В чем измеряется работа электрического тока. Работа и мощность электрического тока: измерение, формулы, единицы

Что такое работа электрического тока. Как рассчитать работу тока по формуле. В каких единицах измеряется работа тока. Что такое мощность электрического тока. Как связаны работа и мощность тока. Какие приборы используются для измерения работы и мощности тока.

Что такое работа электрического тока и как ее измерить

Работа электрического тока — это физическая величина, характеризующая преобразование электрической энергии в другие виды энергии при протекании тока по участку цепи. Работа тока измеряется в джоулях (Дж).

Формула для расчета работы электрического тока:

A = I * U * t

где:

• A — работа тока (Дж)
• I — сила тока (А)
• U — напряжение на участке цепи (В)
• t — время протекания тока (с)

Как измерить работу электрического тока на практике? Для этого необходимы следующие приборы:

• Амперметр — для измерения силы тока
• Вольтметр — для измерения напряжения
• Секундомер — для измерения времени

Измерив с помощью этих приборов силу тока, напряжение и время, можно рассчитать работу тока по приведенной выше формуле.

Единицы измерения работы электрического тока

В Международной системе единиц (СИ) работа электрического тока измеряется в джоулях (Дж). Однако на практике часто используются и другие единицы:

• Киловатт-час (кВт*ч) — 1 кВт*ч = 3,6 * 10^6 Дж
• Электрон-вольт (эВ) — 1 эВ = 1,6 * 10^-19 Дж
• Калория (кал) — 1 кал = 4,18 Дж

Какая единица работы тока используется в бытовых электросчетчиках? В быту расход электроэнергии обычно измеряется в киловатт-часах.

Мощность электрического тока: определение и формулы расчета

Мощность электрического тока — это физическая величина, характеризующая скорость совершения работы электрическим током. Мощность показывает, какую работу совершает ток за единицу времени.

Формулы для расчета мощности электрического тока:

P = A / t = I * U

где:

• P — мощность тока (Вт)
• A — работа тока (Дж)
• t — время (с)
• I — сила тока (А)
• U — напряжение (В)

Таким образом, мощность тока можно рассчитать, зная работу и время ее совершения, либо зная силу тока и напряжение на участке цепи.

Связь между работой и мощностью электрического тока

Работа и мощность электрического тока тесно связаны между собой. Эту связь можно выразить следующей формулой:

A = P * t

То есть работа тока равна произведению мощности на время протекания тока.

Как связаны единицы измерения работы и мощности тока? Рассмотрим это на примере:

• Работа: 1 Дж = 1 Вт * с
• Мощность: 1 Вт = 1 Дж / с

Таким образом, зная мощность электроприбора и время его работы, можно легко рассчитать совершенную им работу.

Приборы для измерения работы и мощности электрического тока

Для измерения работы и мощности электрического тока используются специальные приборы:

• Ваттметр — измеряет мощность тока
• Электрический счетчик — измеряет потребленную электроэнергию (работу тока)
• Мультиметр — универсальный прибор, позволяющий измерять различные электрические величины, в том числе мощность

Как работает электрический счетчик? Принцип его работы основан на подсчете количества оборотов специального диска, вращающегося под действием электромагнитного поля. Скорость вращения диска пропорциональна мощности потребляемого тока.

Практическое применение знаний о работе и мощности электрического тока

Понимание принципов работы и мощности электрического тока имеет важное практическое значение:

• Расчет энергопотребления электроприборов
• Выбор оптимальной мощности электрооборудования
• Проектирование электрических сетей
• Оценка эффективности электроустановок
• Разработка энергосберегающих технологий

Как рассчитать стоимость потребленной электроэнергии? Для этого нужно умножить показания счетчика (в кВт*ч) на тариф за 1 кВт*ч.

Факторы, влияющие на работу и мощность электрического тока

На работу и мощность электрического тока влияют различные факторы:

• Сила тока
• Напряжение
• Сопротивление участка цепи
• Время протекания тока
• Материал проводника
• Температура

Как изменится мощность тока при увеличении напряжения в 2 раза? Согласно формуле P = I * U, при увеличении напряжения в 2 раза (при неизменной силе тока) мощность также увеличится в 2 раза.

Влияние температуры на работу и мощность тока

Температура оказывает существенное влияние на электрическое сопротивление проводников. С ростом температуры сопротивление металлических проводников увеличивается, что приводит к уменьшению силы тока при постоянном напряжении. Соответственно, это влияет на работу и мощность тока.

Как температура влияет на работу электроприборов? При повышении температуры эффективность работы многих электроприборов снижается из-за увеличения потерь энергии на нагрев.

Физика Работа и мощность электрического тока. Работа тока

Материалы к уроку

Конспект урока

Электрический ток получил широкое применение потому, что он несет с собой электрическую энергию, которую можно преобразовать в работу или во внутреннюю энергию.
При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу. Эту работу принято называть работой тока.

Если за промежуток времени t через поперечное сечение произвольного участка проводника проходит заряд q, то электрическое поле совершает работу. Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд, пошедший по нему. Т.е.  A= q*U (а равно кью умножить на у), где U – напряжение на концах проводника, а q – величина прошедшего заряда, А – работа. Так как  сила тока определяется
I = q/t(и равно кью деленое на тэ), то заряд можно выразить    q = I∙t, тогда работа будет
A = I∙U∙t(а равно и у тэ)
Работа электрического тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения на этом участке и времени, в течение которого совершалась работа.
Работа измеряется в джоулях, сила тока – в амперах, напряжение в вольтах, время – в секундах.
Проведем опыт 1. Соберем цепь, состоящую из источника (4,5 В), лампочки (на 3 В), амперметра, включенного последовательно с лампочкой, вольтметра, включенного параллельно лампочке и выключателя. Кроме того, мы будем измерять время по секундомеру. Включим цепь и произведем замеры  во время прохождения тока в течение 5 минут (300 с).
Получили:
I=0,25A ;  U= 3B ;  t = 300c
Вычислим работу: Работа электрического тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения на этом участке и времени, в течение которого совершалась работа:  0,25А∙3В∙300с=225 Дж
В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Мощность тока. Любой электрический  прибор (лампа, электродвигатель) рассчитан на потребление определенного количества энергии  за какой-то промежуток времени. Поэтому наряду с работой тока,  важное значение имеет понятие мощность тока. Мощностью электрического тока называется отношение работы за время  к этому интервалу времени: P = A/t Или  заменив работу по ранее полученной формуле, будем иметь: P = I*U*t/t =  I*U   ,т.е. получаем новое выражение для мощности тока: Мощность тока равна произведению силы тока на напряжение: P = I*U
За единицу мощности принят ватт, 1 Вт=1дж:с
Используют единицы мощности, которые кратны ватту:
1(гектоватт) гВт=100 Вт,
1(киловатт) кВт=1000 Вт,
1(мегаватт) МВт=1000 000 Вт
Проведем опыт 2.  Соберем такую же цепь, как в опыте 1 и практически повторим его. Мы получим (как и ранее) 225 Дж работы за 300с. Найдем мощность электрического тока: разделим 225 Дж на 300 с и получим 0,75 Вт
Мощность электрического тока измеряется с помощью амперметра и вольтметра.
Но существуют и специальные приборы, которые измеряют мощность электрического тока  — ваттметры.

 

Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!

• Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам

• Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки

• Повысим успеваемость по школьным предметам

• Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ

Выбрать педагогаОставить заявку на подбор

Вопрос: В каких единицах измеряют работу электрического тока? Чему она равна? Ответ на вопрос – iq2u

Точные науки Физика

Ответ:

Джоулях; 1 Дж = 1 В ⋅ А ⋅ с.

Что? Где? Когда? Эрудит онлайн: ответы на вопросы:

• От чего, кроме напряжения, зависит сила тока в проводнике?
• Какова мощность тока на этом участке?»> Напряжение на участке цепи 100 В, его сопротивление 200 Ом. Какова мощность тока на этом участке?
• На тело объемом 1м3, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная 8 кН. Чему равна плотность жидкости?
• Движение каких заряженных частиц в электрическом поле принято за направление тока?
• Какова масса и заряд электрона?
• В каких направлениях совершают колебания частицы твердого тела при распространении в нем звуковой волны?
• С помощью каких уже известных вам измерительных приборов можно определить мощность электрического тока?
• Почему же металлы электрически нейтральны?»> Кристаллическая решетка металла, образуемая ионами, имеет положительный заряд. Почему же металлы электрически нейтральны?
• Какова сила тока в цепи, если в течении 4 мин сквозь ее поперечное сечение прошел заряд 120 Кл?
• Из последовательности каких 4-х тактов состоит каждый цикл работы двигателя внутреннего сгорания?
• Каких частиц в атоме равное число?
• Какое действие тока используется в устройстве гальванометра?
• Какие три прибора нужны для определения работы электрического тока?
• Какую работу совершает электрический ток на этом участке за 10 мин?»> Сила тока в цепи 0,7 А, напряжение на одном из ее участков 50 В. Какую работу совершает электрический ток на этом участке за 10 мин?
• Почему во время плавления температура нагреваемого вещества не повышается?

Объяснение урока: Расчет электрического тока в проводе

В этом объяснении мы узнаем, как рассчитать электрический ток в простой цепи.

Цепь — это путь, по которому может протекать электрический заряд.

Электрический заряд измеряется в кулонах. Символ единицы для кулона С; например, заряд электрона выражается как −1,6×10 C.

Поток электрического заряда представляет собой электрический ток. Электрический ток измеряется в единицах «ампер». Символ единицы для ампер А.

Кулоны и ампер обычно используются, когда изучая электричество, и важно помнить, что они измеряют разные вещи. кулон измеряет заряд, а Ампер измеряет расход заряда.

Один ампер тока равен один кулон заряда, проходящего через точку провода в одна секунда. Мы можем измерить, сколько заряда проходит в течение любого промежутка времени — это не должно быть только одна секунда. Мы просто находим ток, разделив сумма заряда по времени, за которое был измерен заряд.

Ток можно рассчитать по формуле 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 представляет ток, 𝑄 представляет заряд, а 𝑡 представляет время.

Определение: электрический ток в проводе

Электрический ток 𝐼 в проводе можно найти по формуле 𝐼=𝑄𝑡, где 𝑄 представляет собой количество заряда, которое проходит через точку провода в течение некоторого времени, 𝑡.

Мы можем попрактиковаться в использовании этого уравнения на нескольких примерах.

Пример 1: расчет потока заряда при заданном токе

На схеме показана электрическая цепь, состоящая из элемента и лампочки. Ток в цепи равен 2 ампера. Сколько зарядов проходит мимо точки P в цепи за 1 секунду?

Ответить

Напомним, что один ампер тока определяется как один кулон заряда, проходящего через точку за одну секунду.

Нам говорят, что сила тока в цепи равна 2 А.

Следовательно, мы знаем, что через точку проходит 2 кулона заряда П за 1 секунду.

Пример 2: Сравнение токов в нескольких цепях

Fares устанавливает три цепи. Он измеряет, сколько заряда проходит через каждую цепь за то же время. Его результаты представлены в следующей таблице.

9004 8

	Заряд	Время
Контур 1	20 кулонов	5 секунд
Контур 2	25 кулонов	5 секунд
Контур 3	12 кулонов	5 секунд

Какая цепь имеет наибольший ток?

Ответ

Напомним, что ток можно найти по формуле 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время.

Мы подставим значения из таблицы в приведенное выше уравнение для расчета текущих значений 𝐼, 𝐼 и 𝐼. Нижние индексы 1, 2 и 3 указывают, для какой цепи измеряется ток.

Подставляя в схему 1 измерения заряда и времени, имеем 𝐼=205=4.CsA

Следовательно, сила тока в цепи 1 составляет 4 ампера.

Переходя к схеме 2, мы имеем 𝐼=255=5.CsA

Ток в цепи 2 составляет 5 ампер.

Для контура 3, 𝐼=125=2,4.CsA

Значит, сила тока в цепи 3 составляет 2,4 ампера.

Следовательно, цепь 2 имеет наибольший ток.

Пример 3: Сравнение токов в нескольких цепях

На схеме показаны две цепи, цепь 1 и цепь 2. В цепи 1, Через лампочку протекает заряд 28 Кл. 14 секунд. В цепи 2, Через зуммер проходит заряд 9 кул. 3 секунды. В какой цепи сила тока больше?

Ответ

Мы хотим сравнить ток в двух разных цепях. Напомним формулу расчета тока, 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время. Мы можем найти ток в цепях, подставив данные количества заряда и времени для каждой цепи в это уравнение.

Для контура 1 имеем 𝐼=2814=2.CsA

Итак, мы нашли, что сила тока в цепи 1 составляет 2 ампера.

Для контура 2 имеем 𝐼=93=3.CsA

Ток в цепи 2 составляет 3 ампера.

Следовательно, ток больше в цепи 2 .

Пример 4: Зависимость между током и количеством заряда, движущегося в цепи

На схеме показана электрическая цепь, содержащая элемент и лампочку. Количество заряда, протекающего мимо точки P в одну секунду 12 кулонов. Если количество заряда, протекающего мимо точки P за одну секунду должны были удвоиться, на во сколько раз изменится сила тока в цепи?

Ответ

Мы хотим понять, как удвоение количества заряда, протекающего через точку, влияет на ток в цепи. мы можем начать вспомнив формулу тока, 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время. Мы будем используйте эту формулу, чтобы найти два текущих значения, которые мы будем называть 𝐼o и 𝐼d. нижние индексы o и d указывают на схему с исходным или удвоил сумму платежа .

Чтобы вычислить первоначальную величину тока, мы имеем 𝐼=121=12,oCsA поэтому ток изначально 12 ампер.

После удвоения количества заряда получается 24 кулона прохождение точки P за одну секунду. Подставляя это в уравнение, мы имеем 𝐼=241=24.dCsA

После удвоения заряда ток 24 ампера.

Таким образом, увеличение точки прохождения заряда P в одна секунда в 2 раза увеличивает ток до увеличить на a коэффициент 2 .

Пример 5: Понимание электрического тока в цепи

Объясните, что подразумевается под фразой электрический ток в цепи .

Ответ

Нас попросили написать краткое описание электрического тока в цепи. Для начала вспомним, что электрический ток это движение электрического заряда. Ток измеряет, насколько быстро заряд проходит через что-либо.

В цепи мы видим отрицательно заряженные электроны, движущиеся по проводу. Мы смотрим на одну точку провода, чтобы измерить его ток.

Давайте закончим резюмированием некоторых важных понятий.

Ключевые моменты

• Электрический заряд измеряется в кулонах; символ для кулон C.
• Электрический ток измеряется в амперах; символ для ампер A.
• Один ампер равен одному кулону прохождения точки на проводе за одну секунду.
• Мы можем рассчитать ток, 𝐼, используя формулу 𝐼=𝑄𝑡, где 𝑄 представляет собой количество заряда, проходящего через точку за время, 𝑡.

Как измерить ток и напряжение

07.07.2022 | General, Knowledge

Ток и напряжение являются наиболее фундаментальными характеристиками электрической цепи. Без знания этих величин было бы невозможно производить смартфоны, телевизоры и даже холодильники. Именно по этой причине мы хотим вернуться к основам электротехники и объяснить вам, как производить измерения тока и напряжения.

Основы – параллельное и последовательное соединение

В электротехнике различают два типа цепей: Параллельные и последовательные соединения. Вы можете увидеть эти два типа цепей здесь:

Параллельное (слева) и последовательное (справа) соединение

Конечно, вы сейчас спросите: В чем разница между параллельными и последовательными цепями и почему это важно для измерения тока и напряжения?

В последовательной схеме два компонента (в нашем случае две лампы) последовательно подключаются к источнику питания. Характеристика последовательного соединения заключается в том, что везде присутствует один и тот же ток, независимо от того, в какой точке вы измеряете. Это можно представить себе как водопроводную трубу: если вода втекает в трубу с одного конца, такое же количество воды должно выйти с другого конца. Такой же поток воды преобладает и везде в трубе.

Однако электрическое напряжение не везде одинаково в последовательной цепи. Часть напряжения теряется на первой лампе (это называется падением напряжения), а еще часть напряжения теряется на второй лампе. Чем больше компонентов вы соедините последовательно, тем меньше напряжения останется для последнего компонента.

Напротив, в параллельной цепи падение напряжения одинаково для всех компонентов. Причиной этого является расположение компонентов: они расположены рядом друг с другом, а не непосредственно друг за другом. Но это также означает, что ток во всей цепи неодинаков. Здесь снова уместна аналогия с водопроводной трубой. Если водопроводная труба делится на две меньшие трубы, через каждую трубу протекает только часть первоначального общего тока.

Но теперь мы достаточно утомили вас основами. Так как же работает измерение тока и напряжения?

Измерение тока

Для измерения тока и напряжения используются так называемые амперметры и вольтметры. Устройства, которые могут измерять ток, а также напряжение (и, как правило, другие величины), называются мультиметрами или анализаторами мощности.

Если вы хотите измерить ток, вы подключаете амперметр последовательно к компонентам. Почему в сериале? Потому что только тогда, как объяснялось выше, через амперметр и компонент протекает один и тот же ток. Если бы амперметр был подключен параллельно компоненту, измерялся бы другой ток.

При этом амперметр должен иметь очень низкое внутреннее сопротивление. Благодаря этому низкому внутреннему сопротивлению измерительное устройство почти не влияет на цепь. Если бы внутреннее сопротивление было большим, то (согласно закону Ома) в цепи протекал бы и меньший ток. В этом случае измерение повлияет на систему. Из-за этого низкого внутреннего сопротивления использовать параллельно амперметр снова очень плохая идея. В этом случае через амперметр может протекать большой ток. Этот сверхток вызовет срабатывание внутренней защиты от перегрузки по току и, как минимум, перегорит предохранитель. Затем амперметр перестанет работать, пока не будет заменен предохранитель.

Амперметр в электрической цепи

Однако не всегда возможно разомкнуть цепь для установки амперметра. В этих случаях предпочтительнее косвенное измерение тока. Это означает, что вы измеряете не сам ток, а сопутствующие эффекты течения тока. Отсюда можно рассчитать электрический ток. Примером устройства косвенного измерения тока являются токоизмерительные клещи. Он измеряет магнитное поле, создаваемое током, и, таким образом, делает вывод о протекании тока в проводнике. Вы можете найти сообщение в блоге о текущих зажимах здесь.

Измерение напряжения

Измерение напряжения работает в точности наоборот измерению тока. Измеритель напряжения (вольтметр) подключается параллельно компоненту, падение напряжения которого необходимо измерить. Параллельно потому, что в параллельной цепи в обеих ветвях преобладает одинаковое напряжение. Вы также можете подумать о том, что произойдет, если вы установите счетчик неправильно, т.е. в последовательном соединении. В этом случае на самом счетчике упадет напряжение, и результат измерения будет неправильным.

Для точного измерения напряжения вольтметр должен иметь очень высокое внутреннее сопротивление. Желательно, чтобы это сопротивление было намного выше, чем сопротивление компонента, на котором вы хотите измерить падение напряжения. Это необходимо, потому что в противном случае изменился бы ток в цепи и, следовательно, падение напряжения на компоненте. Таким образом, в этом случае вольтметр будет иметь прямое влияние на ток в цепи.

Вольтметр в электрической цепи

Косвенное измерение тока возможно и также очень распространено, но косвенное измерение напряжения невозможно. Однако возможно бесконтактное измерение напряжения с помощью электрометров и подобных измерительных приборов. Однако в области электротехники эти методы используются редко.

Измерение силы тока и напряжения с высочайшей точностью – DEWETRON

Нет идеальных амперметров, вольтметров или мультиметров. Каждое из этих измерительных устройств имеет погрешность измерения, которая может варьироваться в зависимости от области применения и типа устройства. Погрешность измерения зависит, например, от частоты переменного напряжения или от разрешающей способности (указывается в битах) прибора. Величина напряжения и тока также может вызвать проблемы. Многие измерительные устройства имеют ограниченный диапазон измерений и теряют точность уже на краю этого диапазона измерений.

DEWETRON является производителем высокоточных измерительных приборов со штаб-квартирой в Австрии и занимается именно такими проблемами. Мы производим ряд измерительных приборов, которые выделяются своей превосходной точностью. Например, наш анализатор мощности смешанных сигналов имеет погрешность измерения менее 0,03%. В сочетании с разрешением до 18 бит и частотой дискретизации 10 000 кГц/с этот анализатор мощности идеально подходит для точного анализа тока и напряжения.

Кроме того, наше запатентованное программное обеспечение для измерения OXYGEN, предварительно установленное на каждой системе DEWETRON, упрощает измерение. Просто подключите свой счетчик к цепи, а все остальное — на одном дыхании. Например, вы можете настроить свой собственный экран измерений — именно так, как он лучше всего соответствует вашим потребностям.