Работа и мощность тока. Физика, 8 класс: уроки, тесты, задания.
1.
Электрическая мощность
Сложность:
лёгкое
3
2.
Мощность тока
Сложность:
лёгкое
1
3.
Электричество
Сложность:
лёгкое
3
4.
Мощность
Сложность:
лёгкое
2
5.
Физические величины и их единицы измерения
Сложность:
лёгкое
3
6.
Сила тока
Сложность:
среднее
1
7.
Электрическое напряжение
Сложность:
среднее
2
8.
Сопротивление
Сложность:
среднее
1
9.
Сила тока
Сложность:
среднее
1
10.
Формула работы тока
Сложность:
лёгкое
4
11.
Формула мощности тока
Сложность:
лёгкое
3
12.
Мощность тока в лампе
Сложность:
среднее
1
13.
Мощность тока в обмотке двигателя
Сложность:
среднее
2
14.
Зависимость мощности и работы тока от силы тока
Сложность:
среднее
1
15.
Cопротивление кипятильника
Сложность:
среднее
1
16.
Паспорт электроприбора
Сложность:
среднее
2
17.
Сравнение работы тока по столбчатой диаграмме
Сложность:
сложное
2
ФИЗИКА: ЗАДАЧИ на Работу электрического тока
Задачи на Работу электрического тока с решениями
Формулы, используемые на уроках «Задачи на Работу электрического тока».
Название величины
Обозначение
Единица измерения
Формула
Сила тока
I
А
I = U / R
Напряжение
U
В
U = IR
Время
t
с
t = A / IU
Работа тока
А
Дж
A = IUt
1 мин = 60 с; 1 ч = 60 мин; 1 ч = 3600 с.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1.
Какую работу совершит электрический ток в электродвигателе вентилятора за 20 мин, если сила тока в цепи 0,2 А, а напряжение 12 В?
Задача № 2.
Какую работу совершит электрический ток в паяльнике за 30 мин, если сопротивление паяльника 40 Ом, а сила тока в цепи 3 А?
Задача № 3.
Сколько времени работал электродвигатель игрушечной машины, если при напряжении 12 В и силе тока 0,1 А электрический ток совершил работу 360 Дж?
Задача № 4. Рассчитайте расход энергии электрической лампой, включенной на 10 мин в сеть напряжением 127 В, если сила тока в лампе 0,5 А.
Задача № 5.
По данным рисунка определите энергию, потребляемую лампой в течение 10 с. Как будет изменяться потребляемая лампой энергия, если ползунок реостата переместить вверх; вниз?
Краткая теория для решения Задачи на Работу электрического тока.
Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на Работу электрического тока». Выберите дальнейшие действия:
формула, работа источника тока, мощность тока
Сегодня электрический ток имеет большую область применения. Связано это с тем, что он переносит с собой энергию, которую можно превратить в любую форму.
Что такое работа тока
При хаотичном 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 еще и магнитные, которые также могут совершать работу. Однако в обычных условиях она будет очень мала.
Движение зарядов в проводнике
Мощность
Абсолютно каждый электрический прибор рассчитан на поглощение энергии за единицу времени. Поэтому на практике большее значение имеет такое понятие, как мощность. Мощность — это скалярная физическая величина, в общем виде равная скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы.
Единицы измерения
Любая физическая величина, которая может быть превращена в энергию, будет измеряться в Джоулях (Дж). 1 Джоуль равен работе при перемещении точки, к которой приложена сила, равная 1 Ньютону, умноженному на Путь в 1 метр. Получается, что 1 Дж = 1 Н · 1 м.
Единица измерения мощности — это Ватт (Вт). Он равен работе 1 Дж, совершенной за единицу времени в 1 с. Таким образом, 1 Вт = 1 Дж : 1 с
Единица измерения мощности
Формула вычисления
В 1841 году английский ученый Джеймс Джоуль сформулировал закон для нахождения количественной меры теплового воздействия электрического тока. В 1842 году этот же закон был также открыт русским физиком Эмилием Ленцем. Из-за этого он получил двойное название закона Джоуля-Ленца. В общем виде закон записывается следующим образом: Q = I² • R • t.
Он имеет достаточно обобщенный характер, так как не имеет зависимости от природных сил, генерирующих ток. Сегодня этот закон активно применяется в быту. Например, для определения степени нагрева вольфрамовой нити, используемой в лампочках.
Закон Джоуля-Ленца
Закон Джоуля-Ленца определяет количество теплоты, выделяемое током. Но, тем не менее, это поможет узнать, по каким формулам вычисляется работа электрического поля. Всё потому, что она впоследствии проявляется в виде нагревания проводника. Это говорит о том, что работа тока равна теплоте нагревания проводника (A=Q). Работа эл тока, формула: А= I² • R • t. Это не единственная формула для нахождения работы. Если использовать закон Ома для участка цепи (I=U:R), то можно вывести еще две формулы: А=I•U•t или A=U²:R.
Портреты Джоуля и Ленца
Общая формула для того, чтобы вычислять мощность, заключается в ее прямой пропорциональности работе и обратной зависимости от времени (P=A:t). Если говорить о мощности в электрическом поле, то исходя из предыдущих формул, можно составить целых три: Р= I² • R; Р=I•U; Р=U²:R.
Закон Ома для участка цепи
Приборы для измерения тока
Электроизмерительные приборы — это особый вид устройств, которые используются для измерения многих электрических величин. К ним относятся:
Амперметр переменного тока;
Вольтметр переменного тока;
Омметр;
Мультиметр;
Частометр;
Электрические счетчики.
Амперметр
Чтобы определить силу тока в электрической цепи, необходимо применить амперметр. Данный прибор включается в цепь последовательным образом и из-за пренебрежимо малого внутреннего сопротивления не оказывает влияния на ее состояние. Шкала амперметра проградуирована в амперах.
В классическом приборе через электромагнитную катушку проходит измеряемый ток, который образует магнитное поле, заставляющее отклоняться магнитную стрелку. Угол отклонения прямо пропорционален измеряемому току.
Классический амперметр
Электродинамический амперметр имеет более сложный принцип работы. В нем находятся две катушки: одна подвижная, другая стоит на месте. Между собой они могут быть соединены последовательно или параллельно. При прохождении тока через катушки их магнитные поля начинают взаимодействовать, что в результате заставляет подвижную катушку с закрепленной на ней стрелкой отклониться на некоторый угол, пропорциональный величине измеряемого тока.
Вольтметр
Для определения величины напряжения (разности потенциалов) на участке цепи используют вольтметр. Подключаться прибор должен параллельно цепи и обладать высоким внутренним сопротивлением. Тогда лишь сотые доли силы тока попадут в прибор.
Школьный вольтметр
Принцип работы заключается в том, что внутри вольтметра установлена катушка и последовательно подключенный резистор с сопротивлением не менее 1кОм, на котором проградуирована шкала вольтов. Самое интересное, что на самом деле резистор регистрирует силу тока. Однако деления подобраны таким образом, что показания соответствуют значению напряжения.
Омметр
Данный прибор используют для определения электрически активного сопротивления. Принцип действия состоит в изменении измеряемого сопротивления в напрямую зависящее от него напряжение благодаря операционному усилителю. Нужный объект должен быть подключен к цепи обратной связи или к усилителю.
Если омметр электронный, то он будет работать по принципу измерения силы тока, протекающего через необходимое сопротивление при постоянной разности потенциалов. Все элементы соединяют последовательно. В этом случае сила тока будет иметь следующую зависимость: I = U/(r0 + rx), где U — ЭДС источника, r0 — сопротивление амперметра, rx — искомое сопротивление. Согласно этой зависимости и определяют сопротивление.
Электронный омметр
Мультиметр
Приведенные в пример приборы сегодня используют лишь в школах на уроках физики. Для профессиональных задач были придуманы мультиметры. Самое обычное устройство включает в себя одновременно функции амперметра, вольтметра и омметра. Прибор бывает как легко переносимым, так и огромным стационарным с большим количеством возможностей. Название «мультиметр» в первый раз было применено именно к цифровому измерителю. Аналоговые приборы чаще называют «авометр», «тестер» или просто «Цешка».
Универсальный мультиметр
Работа тока — сложная, но очень важная тема в электродинамике. Не зная ее, не получится решить даже простейших задач. Даже электрики используют формулы по нахождению работы для проведения необходимых подсчетов.
Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца
Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца
Подробности
Просмотров: 831
Работа тока — это работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника;
Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.
Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:
По закону сохранения энергии:
работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия равна работе тока.
В системе СИ:
ЗАКОН ДЖОУЛЯ -ЛЕНЦА
При прохождениии тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.
Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.
По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время.
В системе СИ:
[Q] = 1 Дж
МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
— отношение работы тока за время t к этому интервалу времени.
В системе СИ:
Электростатика и законы постоянного тока — Класс!ная физика
Электрический заряд. Электризация. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Единица электрического заряда —
Близкодействие и дальнодействие. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Силовые линии электрического поля —
Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков —
Потенциальная энергия тела в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля и разность потенциалов. Связь между напряженностью электростатического поля и разхностью потенциалов —
Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора —
Электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования электрического тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление —
Работа и мощность тока
Любознательным
Следы на песке
Если вам приходилось, гулять по пляжу во время отлива, то, вероятно,
вы заметили, что, как только нога ступает на мокрый твердый песок, он немедленно
подсыхает и белеет вокруг вашего следа. Обычно это объясняют тем, что под тяжестью тела
вода «выжимается» из песка. Однако это не так, потому что песок не ведет себя подобно мочалке.
Почему же белеет песок? Будет ли песок оставаться белым все время, пока вы стоите на месте?
Оказывается…
Побеление песка на пляже впервые объяснил Рейнольде в 1885 г. Он показал,
что объем песка увеличивается, когда на него наступают. До этого песчинки были «упакованы» самым плотным образом.
Под действием деформации сдвига, которая возникает под подошвой ботинка, объем, занимаемый песчинками, может
лишь увеличиться. В то время как уровень песка поднимается резко, уровень воды может подняться лишь в результате
капиллярных явлений, а на это требуется время. Поэтому на дне следа ноги песок некоторое время оказывается выше уровня воды —
он сухой и белый.
Источник: «Физический фейерверк» Дж. Уокер
Т. Работа и мощность тока — PhysBook
Работа и мощность тока
Электрическая энергия легко преобразуется в другие виды энергии — механическую, химическую, световую, внутреннюю энергию вещества, что широко применяется в промышленности и в быту. 2}{R}\]. В этом случае речь идет о тепловой мощности.
Единица мощности тока — ватт: 1 Вт = Дж/с. Отсюда Дж = Вт·с.
Кроме того, применяют внесистемные единицы: киловатт-час или гектоватт-час: 1 кВт·ч = 3,6·106 Дж = 3,6 МДж; 1 гВт·ч = 3,6·105 Дж = 360 кДж.
Для измерения мощности тока существуют специальные приборы — ваттметры.
Литература
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 267-270.
Презентация по физике на тему «Работа и мощность электрического тока»
Инфоурок
›
Физика
›Презентации›Презентация по физике на тему «Работа и мощность электрического тока»
Скрыть
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайдОписание слайда:
Работа и мощность электрического тока. Учитель физики ГБОУ СОШ г. Беслана Комаева Р.А.
2 слайдОписание слайда:
1.Что называют электрическим током? 2. Каковы условия существования тока? 3. Что такое сила тока? 4. Что такое напряжение? 5. Перечислите действия электрического тока? 6. Какие величины связывает закон Ома? Повторение:
3 слайдОписание слайда:
Примеры приборов, в которых совершается работа электрического тока
4 слайдОписание слайда:
Схема электрической цепи эксперимента
5 слайдОписание слайда:
Работа электрического тока Работа электрического тока показывает какую работу совершает электрическое поле. При прохождении электрического тока по проводнику, электрическое поле заставляет заряженные частицы двигаться упорядоченно, следовательно оно совершает работу.
6 слайдОписание слайда:
Единица измерения работы в СИ: Джоуль Работа электрического тока
7 слайдОписание слайда:
Работа электрического тока
8 слайдОписание слайда:9 слайдОписание слайда:
Счетчики — приборы для измерения работы электрического тока
10 слайдОписание слайда:
Мощность электрического тока Р = U•I Единица измерения мощности в СИ: Ватт 1 Вт = 1 В•1 А 1 кВт = 1000 Вт
11 слайдОписание слайда:
Приборы для измерения мощности: ваттметр Вольтметр Амперметр
ЗАКОН ДЖОУЛЯ — ЛЕНЦА Количество теплоты, выделяемое проводником с током равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.
19 слайдОписание слайда:20 слайдОписание слайда:
U1 = U2 Последовательное соединение Параллельное соединение
21 слайдОписание слайда:
§106 упр.19(4) Электрический водонагреватель рассчитан на ток мощностью 2 кВт. Его объём 80 литров, время полного нагрева воды 5 часов. Найти работу тока по нагреву всего объёма воды в таком титане и стоимость израсходованной энергии при тарифе 0,72 р. за 1 кВт∙ч.
22 слайдОписание слайда:
В каком случае свечение ламп будет ярче? Рис. 1 Рис. 2 12 В 12 В
23 слайдОписание слайда:
В какой из лампочек сила тока больше? U1 = 4,5 В U2 = 6 В Р1 = 12 Вт Р2 = 12 Вт
24 слайдОписание слайда:
Курс повышения квалификации
Курс профессиональной переподготовки
Учитель физики
Курс повышения квалификации
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
Выберите класс:
Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс
Выберите учебник:
Все учебники
Выберите тему:
Все темы
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
Номер материала:
ДБ-245214
Похожие материалы
Вам будут интересны эти курсы:
Работа, энергия и мощность
На этой странице показаны некоторые клипы, показанные в мультимедийном руководстве.
Все мы знаем о физической работе, поэтому мы начали учебное пособие с этого примера, который также дает представление о размерах задействованных количеств. Начнем с расчетов за показанными гистограммами. Это мешки по 20 кг, поэтому вес каждого составляет около 200 ньютонов вниз (серая стрелка).Обычно мы не говорим «вниз» в этом контексте, потому что вес всегда находится в направлении, близком к вниз . Я сделал это здесь, чтобы напомнить вам, что вес — это вектор. Итак, напишем, для одной сумки,
W = — мг j = — (200 Н) j .
Убедитесь, что обозначение: вес W является вектором, а работа W — скаляром.(Иногда нам также понадобится W для величины W , но вы узнаете из контекста, что именно.) Движение мешков медленное, их ускорение мало по сравнению с g, поэтому сила, необходимая для ускорения они малы по сравнению с их весом. Поэтому, когда я их поднимаю, я прилагаю усилие F ≅ — W = (200 Н) j , что является черной стрелкой. Если вы помните скалярное произведение, то знаете, что i.j = 0, но jj = 1. Итак, если я приложу эту постоянную силу к перемещению Δ s = Δx i + Δy j , работа (W ) Я делаю это
Ш = Ж . Δ с = (мг j ) . (Δx i + Δy j ) = мг Δy
(что, как мы показываем в мультимедийном руководстве, представляет собой увеличение потенциальной энергии массы m в гравитационном поле с величиной g при поднятии на высоту Δy).Итак, для первого мешка усилие 200 Н, я поднимаю его примерно на 0,7 м (красная стрелка), поэтому делаю 140 Дж работы. Джоуль (символ J) — это единица работы в системе СИ: один ньютон умножить на один метр. Джоуль невелик в человеческом масштабе: поднимите маленькое яблоко (весом около 1 Н) на высоту 1 м, и вы проделали 1 джоуль работы с персиком — но, скорее, больше, чем двигая рукой! Точно так же, хотя я использую только 140 Дж на сумке, я больше работаю над движением рук и туловища. Здоровый человек может выполнить мегаджоуль работы за час.
Куча теперь короче, поэтому я должен поднять вторую сумку через большее увеличение высоты: это напоминает мне, что работа пропорциональна смещению!
Работа также пропорциональна силе, поэтому для подъема двух сумок требуется вдвое больше усилий, а я выполняю в два раза больше работы, чем над первой сумкой.
Хм, я не спланировал это хорошо и должен поднять последние две сумки дальше: 400 N раз 1.5 м — 600 Дж.
Посмотрите на большой рабочий объем тележки и насколько она проста. Тележка поддерживает шесть мешков, поэтому сила, которую она прикладывает вверх, имеет величину 1,2 кН (черная стрелка), и она перемещается на несколько метров (красная стрелка). Но сила находится в направлении j (или y), а смещение — в направлении i (или x): они расположены под прямым углом. Помните
i.j = 0. Или F . Δcos θ = 0.
Итак, работа не выполняется.
Поднять мешки по 20 кг (вес = 200 Н) не так сложно. Поднятие собственной массы 70 кг (вес W = 700 Н) требует большего усилия. Но только не, если мы используем шкивы (которые более подробно обсуждаются в физике блоков и шкивов).
Здесь одна веревка идет от опоры вниз к моей привязи, вокруг шкива, обратно к опоре, вокруг другого шкива и обратно в мои руки.Шкивы вращаются легко, поэтому натяжение Т на каждом участке каната одинаково. Меня тянут вверх три секции. Согласно второму закону Ньютона, общая сила, действующая на меня, равна моей массе, умноженной на мое ускорение. По сравнению с g, мое ускорение здесь незначительно. Так
3 T + W = m a ≅ 0
Итак, если пренебречь моим (скромным) ускорением, сила трех частей, тянущих меня вверх, равна моему весу: величина натяжения T = | Вт | / 3 = (700 Н) / 3.
Итак, сила, которую мне нужно снабжать руками, уменьшается. Однако, чтобы поднять свое тело, скажем, на высоту 2 м, мне все равно нужно сделать (700 Н) (2 м) = 1,4 кДж работы. Как это возможно?
Ну, каждая из трех секций каната укорачивается на 2 м. Так что руками тяну веревку 6 м. Я выполняю работу (6 м) (700 Н) / 3 = 1,4 кДж работы (плюс еще немного для преодоления трения в шкивах). Как и рычаги, блоки и шкивы не спасают вашу работу, но они могут уменьшить (или увеличить) усилие, что может сделать задачу более удобной и комфортной.
Кинетическая энергия и теорема об энергии работы
Мультимедийный учебник представляет эту теорему, но, возможно, вы захотите увидеть ее здесь снова. Давайте приложим постоянную силу F к массе m, когда она перемещается в одном измерении на расстояние x. (Это может быть, например, магнитная сила, которую мы использовали в нашем разделе о законах Ньютона.) Сила постоянна по x, x увеличивается линейно по x, поэтому проделанная работа ∫ F.dx увеличивается линейно по x.
Как только мы свяжем это со временем и скоростью, нам нужно будет выполнить интегрирование. (Помните, что есть помощь с расчетом.) Итак, давайте рассмотрим случай — все еще одномерный — в котором сила действует на коротком расстоянии dx, и что масса m увеличивается со скоростью от v до v + dv.
Суммарная работа с массой составляет
где F — общая сила , действующая на массу.Подставляя второй закон Ньютона, F = ma = m (dv / dt), дает:
dW = m (dv / dt) dx = m * dx * dv / dt
где мы явно написали мультипликацию и деление. dx, dv и dt — это небольшие величины, но нет причин, по которым мы не можем изменить порядок умножения. Итак, напишем:
dW = m * dv * dx / dt = m * v * dv
Преимущество этой перестановки в том, что теперь мы можем легко выполнить интеграл:
W = ∫ dW = ∫ mv.dv
Предположим, мы начали с v = 0, тогда общая работа, проделанная для ускорения массы m от состояния покоя до скорости v, равна:
W = ∫ mv.dv = ½mv 2
Эта величина настолько полезна, что мы даем ей имя, кинетическая энергия и пишем
Значит, вам не нравятся вычисления? Воспользуемся уравнениями из одномерной кинематики (для которой есть мультимедийный учебник). Предположим, что тело стартует из состояния покоя и что мы применяем постоянную (общую) силу F в течение определенного времени T в одном примере и в два раза больше (2T) в более позднем примере (черные графики справа).
Окончательная скорость будет v = aT = (F / m) T в первом примере и вдвое больше этого значения во втором примере (красные графики справа).
Пройденное расстояние при действии силы , то есть расстояние, пройденное во время ускорения, теперь в четыре раза больше, как показано на фиолетовых графиках справа. Таким образом, постоянная сила была приложена на четырехкратном расстоянии и выполнила четырехкратную работу. Итак, несмотря на то, что скорость только удвоилась, мы проделали в четыре раза больше работы (синий график справа).
Это важное следствие: при удвоенной скорости масса имеет , в четыре раза превышающую кинетическую энергию . Как мы увидим далее, это имеет важные последствия для безопасности дорожного движения.
Тормозной путь и теорема об энергии работы
Если я еду на велосипеде вдвое быстрее, сколько еще нужно, чтобы остановиться? (Я включаю только расстояние после торможения, а не время, необходимое мне, чтобы среагировать на опасность и задействовать тормоза.
При удвоении скорости моя кинетическая энергия K = ½ мв 2 в четыре раза больше. Итак, чтобы выполнить в четыре раза больше (отрицательной) работы, тормозная сила (предполагаемая постоянная) должна быть приложена на четырехкратном расстоянии. Пожалуйста, помните об этом в дороге.
Предположим, я медленно поднимаю массу в гравитационном поле. В этом клипе из мультимедийного руководства веревка с небольшой помощью с моей стороны медленно поднимает емкость с водой.Сила натяжения F выполняет работу W над контейнером, но не увеличивает его кинетическую энергию. Причина, конечно же, в том, что вес контейнера m g тянет в другую сторону: он отрицательно воздействует на контейнер. Однако работа W не потеряна: мы можем восстановить ее: мы можем медленно опустить контейнер и таким образом поднять кирпич на другом конце веревки.
Так где же работа, выполняемая F , когда мы поднимаем контейнер? В каком-то смысле он хранится в гравитационном взаимодействии между контейнером и землей.Эта «сохраненная работа» может работать на нас. Это пример потенциальной энергии — в данном случае потенциальной энергии гравитации. Итак, сколько потенциальной энергии мы храним в этом случае?
Мы используем силу F для перемещения объекта массы m смещение ds в поле тяготения, поэтому мы работаем
(где вы, возможно, захотите изменить векторы). Предположим, что мы перемещаем его таким образом, что мы не изменяем его скорость (и поэтому не меняем его кинетическую энергию).Тогда общая сила на нем равна нулю, поэтому F + m g = 0, поэтому
Однако g находится в отрицательном вертикальном направлении, скажем, в направлении минус y, поэтому
Для смещений в планетарном масштабе мы должны учитывать изменение гравитационного поля с высотой, что мы и делаем в разделе о гравитации. Для более скромных смещений g является однородным, и интегрирование дает нам
.
∫ dU grav = ∫ dW = ∫ мг dy = mgΔy = mgΔh
, где h обычно используется для вертикальной координаты.U определяется интегралом, а интегралы требуют постоянной интегрирования. Для потенциальной энергии эта константа является эталоном нуля потенциальной энергии. Если мы определим U grav равным нулю при h = 0 , то мы можем написать
Как мы увидим, не все силы позволяют определить потенциальную энергию. Однако другой пример —
Потенциальная энергия пружины.
Если мы медленно сжимаем или растягиваем пружину из положения покоя, мы снова работаем, не создавая кинетической энергии. Но снова он «хранится» — мы можем его вернуть. Согласно закону Гука, сила, прилагаемая пружиной, равна F , пружина = — kx, где x — это смещение от ее длины в нерастянутом состоянии, а k — жесткость пружины для этой конкретной пружины. Поскольку мы ничего не ускоряем, мы должны приложить силу F = — F , пружина , поэтому
∫ dU пружина = ∫ dW = ∫ F dx = −∫ F пружина dx = ∫ kx dx = Δ (½kx 2 )
Опять же, нам нужно определить постоянную интегрирования и ноль потенциальной энергии.Обычно мы устанавливаем U = 0 при x = 0, поэтому
Обратите внимание, что при этом эталонном значении пружина U всегда положительна: относительно ненапряженного состояния и растяжение (x> 0), и сжатие (x <0) требуют работы, поэтому потенциальная энергия в каждом случае положительна. .
В клипе я работаю, чтобы сохранить потенциальную энергию пружины, затем пружина воздействует на массу, передавая ей кинетическую энергию. Биохимическая энергия в моей руке была преобразована весной в потенциальную, а затем в кинетическую.
Консервативные и неконсервативные силы
Давайте посмотрим на работу, которую я выполняю, перемещая массу в гравитационном поле. Мы будем делать вид, что я делаю это с таким медленным ускорением, что масса всегда находится в механическом равновесии, то есть сила, действующая моей рукой, плюс вес массы прибавляются к нулю, поэтому
работа, которую я выполняю против силы тяжести, составляет ∫ F рука . ds , которая показана в виде гистограммы коричневого цвета.
Когда я поднимаю груз, F рука направлена вверх (положительно) и s также положительно,
так что проделанная мной работа положительная:
Когда я уменьшаю массу, F рука все еще вверх (положительно), но теперь s отрицательно,
так что проделанная мной работа отрицательная:
Следовательно, выполните полный цикл, который возвращает массу в начальную точку, ∫ F hand . DS = 0. Точно так же работа, совершаемая гравитацией вокруг цикла, равна нулю (потому что F грав = — F рука ). Это делает гравитацию консервативной силой:
Определение : Консервативная сила — это сила, которая не работает вокруг замкнутого контура в пространстве. Отсюда следует, что для консервативной силы F мы можем определить потенциальную энергию как функцию положения r :
Если
работа, выполняемая вокруг замкнутого цикла, не равна нулю, то мы не можем определить такую функцию: ее значение должно было бы меняться со временем, если бы мы обошли такой цикл.Силы с этим свойством называются, очевидно, неконсервативными силами.
Итак, какую силу оказывает идеальная пружина?
Опять же, давайте представим, что я делаю это так медленно, что пружина находится в механическом равновесии: F рука = — F пружина . Движу рукой вправо, растягивая пружину. F рука положительна, а ds положительна. Я выполняю положительную работу (показано на гистограмме), а пружина выполняет отрицательную работу. Затем я двигаю рукой влево, но все еще тяну, чтобы сохранить растяжку весной. По мере того как пружина укорачивается, F рука все еще положительная, но теперь ds отрицательная. Я выполняю отрицательную работу (показано на гистограмме), а пружина — положительно. Для пружины ∫ F . dr вокруг замкнутого пути равен нулю. Сила, прилагаемая идеальной пружиной, является консервативной силой .
Что за сила трения?
И снова представим, что я делаю это так медленно, что масса находится в механическом равновесии: F рука = — F трение .Двигаясь вправо, я прилагаю силу вправо, и объект перемещается вправо: F рука и ds оба положительные: я выполняю положительную работу (показано на гистограмме) и трение делает отрицательную работу. Двигаясь влево, я прилагаю силу влево, и объект перемещается влево: F рука и ds оба положительные: я выполняю положительную работу (показано на гистограмме) и трение делает отрицательную работу.Таким образом, вокруг замкнутого контура работа, выполняемая против трения, больше нуля, поэтому трение является неконсервативной силой .
Сохранение механической энергии
Выше мы видели в теореме об энергии работы, что полная работа ΔW, совершенная над объектом, равна увеличению ΔK его кинетической энергии. Но рассмотрим случай, когда все силы, выполняющие работу
ΔW — консервативные силы: здесь работа, совершаемая этими силами, равна минус 1, умноженная на работу, совершаемую против них, другими словами, это −ΔU.Итак, если действуют только консервативные силы, тогда
ΔU + ΔK = 0,
Определите механическую энергию : E ≡ U + K.
Так
, если действуют только консервативные силы, механическая энергия сохраняется. Мы сделаем это сильнее ниже, но прежде давайте рассмотрим пример, в котором механическая энергия (почти) сохраняется.
Кинетическая и потенциальная энергия в маятнике
В этом видеоролике показан пример обмена кинетической и потенциальной энергией в маятнике.Предупреждение, однако: ради сокращения времени загрузки эти видеоклипы повторяются за один цикл. В оригинальном фильме маятник постепенно теряет энергию: в каждом цикле теряется небольшая часть энергии, частично на выталкивание воздуха.
Кинетическая энергия K показана красным цветом: как функция от x на графике и в виде гистограммы, которая изменяется со временем. Обратите внимание, что K стремится к нулю в крайних точках движения. Потенциальная энергия U показана фиолетовым цветом.Он имеет максимумы в крайних точках движения, когда масса наибольшая. Поскольку ноль потенциальной энергии является произвольным, то же самое и с нулем полной механической энергии E = U + K. Здесь E (показано белым цветом) является постоянным.
В разделе «Волны и звук» Physclips есть глава о механике колебаний и раздел о механической энергии в простом гармоническом движении.
Сохранение механической энергии: ведомость
Мы видели, что если единственные присутствующие силы консервативны, то механическая энергия сохраняется.Однако мы можем пойти дальше. При условии, что неконсервативные силы не работают, тогда увеличение ΔK кинетической энергии тела по-прежнему является работой консервативных сил, которая равна −ΔU. Таким образом, можно сделать вывод, что
Если неконсервативные силы не работают, механическая энергия (E ≡ U + K) сохраняется.
Это утверждение можно записать несколькими способами, из которых можно выделить два:
Если неконсервативные силы не работают, ΔU + ΔK = 0 или U i + K i = U f + K f ,
где i и f означают начальное и конечное.Я настоятельно рекомендую вам всегда писать оговорки, потому что, как правило, механическая энергия не сохраняется. (И никогда, никогда не пишите «кинетическая энергия равна потенциальной энергии». Это неправда, и вы не должны лгать.)
На катящемся колесе трение не работает. Здесь я еду медленно, так что давайте пренебрежем сопротивлением воздуха и сопротивлением качению. Существует значительная сила трения: именно трение между шинами и дорожным покрытием ускоряет меня по кругу.В этом случае сила трения находится под прямым углом к смещению, поэтому трение не работает. Итак, пока я не крутил педали, (приблизительно) работа не выполняется, а моя механическая энергия (приблизительно) постоянна.
Работа и мощность
Мощность определяется как скорость выполнения работы или скорость преобразования или передачи энергии: P = dW / dt. В этом примере моя кинетическая энергия примерно постоянна.Однако моя потенциальная энергия увеличивается. Поскольку я лазаю, я иду не очень быстро, поэтому скорость, с которой я работаю против неконсервативных сил, таких как сопротивление воздуха, мала. Приведенные ниже уравнения позволяют нам рассчитать скорость, с которой я работаю против силы тяжести (что является недооценкой скорости, с которой я работаю).
Моя высота увеличивается на 1 м.с -1 , а мой вес составляет 700 Н, поэтому
P = dW / dt ≅ dU / dt = mg (dh / dt) = 700 Вт.
Задача скольжения
Вот проблема из учебника: работать против неконсервативной силы.Здесь я прилагаю силу F через натяжение струны. Работа, которую я делаю, это
dW = F . ds = F ds cos θ
Теперь v = ds / dt, поэтому мощность, которую я применяю, т.е. скорость, с которой я выполняю работу, составляет:
P = dW / dt = F v cos θ
Я предоставляю читателю нарисовать свободную диаграмму тела. Затем воспользуйтесь вторым законом Ньютона, затем свяжите P с m, g, v и μ k .
Проблема петли
Это классическая проблема. Маленькая игрушечная машинка движется на колесах, которые, как предполагается, вращаются свободно и масса которых незначительна, поэтому мы можем рассматривать ее как частицу. С какой высоты я должен отпустить его, чтобы он замкнул петлю, оставаясь полностью контактировать с дорожкой?
Если автомобиль сохраняет контакт с гусеницей, то в верхней части петли, которая является круговой, центростремительное ускорение будет направлено вниз, а его величина будет v 2 / r.
Силами, обеспечивающими это ускорение, являются его вес mg (действующий вниз) и нормальная сила N от пути, также действующая в этой точке.
Итак, если N> 0, нам требуется v 2 / r> g, или, для критического состояния, при котором он просто теряет контакт, нам требуется
v крит 2 / r = g или v крит 2 = rg
Мы можем решить эту задачу, используя сохранение механической энергии.
U начальный + K начальный = U конечный + K конечный
Выбрав нижнюю часть дорожки в качестве нуля для U, мы могли бы написать,
мг начальная + 0 = мг (2r) + ½ мв окончательная
и, если v final = v crit = √ (rg)
мг начальная = 2 мг + ½ мг
Итак, критический
высота на 5r / 2 выше низа дорожки.
Проблема плотины гидроэлектростанции
Уровень воды в плотине гидроэлектростанции на 100 м выше высоты выхода воды из труб. Предполагая, что турбины и генераторы эффективны на 100%, и пренебрегая вязкостью и турбулентностью, рассчитайте расход воды, необходимый для производства 10 МВт мощности. Выходные трубы имеют сечение 5 м 2 . Эта проблема имеет теорему работы-энергии, использует мощность и требует некоторого размышления.Давай сделаем это.
Давайте рассмотрим, что происходит в устойчивом состоянии для этой системы. Через время dt некоторое количество воды массой dm выходит из нижней трубы со скоростью v. Эта вода доставляется к вершине плотины с незначительной скоростью. Таким образом, чистый эффект состоит в том, чтобы взять dm неподвижной воды на высоте h и доставить ее на дно плотины на нулевой высоте и скорости v. Выглядит просто. Поехали.
Пусть поток равен dm / dt.Работа, совершаемая водой, dW, является минусом увеличения энергии воды, поэтому
Конечно, расход dm / dt зависит от v. Давайте посмотрим, как: За время dt вода течет на расстояние vdt по трубе. Поперечное сечение трубы — A, поэтому объем воды, прошедшей через заданную точку, равен dV = A (vdt).Используя определение плотности, ρ = dm / dV, имеем
дм / dt = ρdV / dt = ρA. (Vdt) / dt = ρAv. Подстановка в уравнение выше дает нам
P = ρAv (gh — ½v 2 ) или
½v 3 — ghv + P / ρA = 0.
Как ни крути, это кубическое уравнение, которое звучит как запутанное решение. Однако давайте подумаем, что
термины означают.Первый произошел от термина кинетической энергии. Второй — работа, выполняемая силой тяжести. Третий — работа, проделанная с турбинами. Если бы я спроектировал эту плотину, я бы хотел преобразовать как можно больше гравитационной потенциальной энергии в работу, выполняемую на турбинах, поэтому я бы сделал трубы достаточно широкими, чтобы кинетическая энергия, теряемая при оттоке воды, быть незначительным. Посмотрим, верна ли моя догадка.
Если первый член пренебрежимо мал, то мы просто имеем hgv = P / ρA.Итак, v = P / ρghA = 2 м.с −1 . Таким образом, первый член будет 4 m 3 .s −3 , второй будет — 2000 m 3 .s −3 , а третий будет 2000 m 3 .s −3 . Итак, да, предположение было правильным, и с точностью, необходимой для решения этой задачи, ответ будет v = 2 м.с −1 .
Уравнение Бернулли
Уравнение Бернулли является примером теоремы работы-энергии. В анимации жидкость течет с постоянной скоростью в трубу с поперечным сечением A 1 и высотой h 1 , где она имеет скорость v 1 и давление P 1 .Жидкость выходит из трубы с поперечным сечением A 2 и высотой h 2 , где она имеет скорость v 2 и давление P 2 . Жидкость имеет постоянную плотность ρ, и мы предполагаем, что ее вязкость незначительна и что турбулентность отсутствует, так что неконсервативные силы не действуют. Какая связь между скоростью, высотой и давлением?
Какая связь между скоростью, высотой и давлением?
Прежде чем делать это количественно, мы можем спросить, как связаны давление и скорость.На той же высоте, и если у нас нет турбулентности или вязкости, то единственное, что ускоряет жидкость, — это разница в давлении. Жидкость будет ускоряться от высокого до низкого давления, поэтому, когда P высокое, v должно быть низким и , наоборот, . Посмотрим:
За короткое время dt масса dm входит в трубу слева, и, поскольку поток постоянный, такая же масса dm вытекает справа.Поскольку поток постоянный, общая энергия воды в трубе не изменяется. Таким образом, общая работа, проделанная над dm, по теореме работы-энергии, равна
dW всего = ½ дм.в 2 2 — ½ дм.в 1 2 .
Работа совершается двумя силами: гравитацией, которая действительно работает — dU grav , и давлением. dU grav равно dm.gΔh, поэтому Итак, сколько работы совершает разница в давлении, действующая в трубе? По определению, давление — это сила, приходящаяся на единицу площади, поэтому сила, действующая со стороны P на площадь поперечного сечения A, равна PA.Если эта сила приложена на расстоянии ds под прямым углом к A, она действительно сработает. Но перемещаемый объем равен dV = Ads, поэтому работа, выполняемая давлением, равна PdV. Работа, выполненная P 1 , положительна, а работа P 2 отрицательна, поэтому
P 1 dV — P 2 dV = ½ dm.v 2 2 + dm.gh 2 — ½ dm.v 1 2 — dm.gh 2 .
Теперь воспользуемся определением плотности: ρ = dm / dV.Итак, если мы разделим обе части уравнения на dV и переставим члены,
P 1 + ½ρv 1 2 + ρgh 1 = P 2 + ½ρv 2 2 + ρgh 2 .
Конечно, мы могли бы применить этот анализ к любым двум точкам в трубе, так что при условии, что поток является устойчивым, несжимаемым, невязким и не турбулентным, мы имеем уравнение Бернулли
P + ½ρv 2 + ρgh = постоянная .
Помня, что ρ = dm / dV, мы можем увидеть значение каждого из этих терминов: P — это работа, совершаемая давлением на единицу объема, ½ρv 2 — кинетическая энергия на единицу объема, а ρgh — гравитационная потенциальная энергия на единицу объема. Уравнение Бернулли — это просто теорема об энергии работы, записанная на единицу объема e.
При отсутствии потока это просто дает изменение давления с глубиной :
.
ΔP = — ρgΔh , если нет потока.
Если высота постоянна, имеем
ΔP = — Δ (½ρv 2 ), если нет изменения высоты.
Это последнее наблюдение говорит нам, что (на одинаковой высоте) давление будет высоким при низкой скорости и , наоборот, . В этом есть смысл: если скорость увеличилась при постоянном h, значит, должно действовать давление, ускоряющее жидкость. Жидкость, конечно, течет от высокого давления к низкому, поэтому она должна быть медленнее при высоком давлении и быстрее при низком давлении.(Напомним, что мы пренебрегаем вязкостью и турбулентностью: не действуют неконсервативные силы.)
Это хорошая демонстрация: шланг подает высокоскоростную струю воздуха. Что держит мяч в воздухе?
Сопротивление воздушной струи, когда она проходит мимо мяча, заставляет его вращаться, поэтому мы можем сделать вывод, исходя из направления вращения, что большая часть струи проходит на выше над мячом.
Мяч имеет вес, и единственные силы, действующие на него, — это силы, создаваемые давлением воздуха вокруг него. Таким образом, мы можем заключить, что давление над мячом существенно меньше, чем под ним.
Однако это не простая демонстрация эффекта, описываемого уравнением Бернулли. Конечно, верно, что быстро движущийся воздух, выходящий из шланга, имеет давление несколько меньшее, чем давление в неподвижном воздухе. Поскольку струя воздуха, выходящая из шланга, в основном отклоняется над шаром, это делает давление над шаром меньше атмосферного.Однако в этом случае сама струя отклоняется присутствием шара, поэтому также есть вклад от изменения количества движения струи. (Кроме того, сопротивление, вызывающее вращение, говорит нам о наличии неконсервативной силы, и поэтому уравнение Бернулли здесь не применимо.)
Центр масс
Когда мы пишем W = ∫ F . ds , для расширенного объекта, что такое F , а что ds ?
F — это полная внешняя сила, действующая на объект, которая, согласно третьему закону Ньютона, равна общей силе, действующей на объект. ds в данном случае — смещение центра масс, ds CoM . В этой простой демонстрации сила, ускоряющая меня, — это сила, которую стена оказывает на мою руку.Однако стена не двигается. Во время ускорения движется мой центр масс, поэтому кинетическая энергия, связанная с движением моего центра масс, увеличивается на ∫ F external . DS CoM .
Мы оставим вывод этого раздела на центр масс.
Насколько точно работает атомная энергетика?
Несмотря на всю полемику вокруг атомных электростанций, нет никаких сомнений в том, что они представляют собой удивительный технологический подвиг.Но как именно они работают?
Здесь мы проведем краткую экскурсию по атомной электростанции и обсудим различные типы станций, а также некоторые плюсы и минусы этой технологии.
СВЯЗАННЫЙ: ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ В XXI ВЕКЕ
Как работает ядерная энергетика и какие бывают типы?
Короче говоря, атомные электростанции (ядерное деление) работают, используя энергию атома для кипячения воды, производства пара и вращения турбины для выработки электроэнергии.По сути, это очень сложные котлы с присоединенной турбиной.
Конечно, это гораздо больше.
Основными компонентами атомной электростанции являются, более или менее, следующие (хотя конструкции различаются):
Ядерное топливо (например, уран или плутоний)
Ядерный реактор и замедлитель (вещество, которое замедляет нейтроны — например, графит или вода)
Охлаждающая жидкость реактора (обычно вода)
Управляющие стержни (например,г. графит)
Защитная или защитная система / конструкция
Резервуар высокого давления
Парогенератор
Паропроводы
Насосы
Паровая турбина
Градирня и конденсатор
Как указывалось ранее, компоненты и установка могут различаться в зависимости от тип рассматриваемого ядерного реактора. На сегодняшний день наиболее распространены следующие типы ядерных реакторов:
Реактор с водой под давлением (PWR) — Более 65% коммерческих ядерных реакторов в США.S. являются PWR. Завод в Три-Майл-Айленд был типа PWR.
Реактор с кипящей водой (BWR) — Примерно треть всех реакторов в США — это BWR. Фукусима была реактором типа BWR.
Реактор с тяжелой водой под давлением (PHWR) — Наиболее распространен в Канаде и Индии.
Усовершенствованный реактор с газовым охлаждением (AGR) — Так называемые реакторы с газовым охлаждением второго поколения, которые в основном используются в Великобритании. В них в качестве основного хладагента используется диоксид углерода.
Легководный реактор с графитовым замедлителем (РБМК) — реакторы советской конструкции, которые похожи на BWR по конструкции, однако вместо корпуса высокого давления, окружающего всю активную зону, каждая тепловыделяющая сборка заключена в отдельную трубу, чтобы позволить поток охлаждающей воды вокруг топлива.Чернобыль был ядерным реактором РБМК.
Атомная электростанция Беллефонте. Источник: Tennessee Valley Authority / Wikimedia Commons
Усовершенствованные реакторы — Сюда входят многие новые или экспериментальные типы реакторов, такие как малые модульные реакторы (SMR). Многие из них не используют воду для охлаждения, а некоторые используют жидкий металл, расплав соли или гелий для нагрева воды до пара.
Реакторы на быстрых нейтронах (FNR) — Эти реакторы не имеют замедлителей и вместо них используют так называемые быстрые нейтроны.Они более эффективны для производства энергии, но их строительство дороже.
Плавучие атомные электростанции — За исключением судовых ядерных реакторов, эти типы реакторов строятся на больших баржах, которые, как правило, постоянно швартованы.
В настоящее время во всем мире работает около 450 коммерческих ядерных реакторов деления. Девяносто восемь из них находятся только в Соединенных Штатах, и утверждается, что они являются одним из самых безопасных и эффективных источников энергии в мире.
Как постепенно производится атомная энергия?
Ядерная энергия используется для производства электроэнергии в несколько основных этапов. В большинстве случаев в коммерческих реакторах это более или менее следует следующим этапам.
Нейтроны сталкиваются с атомами топлива (обычно урана) и расщепляются, высвобождая нейтроны из целевого атома, которые, в свою очередь, сталкиваются с другими атомами топлива, вызывая цепную реакцию.
Этой цепной реакцией можно управлять с помощью «управляющих стержней», которые поглощают часть нейтронов, чтобы предотвратить выход системы из-под контроля.
Этот процесс быстро повышает температуру реактора примерно до 520 градусов по Фаренгейту (271 градус Цельсия).
При этой температуре охлаждающая жидкость (обычно вода) быстро нагревается и испаряется в пар.
Этот пар затем приводится в движение или перекачивается в большую турбину, и производится электричество.
Это электричество используется для работы реактора и направляется в электрическую сеть для коммерческого потребления.
Деление — не единственный тип ядерной реакции.Энергия термоядерного синтеза теоретически может также использоваться для выработки электричества за счет тепла ядерных термоядерных реакций. В процессе слияния два более легких атомных ядра объединяются, образуя более тяжелое ядро, которое выделяет энергию. Было спроектировано и построено несколько типов экспериментальных термоядерных реакторов, но в настоящее время ни один из них не находится в коммерческой эксплуатации. Для термоядерных ядерных реакторов процесс будет немного другим.
Топливный материал (например, дейтерий или газообразный тритий) вводится в камеру термоядерного синтеза.Для реакторов Токамак это вакуумный сосуд в форме пончика.
Эта газовая смесь затем нагревается до очень высоких температур ( 100 миллионов градусов ). Экстремальные температуры такой величины достигаются различными способами, но в некоторых экспериментальных термоядерных реакторах используются микроволны или другие источники энергии.
Это приводит к ионизации топлива и образованию плазмы с достаточной энергией, чтобы, как мы надеемся, обеспечить синтез между атомами, находящимися в непосредственной близости друг от друга. Это легче сказать, чем сделать, поскольку это достигается с помощью очень сильных магнитных полей или какого-либо другого метода ограничения.
После того, как сплавление было достигнуто, высвобождается огромное количество энергии, которое затем можно использовать для перегрева хладагента.
Образующийся пар затем используется для питания турбины для выработки электроэнергии.
Хотя исследователям удалось добиться ограниченных, замкнутых реакций синтеза, этот процесс очень энергоемкий. Пока что все они достигли отрицательного выхода энергии, а это означает, что их эксплуатация дороже, чем то, что они получают взамен в виде генерируемой энергии.
Ядерная энергия и атомная энергия — это одно и то же?
Эти два термина, хотя и кажутся похожими, на практике сильно различаются.
Энергия — это « в физике, способность выполнять работу. Она может существовать в потенциальной, кинетической, термической, электрической, химической, ядерной или других различных формах. Кроме того, существуют тепловые и работа — то есть энергии, энергия в процессе передачи от одного тела к другому ». — Британская энциклопедия.
Power немного другое. «Единицы мощности — это единицы работы (или энергии) в единицу времени, такие как фут-фунты в минуту, джоули в секунду (или ватты) и эрг в секунду. Мощность также выражается как произведение силы, приложенной для движения объект и скорость объекта в направлении силы «. — Британская энциклопедия.
Когда дело доходит до использования ядерной энергии и энергетики, эти термины часто используются как синонимы. Но на самом деле между ними есть тонкое, но важное различие.
Ядерная энергия технически говоря, энергия, выделяющаяся при расщеплении атома путем деления. Обычно это выражается в мегаэлектронвольтах (МэВ).
Атомная энергия технически представляет собой результирующую работу, произведенную атомной электростанцией в течение определенного времени, обычно выраженную в мегаваттах (МВт) или гигаваттах (ГВт).
Что не так с атомной энергетикой?
Ядерная энергия долгое время считалась ответом на почти неограниченную энергию.Но, несмотря на стремление к раннему освоению и развитию ядерной энергетики, в последние годы она потеряла популярность.
Но почему?
Одной из основных причин может быть явное непонимание технологии. В сознании некоторых он часто ассоциируется с его невероятно разрушительными родственниками — ядерным оружием.
Другая проблема с PR ядерной энергетики — это очень немногочисленные, но невероятно впечатляющие ядерные аварии и инциденты, которые произошли.Хотя ядерная энергия, как правило, является одним из самых безопасных способов производства энергии, когда что-то выходит из строя, действительно происходит сбой.
Аварии, связанные с ядерной энергетикой, произошли в основном из-за человеческой ошибки, стихийных бедствий или конструктивных недостатков. В то же время сама технология является одной из самых строго регулируемых, экологически безопасных отраслей в мире.
Ранее дебаты достигли пика в 70-х и 80-х годах и касались в основном распространения ядерного оружия и рисков для безопасности отрасли.Но в последние несколько лет возобновились дискуссии по теме изменения климата.
В то время как многие поверили в возобновляемые технологии для смягчения последствий изменения климата, сторонники ядерной стороны дискуссии утверждают, что ядерная энергия — это лучший способ быстро избавиться от углекислого газа в нашем использовании энергии.
Атомная энергетика — это безуглеродный, высокоэнергетический источник энергии, который, несмотря на прошлые аварии, возможно, более безопасен, чем производство энергии на основе нефти.Даже в этом случае он по-прежнему потенциально опасен для людей и планеты.
Кроме того, добыча и переработка урана энергоемки и сильно загрязняют окружающую среду, что может свести на нет преимущества ядерной энергетики. Также существуют проблемы с безопасным хранением и захоронением отработавшего ядерного топлива.
Достигнуты успехи в хранении и переработке ядерных отходов. Электростанции нового поколения позволяют перерабатывать подавляющее большинство этих отходов. Еще одна интересная статистика заключается в том, что все отработавшее топливо каждой атомной электростанции с 1950-х годов заполняло только пространство размером с футбольное поле на глубину около 9 метров.
Большая часть этих отходов безопасно хранится в хранилищах с строгим контролем и контролем. В большинстве случаев 99% этих отходов остаются радиоактивными менее 300 лет.
Другие проблемы, связанные с ядерной энергетикой, включают тот факт, что ее дорого развивать, необходимо строить рядом с источником воды (за исключением ММР) и что она отвлекает ресурсы от развития возобновляемых источников энергии. .
Как и в любой дискуссии на любую тему, мы позволим вам прийти к собственному выводу по этому поводу.Но ясно то, что, учитывая растущую озабоченность по поводу изменения климата, необходимы честные и открытые дебаты о плюсах и минусах ядерной энергетики. Ядерная энергетика может быть частью решения.
Кадры будущего
% PDF-1.4
%
2042 0 объект
> / Метаданные 2079 0 R / Страницы 346 0 R / StructTreeRoot 357 0 R / Тип / Каталог / Просмотрщик Настройки >>>
endobj
2079 0 объект
> поток
Ложь 8.26772222222222211.692916666666667422018-07-03T19: 50: 54.073-04: 00 Библиотека Adobe PDF 15.09460c2a6823a5ab3ac2695c1b47a1c833a3696306306802Adobe InDesign CC 13.1 (Macintosh) 2018-07-03T12: 07: 16.000 + 01: 002018-07-03T07: 07: 16.000-04: 002018-07-03T06: 54: 50.000-04: 0018-03T06: 54: 50.000-04: 0018-07приложение / pdf2018-07 : 51: 49.047-04: 00
Поэтому на практике большее значение имеет такое понятие, как мощность. Мощность — это скалярная физическая величина, в общем виде равная скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы.
Между собой они могут быть соединены последовательно или параллельно. При прохождении тока через катушки их магнитные поля начинают взаимодействовать, что в результате заставляет подвижную катушку с закрепленной на ней стрелкой отклониться на некоторый угол, пропорциональный величине измеряемого тока.
Принцип действия состоит в изменении измеряемого сопротивления в напрямую зависящее от него напряжение благодаря операционному усилителю. Нужный объект должен быть подключен к цепи обратной связи или к усилителю.
Название «мультиметр» в первый раз было применено именно к цифровому измерителю. Аналоговые приборы чаще называют «авометр», «тестер» или просто «Цешка».
Обычно это объясняют тем, что под тяжестью тела
вода «выжимается» из песка. Однако это не так, потому что песок не ведет себя подобно мочалке.
Почему же белеет песок? Будет ли песок оставаться белым все время, пока вы стоите на месте?
2}{R}\]. В этом случае речь идет о тепловой мощности.
Учитель физики ГБОУ СОШ г. Беслана Комаева Р.А.
При прохождении электрического тока по проводнику, электрическое поле заставляет заряженные частицы двигаться упорядоченно, следовательно оно совершает работу.
1 Дж = 1 Вт∙с 1 Вт•ч = 3600Дж 1 кВт•ч = 1000 Вт•ч = 3 600 000 Дж
тепловое (плитка, утюг). 2. химическое (получение химически чистых металлов). 3. магнитное (электромагнит). 4. физиологическое (сокращение мышц).