Номер 11, страница 255 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Домашние экспериментальные задания - номер 11, страница 255.

Условие.

Задание 11

Измерение работы и мощности тока в квартире

Цель: научиться считывать показания счётчика электроэнергии.

Порядок выполнения

1. Рассмотрите счётчик электроэнергии в квартире.

2. Запишите показания счётчика два раза — ровно через сутки. Вычислите электроэнергию в $кВт \cdot ч$, использованную за сутки.

3. Вычислите стоимость электроэнергии, использованной за сутки, по действующему тарифу.

4. Включите все лампочки в квартире и сосчитайте число оборотов диска счётчика за 5 мин.

5. Оставьте включённой только одну лампочку в квартире и опять сосчитайте число оборотов диска за 5 мин. Во сколько раз уменьшилась мощность включённых в сеть электроприборов во втором случае?

Решение.

Это задание представляет собой практическую (лабораторную) работу, и его выполнение требует реальных измерений с использованием вашего домашнего электросчетчика. Поскольку у меня нет возможности провести эти измерения, я приведу развернутое решение с использованием примерных (условных) данных, чтобы продемонстрировать ход вычислений.

1. Рассмотрите счётчик электроэнергии в квартире.

При осмотре счетчика необходимо найти его основную характеристику — передаточное (или постоянное) число $\text{C}$. Оно показывает, сколько оборотов совершает диск счетчика (или сколько импульсов выдает электронный счетчик) на 1 кВт·ч потребленной энергии. Эта информация обычно указана на лицевой панели прибора. Например, "1 кВт·ч = 600 об" или "600 rev/kWh". Для нашего примера примем, что мы используем индукционный счетчик с передаточным числом $C = 600 \ \mathrm{об /кВт \cdot ч}$.

Ответ: В примере используется счетчик с передаточным числом $C = 600 \ \mathrm{об /кВт \cdot ч}$.

2. Запишите показания счётчика два раза — ровно через сутки. Вычислите электроэнергию в кВт·ч, использованную за сутки.

Дано:

Начальное показание счётчика: $П_1 = 25483,2 \ \mathrm{кВт \cdot ч}$
Конечное показание счётчика (через 24 часа): $П_2 = 25490,7 \ \mathrm{кВт \cdot ч}$

Найти:

Потребленная электроэнергия за сутки $\text{A}$.

Решение:

Потребленная электроэнергия (работа тока) за определенный период времени равна разности показаний счетчика в конце и в начале этого периода.
$A = П_2 - П_1$
Подставим наши условные значения:
$A = 25490,7 \ \mathrm{кВт \cdot ч} - 25483,2 \ \mathrm{кВт \cdot ч}= 7,5 \ \mathrm{кВт \cdot ч}$

Ответ: За сутки было использовано $7,5 \ \mathrm{кВт \cdot ч}$ электроэнергии.

3. Вычислите стоимость электроэнергии, использованной за сутки, по действующему тарифу.

Дано:

Потребленная электроэнергия: $A = 7,5 \ \mathrm{кВт \cdot ч}$
Действующий тариф (условное значение): $T = 5,66 \ \mathrm{руб/кВт \cdot ч} $

Найти:

Стоимость электроэнергии $\text{S}$.

Решение:

Стоимость потребленной электроэнергии рассчитывается как произведение количества потребленной энергии на тариф.
$S = A \cdot T$
Подставим наши значения:
$S = 7,5 \ \mathrm{кВт \cdot ч} \cdot 5,66 \ \mathrm{руб/кВт \cdot ч} = 42,45 \text{ руб}$

Ответ: Стоимость электроэнергии, использованной за сутки, составляет $42,45 \text{ руб}$.

4. Включите все лампочки в квартире и сосчитайте число оборотов диска счётчика за 5 мин.

Этот пункт является чисто экспериментальным. Результат зависит от количества и мощности лампочек в вашей квартире. Предположим, что мы провели измерение и за 5 минут диск счетчика совершил $N_1 = 20$ оборотов.

Ответ: Число оборотов диска при всех включенных лампочках за 5 минут составило $N_1 = 20$.

5. Оставьте включённой только одну лампочку в квартире и опять сосчитайте число оборотов диска за 5 мин. Во сколько раз уменьшилась мощность включённых в сеть электроприборов во втором случае?

Дано:

Число оборотов за 5 мин (все лампочки): $N_1 = 20$
Число оборотов за 5 мин (одна лампочка): $N_2 = 4$ (условный результат измерения)
Время измерения в обоих случаях одинаковое: $t = 5 \text{ мин}$
Передаточное число счетчика: $C = 600 \ \mathrm{об /кВт \cdot ч}$

Найти:

Отношение мощностей $\frac{P_1}{P_2}$.

Решение:

Мощность электрического тока $\text{P}$ связана с работой тока $\text{A}$ (потребленной энергией) и временем $\text{t}$ формулой $P = \frac{A}{t}$.
Работа тока $\text{A}$ определяется по показаниям счетчика. Она прямо пропорциональна числу оборотов диска $\text{N}$: $A = \frac{N}{C}$.
Таким образом, мы можем выразить мощность через число оборотов диска:
$P = \frac{N/C}{t} = \frac{N}{C \cdot t}$
Поскольку измерения в первом ($P_1, N_1$) и втором ($P_2, N_2$) случаях проводились за одинаковое время $\text{t}$, а передаточное число счетчика $\text{C}$ — это константа, то мощность $\text{P}$ прямо пропорциональна числу оборотов $\text{N}$ за одно и то же время ($P \propto N$).
Следовательно, чтобы найти, во сколько раз уменьшилась мощность, нужно найти отношение числа оборотов диска в первом и втором случаях:
$\frac{P_1}{P_2} = \frac{N_1 / (C \cdot t)}{N_2 / (C \cdot t)} = \frac{N_1}{N_2}$
Подставим наши экспериментальные данные:
$\frac{P_1}{P_2} = \frac{20}{4} = 5$

Ответ: Мощность включённых в сеть электроприборов уменьшилась в 5 раз.