Номер 2, страница 179 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 43. Работа и мощность тока. Вопросы - номер 2, страница 179.

Условие.

2. По какой формуле находится мощность тока?

Решение.

1. Как находится работа электрического тока?

Работа электрического тока ($\text{A}$) на определённом участке цепи определяется как произведение электрического напряжения ($\text{U}$) на концах этого участка, силы тока ($\text{I}$), проходящего через него, и времени ($\text{t}$), в течение которого ток совершал работу. Основная формула для расчёта работы тока выглядит следующим образом:

$A = U \cdot I \cdot t$

где:

• $\text{A}$ – работа тока, измеряемая в Джоулях (Дж);

• $\text{U}$ – напряжение, измеряемое в Вольтах (В);

• $\text{I}$ – сила тока, измеряемая в Амперах (А);

• $\text{t}$ – время, измеряемое в секундах (с).

Используя закон Ома для участка цепи ($U = I \cdot R$ или $I = \frac{U}{R}$), можно получить две другие эквивалентные формулы для вычисления работы тока:

1. Если подставить $U = I \cdot R$ в основную формулу:

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

2. Если подставить $I = \frac{U}{R}$ в основную формулу:

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

Эти формулы показывают, что при прохождении тока по проводнику вся работа тока идёт на выделение тепла (закон Джоуля-Ленца).

Ответ: Работа электрического тока находится по формуле $A = U \cdot I \cdot t$, где $\text{U}$ – напряжение, $\text{I}$ – сила тока, $\text{t}$ – время. Эквивалентные формулы: $A = I^2 \cdot R \cdot t$ и $A = \frac{U^2}{R} \cdot t$.

2. По какой формуле находится мощность тока?

Мощность электрического тока ($\text{P}$) – это физическая величина, которая показывает, какую работу совершает электрический ток за единицу времени. Мощность равна отношению работы тока ($\text{A}$) ко времени ($\text{t}$), за которое эта работа была совершена.

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

Подставив в эту формулу выражение для работы тока $A = U \cdot I \cdot t$, получим основную формулу для мощности:

$P = \frac{U \cdot I \cdot t}{t} = U \cdot I$

где:

• $\text{P}$ – мощность, измеряемая в Ваттах (Вт);

• $\text{U}$ – напряжение (В);

• $\text{I}$ – сила тока (А).

Так же, как и для работы, с помощью закона Ома можно получить производные формулы для мощности:

1. Заменив напряжение $\text{U}$ на $I \cdot R$:

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

2. Заменив силу тока $\text{I}$ на $\frac{U}{R}$:

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

Ответ: Мощность тока находится по формуле $P = U \cdot I$. Также можно использовать формулы $P = I^2 \cdot R$ и $P = \frac{U^2}{R}$.

3. С помощью какого прибора измеряют работу тока? Какая единица работы при этом используется?

Для прямого измерения работы (или потребленной энергии) электрического тока используется специальный прибор, который называется счётчик электрической энергии (или электросчётчик).

Хотя в Международной системе единиц (СИ) работа и энергия измеряются в Джоулях (Дж), на практике, особенно в быту и на производстве, для измерения потребленной электроэнергии используется более крупная внесистемная единица — киловатт-час (кВт·ч).

Один киловатт-час — это работа, которую совершает электрический ток при мощности 1 киловатт (1000 Вт) в течение 1 часа (3600 секунд).

Перевод киловатт-часов в Джоули:

$1 \\ \\mathrm{кВт \\cdot ч} = 1000 \text{ Вт} \cdot 3600 \text{ с} = 3 600 000 \text{ Дж} = 3,6 \text{ МДж}$

Ответ: Работу электрического тока измеряют с помощью счётчика электрической энергии. При этом используется единица измерения киловатт-час (кВт·ч).