Номер 2, страница 154 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

2. Как определяется работа и мощность электрического тока?

Работа и мощность электрического тока — это две фундаментальные характеристики, описывающие действие электрического тока в цепи.

Работа электрического тока

Работа электрического тока ($A$) на определенном участке цепи — это работа, совершаемая электрическим полем при перемещении электрических зарядов по этому участку. Она определяется по формуле, вытекающей из определения напряжения ($U = A/q$, где $q$ — заряд):

$A = U \cdot q$

Сила тока ($I$) — это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени ($t$), то есть $I = q/t$. Отсюда переносимый заряд равен $q = I \cdot t$.

Подставив это выражение для заряда в формулу работы, получим основную формулу для расчета работы электрического тока:

$A = U \cdot I \cdot t$

где:

• $A$ — работа тока, измеряемая в Джоулях (Дж),

• $U$ — напряжение на участке цепи, измеряемое в Вольтах (В),

• $I$ — сила тока, измеряемая в Амперах (А),

• $t$ — время прохождения тока, измеряемое в секундах (с).

Используя закон Ома для участка цепи ($U = I \cdot R$), можно получить две другие формы этой формулы:

1. Если подставить $U = I \cdot R$, получим формулу, которая также является законом Джоуля-Ленца (определяет количество теплоты, выделяемое в проводнике):

$A = (I \cdot R) \cdot I \cdot t = I^2 \cdot R \cdot t$

2. Если подставить $I = U/R$, получим:

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

Ответ: Работа электрического тока определяется как произведение напряжения, силы тока и времени его прохождения: $A = UIt$. Эквивалентные формулы, полученные с использованием закона Ома: $A = I^2Rt$ и $A = \frac{U^2}{R}t$.

Мощность электрического тока

Мощность электрического тока ($P$) — это физическая величина, равная скорости совершения работы током, то есть отношению работы тока ко времени, за которое эта работа была совершена.

$P = \frac{A}{t}$

Подставив в эту формулу основное выражение для работы тока $A = UIt$, получим основную формулу для мощности:

$P = \frac{UIt}{t} = UI$

где:

• $P$ — мощность тока, измеряемая в Ваттах (Вт),

• $U$ — напряжение, измеряемое в Вольтах (В),

• $I$ — сила тока, измеряемая в Амперах (А).

Так же, как и для работы, используя закон Ома, можно получить альтернативные формулы для мощности:

1. Подставив $U = I \cdot R$:

$P = (I \cdot R) \cdot I = I^2R$

2. Подставив $I = U/R$:

$P = U \cdot \frac{U}{R} = \frac{U^2}{R}$

Ответ: Мощность электрического тока определяется как произведение напряжения на силу тока: $P = UI$. Эквивалентные формулы, полученные с использованием закона Ома: $P = I^2R$ и $P = \frac{U^2}{R}$.