Номер 1, страница 83, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

1. Как рассчитать работу, которую совершает ток, проходя по проводнику?

1. Как рассчитать работу, которую совершает ток, проходя по проводнику?

Решение

Работа электрического тока на участке цепи — это физическая величина, равная работе, которую совершает электрическое поле при перемещении зарядов по этому участку.

По определению, напряжение (разность потенциалов) $\text{U}$ на концах участка цепи равно работе $\text{A}$ электрического поля по перемещению единичного положительного заряда $\text{q}$ по этому участку:

$U = \frac{A}{q}$

Из этой формулы можно выразить работу $\text{A}$:

$A = Uq$

где $\text{A}$ — работа тока (в Джоулях, Дж), $\text{U}$ — напряжение на участке цепи (в Вольтах, В), $\text{q}$ — электрический заряд, прошедший по участку (в Кулонах, Кл).

Сила тока $\text{I}$ по определению равна заряду $\text{q}$, проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени $\text{t}$:

$I = \frac{q}{t}$

Отсюда можно выразить заряд, прошедший по проводнику за время $\text{t}$:

$q = It$

Подставим это выражение для заряда в формулу для работы:

$A = U(It)$ или, что то же самое, $A = UIt$.

Это основная формула для расчёта работы электрического тока. Она показывает, что работа тока прямо пропорциональна напряжению, силе тока и времени его прохождения.

Используя закон Ома для участка цепи ($U = IR$, где $\text{R}$ — сопротивление участка), можно получить ещё две формулы для расчёта работы:

1. Подставим в основную формулу вместо напряжения $\text{U}$ его выражение из закона Ома ($U = IR$):

$A = (IR)It = I^2Rt$

Эта формула удобна, когда известны сила тока, сопротивление и время. Она также известна как закон Джоуля-Ленца, который описывает количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении тока.

2. Выразим из закона Ома силу тока ($I = \frac{U}{R}$) и подставим в основную формулу:

$A = U(\frac{U}{R})t = \frac{U^2}{R}t$

Эта формула удобна, когда известны напряжение, сопротивление и время.

Таким образом, для расчёта работы тока можно использовать любую из трёх формул, в зависимости от того, какие величины известны.

Ответ:

Работу $\text{A}$, которую совершает ток, проходя по проводнику, можно рассчитать по одной из трёх формул в зависимости от известных данных:

1. Если известны напряжение $\text{U}$, сила тока $\text{I}$ и время $\text{t}$:

$A = UIt$

2. Если известны сила тока $\text{I}$, сопротивление $\text{R}$ и время $\text{t}$:

$A = I^2Rt$

3. Если известны напряжение $\text{U}$, сопротивление $\text{R}$ и время $\text{t}$:

$A = \frac{U^2}{R}t$

Во всех формулах работа $\text{A}$ измеряется в джоулях (Дж), напряжение $\text{U}$ — в вольтах (В), сила тока $\text{I}$ — в амперах (А), сопротивление $\text{R}$ — в омах (Ом), а время $\text{t}$ — в секундах (с).