Поэтому при расчете работы тока на участке цепи без f ds можно использовать любую из формул (17.1) — (17.3).

Теперь рассмотрим часть цепочки с, например, ds. Помните, что когда у потребителя есть счетчик-e ds, электрическая энергия частично преобразуется во внутреннюю энергию, а частично в другие виды энергии. Потребляемая электрическая энергия в этом случае рассчитывается по формуле (17.1). Остается определить, как рассчитать количество электрической энергии, перешедшей во внутреннюю энергию на таком участке цепи.

Так как падение напряжения 
показывает, сколько электрической энергии было преобразовано во внутреннюю энергию участка цепи при прохождении одного заряда, поэтому, если заряд проходит через участок цепи , прирост внутренней энергии узла будет равен , но с тех пор , мы получаем . Таким образом, работа тока, определяющая электрическую энергию, затрачиваемую на тепловое воздействие на данном участке цепи, выражается формулой (17.3):

Обратите внимание, что эта формула действительна для всех частей схемы, включая генератор.

Работа внешних сил в генераторе, оценивающая количество поступившей в него электрической энергии за счет других видов энергии, находится из соотношения (16.8). Потому что , мы получаем

Формулу (17.4) можно применить и к потребителю. В таком случаеозначает противодействие, а работа А определяет, сколько электрической энергии преобразуется в механическую или химическую энергию.

Помните, что при расчете в СИ работа совершается в джоулях (ватт-секундах). Но в электротехнике работу обычно выражают в ватт-часах или киловатт-часах:

Потому что в одном часе 3,6 . 103 с, поэтому для расчета работы тока в ватт-часах достаточно подставить в приведенные выше формулы время в часах (вместо секунд). Отметим, что единица измерения электроработы называется электросчетчиком, а стоимость единицы электроработы — тарифом. Например, для населения Москвы тариф составляет 4 копейки. (или 2 экз.) за 1 кВтч.

Читайте также: Подключить шаговые двигатели 28BYJ-48 к ардуино на ULN2003

Мощность электрического тока

Помните, что мощность – это величина, характеризующая скорость работы. Ток в части цепи измеряется работой тока в единицу времени. Поскольку в электротехнике принято обозначать мощность P, мы имеем

Единицей мощности в системе СИ является ватт: 1 Вт = 1 Дж/с.

Подставив значения А в (17.5) из формул предыдущего раздела, получим формулы для расчета мощности в электрических цепях. Выходная мощность на участке цепи без напр ds может быть рассчитана по одной из следующих формул (при расчетах необходимо выбрать ту, которая является более практичной для рассматриваемого вопроса):

Когда у потребителя есть ds , формула

дает полную мощность тока, а формула

дает мощность тока, приложенного к тепловому воздействию. Формула

позволяет определить мощность тока, используемого для получения других видов энергии, кроме внутренней. Для генератора формула (17.9) определяет мощность, используемую для получения электрической энергии в генераторе.

При расчете следует помнить, что выходная мощность во всей внешней цепи при любом соединении равна сумме сил в отдельных частях цепи. Обратите внимание, что мощность тока в линиях питания часто называют потерями мощности.

Тепловое действие электрического тока

Закон Джоуля-Ленца. Тепловое действие тока в экспериментах изучали английский ученый Дж. Джоуль и русский физик Э. Ленц. Количество теплоты, выделяемое током в проводнике, равно работе, совершаемой электрическим полем по преодолению сопротивления проводника:

Формула (17.10) является математическим выражением закона Джоуля-Ленца: количество теплоты, выделяемой током в проводнике, прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы тока и времени его прохождения. Отметим еще раз, что формула (17.10) позволяет вычислить количество теплоты, выделяемой током на любом участке цепи с сопротивлением.

При последовательном соединении проводников с резисторами
а также количество выделяющегося в них тепла можно выразить следующим образом:

где следует за ним

Следовательно, количество тепла, выделяемого током в каждом проводнике при последовательном соединении, прямо пропорционально сопротивлению этих проводников.

При параллельном соединении двух частей цепи без напр д.с. С резисторами а также количество выделенного током тела в каждом сечении в отдельности равно

куда

Количество тепла, выделяемое током на параллельных участках цепи без f dc, обратно пропорционально сопротивлению этих участков.

Из (17.11) и (17.12) видно, что при последовательном соединении большее количество теплоты выделяется в проводнике с большим сопротивлением, а при параллельном соединении — с меньшим.

Термины

Источник тока — это устройство, разделяющее положительные и отрицательные заряды.

Внешние силы — силы неэлектрического происхождения, вызывающие разделение зарядов в источнике тока.

Определение работы электротока

Работа как таковая есть величина, описывающая превращение энергии в другую форму. Например, когда объект движется, он обладает кинетической энергией. После прекращения движения и подъема объекта на определенную высоту можно говорить о переходе энергии в потенциальную форму.

Когда электрические заряды движутся в цепи по проводящему материалу, их движение инициируется электрическим полем, поэтому можно сказать, что рабочая нагрузка приходится на последнее. Таким образом, работа электрического тока есть величина, характеризующая превращение электричества в другие разновидности, например в механическую энергию или теплоту. В формульных представлениях значение обозначается заглавной латинской буквой А.

Важно! Работа модуля электрического тока равна произведению периода времени, в котором она была совершена, на величину тока и напряжение на концах участка электрической цепи. Когда некоторые из компонентов продукта поднимаются или опускаются, индикатор работы будет меняться в том же направлении. Сама величина показывает, сколько электрической энергии подверглось преобразованию в другие ее виды за определенный период времени.

Что такое электрический ток и напряжение

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Переносчиками электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки с электронно-дырочной проводимостью. Это явление проявляется образованием магнитного поля, изменением химического состава или нагревом проводников. Основными характеристиками потока являются:

• сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
• мощность, по закону Джоуля-Ленца, измеряемую в ваттах (Вт), обозначают буквой Р;
• частота, измеряемая в герцах (Гц).

Электрический ток, как энергоноситель, используется для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в нагревателях, электросварке и нагревателях, для возбуждения электромагнитных волн различной частоты, для создания магнитного поля в электромагнитах и ​​для получение световой энергии в светильниках и различных типах ламп.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из этого определения, до сих пор сложно понять, что такое стресс.

Чтобы заряженные частицы двигались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно это и называется напряжением). Единицей напряжения является вольт (В).

Чтобы окончательно понять определение электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представим, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе — это напряжение, а скорость течения воды в трубе — сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше электрический ток.

Что такое переменный ток

Если изменить полярность потенциалов, направление протекания электрического тока изменится. Именно этот ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный период времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота составляет 50 Гц, то есть направление движения тока меняется 50 раз в секунду.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц всегда имеет только одно направление, такой ток называется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Он очень часто используется в различных электронных устройствах и технике, когда нет необходимости в передаче энергии на большие расстояния.

Вторая величина: мощность тока

Общая формула для него та же, что и в механике. То есть она определяется как работа, совершаемая в единицу времени.

Отсюда видно, что работа и мощность электрического тока взаимосвязаны. Чтобы получить более конкретное равенство, нужно заменить числитель, используя общую формулу работы. Тогда становится понятно, как определить мощность, узнать силу тока и напряжение в цепи.

Кроме того, можно измерить мощность. Для этого существует специальный прибор, называемый ваттметром.

Основные электрические величины

Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Для простоты сведем все данные в небольшую таблицу. За таблицей следуют определения отдельных значений, если возникнут недоразумения.

Ценность	Единица СИ	Наименование электрической величины
д	Кл — кулон	обвинение
Р	Ом — Ом	сопротивление
U	В — вольт	напряжение
Я	А — ампер	Сила тока (электрический ток)
С	Ф — фарад	Вместимость
Л	Мистер Генри	Индуктивность
сигма	См. — Сименс	Удельная электропроводность
e0	8,85418781762039*10 -12 в/м	Электрическая постоянная
ф	В — вольт	Точечный потенциал электрического поля
П	Вт — Вт	Активная мощность
Вопрос	Var — вольт-ампер-реактивная	Реактивный эффект
С	Va — вольт-ампер	Полная мощность
ф	Гц — герц	Частота

В имени значения используются десятичные префиксы, которые служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице также показаны остальные префиксы, кроме названных.

Десятичный множитель	Произношение	Обозначение (русское/международное)
10 — 30	куэкто	д
10-27	ронто	р
10-24	йокто	и/или
10-21	зепто	г/г
10 — 18	атто	один
10 -15	пять два	ж/ж
10-12	пико	п/п
10-9	нано	н/н
10-6	микро	мк/мк
10-3	милли	м/м
10-2	центи	с
10 -1	деци	д/д
10 1	дека	да
10 2	гекто	г/ч
10 3	килограмм	к/к
10 6	мега	М
10 9	гига	ГАРАНТИРОВАННАЯ ПОБЕДА
10 12	тера	Т
10 15	пета	Р/П
10 18	например	Э/Э
10 21	дзета	Z/Z
10 24	йота	Я/г
10 27	ронне	Р
10 30	куэка	Вопрос

Ток в 1А – это величина, равная отношению между зарядом в 1 Кл, прошедшим через поверхность (проводник) за 1 секунду, и временем прохождения заряда через поверхность. Чтобы протекал ток, цепь должна быть замкнута.

Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1с

На практике это

Электрическое напряжение – это разность потенциалов между двумя точками в электрическом поле. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, поэтому напряжение измеряется в вольтах (В).

1 вольт — это напряжение, необходимое для выделения 1 ватта энергии в проводнике при протекании по нему тока в 1 ампер.

На практике это

Электрическое сопротивление – это свойство проводника препятствовать прохождению через него электрического тока. Он определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (омах). В некоторых пределах значение остается постоянным.

1 Ом — это сопротивление проводника, когда по нему протекает постоянный ток 1А и на его концах возникает напряжение 1В.

Из школьного курса физики все мы помним формулу однородного проводника постоянного сечения:

R=ρlS — сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l

где ρ — удельное сопротивление материала проводника, табличное значение.

Между тремя вышеописанными величинами находится закон Ома для цепи постоянного тока.

Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению в цепи и обратно пропорциональна сопротивлению цепи – закон Ома.

Электрическая емкость – это способность проводника накапливать электрический заряд.

Емкость измеряется в фарадах (1F).

1Ф — емкость конденсатора между обкладками, где возникает напряжение 1В при заряде 1Кл.

На практике это

Индуктивность – это величина, характеризующая способность цепи, по которой протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле.

Индуктивность измеряется в генри.

1Н – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении силы тока в цепи на 1А за 1 секунду.

На практике это

Электропроводность – это величина, которая указывает на способность тела проводить электрический ток. Взаимное сопротивление.

Преобразование переменного тока в постоянный

Из переменного тока можно получить постоянный ток, для этого достаточно подключить к сети переменного тока диодный мост, или как его еще называют «выпрямитель». Из названия «выпрямитель» вполне понятно, что делает диодный мост, он выпрямляет синусоиду переменного тока в прямую, заставляя таким образом электроны двигаться в одном направлении.

§ 50. Работа электрического тока

Как рассчитать работу электрического тока? Мы уже знаем, что напряжение на концах участка цепи численно равно работе, совершаемой при прохождении через этот участок электрического заряда в 1 Кл. При пропускании через это же сечение электрического заряда, равного не 1 Кл, а, например, 5 Кл, совершенная работа будет в 5 раз больше. Поэтому для определения работы электрического тока на любом участке цепи необходимо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд (количество электричества), прошедший через него:

Полная работа источника тока формула

При прохождении тока, то есть при упорядоченном движении носителей заряда в проводнике, действует действующее на них электрическое поле, определяемое напряжением, приложенным к концам проводника. Эту работу обычно называют работой электрического тока.

Работа, совершаемая силами электрического поля при движении носителей заряда, равна произведению перенесенного заряда на разность потенциалов между точками движения заряда:

При постоянном токе — время переноса заряда. Поэтому работа постоянного тока определяется током на участке цепи, на концах которого поддерживается напряжение соотношением

Мощность Р электрического тока, определяемая работой, совершаемой в единицу времени, равна

Электрический ток, совершая работу, может нагревать нить накала электрической лампы, вращать якорь электродвигателя, плавить металлы, вызывать химические превращения, заряжать аккумулятор и т д и т п

Работа электрического тока измеряется в тех же единицах, что и механическая работа. Это в системе CGSE и 1 Дж в

Мощность измеряется в ваттах: . Часто используются кратные (киловатт) (мегаватт) ватты. Для работы с электричеством часто используют внесистемную единицу (киловатт-час) — работа, совершаемая за 1 час при развиваемой мощности

Закон Джоуля-Ленца.

Прохождение электрического тока по проводнику с сопротивлением всегда сопровождается выделением тепла. Количество теплоты, выделяющееся с течением времени, определяется законом Джоуля-Ленца:

В случае однородного сечения, когда формулы (2) и (4) совпадают, т е количество выделяемой теплоты равно работе тока, а работа тока может быть выражена одним из эквивалентных способов:

В однородном участке цепи, например в резисторе, работа тока сводится только к выделению тепла.

В качестве примера рассмотрим электронагревательный прибор, отдающий выделяющееся тепло в окружающую среду. Скорость теплоотдачи, то есть количество теплоты, выделяемое нагреваемым элементом в единицу времени, пропорционально разности температур между телом и окружающей средой:

Коэффициент k зависит от свойств тела (площадь поверхности, размер и форма). Будем считать, что значение известно. Выделившееся джоулево тепло можно рассчитать по любой из формул (5). Поскольку нагреватель обычно подключается к сети с заданным напряжением, удобно использовать выражение

Сразу после включения выделяется джоулево тепло, превышающее излучаемое в окружающую среду, так как нагревается само устройство. Наконец, устанавливается его температура Т, где Р и сравниваются, наступает стационарное состояние, при котором перепад температур между прибором и окружающей средой уже не изменяется.

Снятие показаний счетчика и расчет потребляемой энергии

Каждый месяц люди платят за «электричество». То есть за использованную в течение месяца электроэнергию, которая определяется совершенной работой электрического тока.

Сумма платежа рассчитывается исходя из показаний счетчика и действующего тарифа на электроэнергию.