Номер 29.33, страница 109 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 29. Мощность. Глава 4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия - номер 29.33, страница 109.

29.33 [н] Некоторые производители электроприборов с электроприводом часто указывают в технических характеристиках прибора только одно значение мощности — полезной. Почему надо интересоваться не только указанным значением, но и мощностью, потребляемой прибором? Чем различаются эти значения?

В любом электроприборе, особенно оснащенном электродвигателем, необходимо различать два вида мощности: полезную и потребляемую. Производители часто указывают в рекламных целях именно полезную мощность, так как она характеризует производительность прибора. Однако для потребителя не менее важна и потребляемая мощность.

Интересоваться мощностью, потребляемой прибором, необходимо по двум ключевым причинам. Во-первых, именно по потребляемой мощности рассчитывается расход электроэнергии. Электрический счетчик учитывает всю энергию, которую прибор забирает из сети, а не только ту, что пошла на полезную работу. Следовательно, чем выше потребляемая мощность, тем больше будут расходы на электроэнергию. Во-вторых, потребляемая мощность определяет нагрузку на электрическую сеть. Каждая розетка и участок проводки в доме рассчитаны на определенный максимальный ток, который напрямую связан с мощностью подключаемых устройств. Превышение этой нагрузки может привести к срабатыванию защитных автоматов, а в худшем случае — к перегреву проводов и риску пожара. Поэтому знание потребляемой мощности необходимо для безопасной эксплуатации электроприборов.

Различие между этими двумя видами мощности заключается в следующем:

Потребляемая мощность ($P_{потр}$) — это полная электрическая мощность, которую прибор получает из электрической сети для своей работы. Это произведение напряжения сети $U$ на силу тока $I$ в цепи: $P_{потр} = U \cdot I$.

Полезная мощность ($P_{полезн}$) — это та часть потребляемой мощности, которая преобразуется непосредственно в полезную работу, ради которой прибор используется. Например, для дрели — это механическая мощность вращения сверла, для пылесоса — мощность, затрачиваемая на создание потока воздуха, для светильника — мощность светового излучения.

Потребляемая мощность всегда больше полезной, так как ни один реальный механизм не может преобразовать энергию из одной формы в другую без потерь. Разница между потребляемой и полезной мощностью — это мощность потерь ($P_{потерь}$). Эти потери происходят в основном за счет выделения тепла при прохождении тока по обмоткам двигателя (согласно закону Джоуля — Ленца), а также из-за трения в движущихся частях, вибрации и шума. Таким образом, всегда справедливо соотношение:

$P_{потр} = P_{полезн} + P_{потерь}$

Эффективность работы прибора характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД), который обозначается греческой буквой $\eta$ (эта). Он представляет собой отношение полезной мощности к потребляемой:

$\eta = \frac{P_{полезн}}{P_{потр}}$

Поскольку $P_{потерь} > 0$, КПД любого реального устройства всегда меньше 1 (или 100%).

Ответ: Интересоваться потребляемой мощностью нужно потому, что именно она определяет как стоимость эксплуатации прибора (счета за электроэнергию), так и нагрузку на домашнюю электросеть, что является вопросом безопасности. Полезная и потребляемая мощности различаются на величину мощности потерь, которые неизбежны при преобразовании электрической энергии в полезную работу (например, механическую) из-за несовершенства технологий. Потребляемая мощность всегда больше полезной, а их соотношение, называемое КПД, характеризует энергоэффективность прибора.