Лабораторная работа №7, страница 286 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Лабораторная работа № 7.

Измерение работы и мощности электрического тока

Цель работы: определить мощность лампы с использованием амперметра и вольтметра. Рассчитать работу тока в лампе, определить стоимость затраченной электрической энергии по действующему тарифу.

Оборудование: источник тока, ключ, соединительные провода, лампа на подставке, амперметр, вольтметр.

Задание 1. Определение мощности лампы.

Указания к работе

1. Соберите электрическую цепь, схема которой изображена на рисунке 10.

2. Замкните ключ, снимите показания амперметра и вольтметра. Занесите результаты в таблицу:

3. Запишите в таблицу номинальные значения силы тока и напряжения, указанные на цоколе лампы.

4. Рассчитайте значение мощности по результатам опыта и по номинальным значениям силы тока и напряжения: $P=UI;$ $P_н=U_нI_н$.

5. Сделайте вывод.

Рис. 10. Схема подключения амперметра и вольтметра

Задание 2. Определение работы электрического тока, стоимости затраченной энергии.

Указания к работе

1. Рассчитайте работу электрического тока в единицах СИ за 1 час, 1 сутки и 1 месяц, используя формулу расчета работы тока: $A=Pt$. Результаты внесите в таблицу.

2. Выразите полученный результат в кВт·ч

3. По действующему тарифу рассчитайте стоимость электроэнергии: $C_м = A \cdot T$.

4. Определите стоимость электроэнергии, потраченную на бесперебойную работу гирлянды из 40 ламп в течение месяца.

5. Проанализируйте расчеты, сделайте вывод.

Задание 1. Определение мощности лампы.

Поскольку лабораторная работа выполняется в теоретическом формате, мы примем условные значения, которые могли быть получены в ходе реального эксперимента. Допустим, мы используем лампу, рассчитанную на напряжение 3,5 В и ток 0,25 А. Приборы показали следующие значения:

• Напряжение по вольтметру: $U = 3.4$ В
• Сила тока по амперметру: $I = 0.24$ А

Номинальные значения, указанные на цоколе лампы:

• Номинальное напряжение: $U_н = 3.5$ В
• Номинальная сила тока: $I_н = 0.25$ А

4. Рассчитаем значение мощности по результатам опыта и по номинальным значениям.

Мощность по результатам эксперимента рассчитывается по формуле $P = UI$:

$P = 3.4 \, В \cdot 0.24 \, А = 0.816$ Вт

Номинальная мощность рассчитывается по формуле $P_н = U_н I_н$:

$P_н = 3.5 \, В \cdot 0.25 \, А = 0.875$ Вт

Занесем все данные в таблицу:

5. Вывод: В ходе работы была определена мощность лампы. Экспериментальное значение мощности ($P = 0.816$ Вт) оказалось близко к номинальному ($P_н = 0.875$ Вт), но немного меньше. Это расхождение можно объяснить тем, что напряжение, поданное на лампу в ходе эксперимента ($3.4$ В), было ниже номинального ($3.5$ В), а также возможными погрешностями измерений.

Ответ: Экспериментально измеренная мощность лампы составила $P = 0.816$ Вт, а номинальная мощность $P_н = 0.875$ Вт.

Задание 2. Определение работы электрического тока, стоимости затраченной энергии.

Для расчетов будем использовать мощность, полученную в ходе эксперимента: $P = 0.816$ Вт. Примем условный тариф на электроэнергию $T = 20$ тенге/кВт·ч.

Дано:

$P = 0.816$ Вт

$t_1 = 1$ час

$t_2 = 1$ сутки

$t_3 = 1$ месяц (примем 30 суток)

$T = 20$ тенге/кВт·ч

$N = 40$ ламп

Перевод в СИ:

$P = 0.816$ Вт

$t_1 = 1 \cdot 3600 \, с = 3600 \, с$

$t_2 = 1 \cdot 24 \cdot 3600 \, с = 86400 \, с$

$t_3 = 30 \cdot 24 \cdot 3600 \, с = 2592000 \, с$

Найти:

Работу $A$ за $t_1, t_2, t_3$ в Дж и кВт·ч.

Стоимость $Ст$ за $t_1, t_2, t_3$ для одной лампы.

Стоимость $Ст_{гирл}$ за работу гирлянды из 40 ламп в течение месяца.

Решение:

1. Рассчитаем работу электрического тока по формуле $A = P \cdot t$. Для расчетов в кВт·ч переведем мощность в кВт: $P = 0.816$ Вт $= 0.000816$ кВт.

За 1 час:

В джоулях: $A_1 = 0.816 \, Вт \cdot 3600 \, с = 2937.6$ Дж.

В киловатт-часах: $A_1 = 0.000816 \, кВт \cdot 1 \, ч = 0.000816$ кВт·ч.

За 1 сутки (24 часа):

В джоулях: $A_2 = 0.816 \, Вт \cdot 86400 \, с = 70502.4$ Дж.

В киловатт-часах: $A_2 = 0.000816 \, кВт \cdot 24 \, ч = 0.019584$ кВт·ч.

За 1 месяц (720 часов):

В джоулях: $A_3 = 0.816 \, Вт \cdot 2592000 \, с = 2115072$ Дж.

В киловатт-часах: $A_3 = 0.000816 \, кВт \cdot 720 \, ч = 0.58752$ кВт·ч.

3. Рассчитаем стоимость электроэнергии по формуле $Ст = A \cdot T$, где работа $A$ выражена в кВт·ч.

$Ст_1 = 0.000816 \, кВт·ч \cdot 20 \, \frac{тенге}{кВт·ч} \approx 0.016$ тенге.

$Ст_2 = 0.019584 \, кВт·ч \cdot 20 \, \frac{тенге}{кВт·ч} \approx 0.39$ тенге.

$Ст_3 = 0.58752 \, кВт·ч \cdot 20 \, \frac{тенге}{кВт·ч} \approx 11.75$ тенге.

Заполним таблицы:

4. Определим стоимость электроэнергии для гирлянды из 40 ламп в течение месяца.

Работа, совершаемая гирляндой за месяц: $A_{гирл} = A_3 \cdot N = 0.58752 \, кВт·ч \cdot 40 = 23.5008$ кВт·ч.

Стоимость работы гирлянды за месяц: $Ст_{гирл} = A_{гирл} \cdot T = 23.5008 \, кВт·ч \cdot 20 \, \frac{тенге}{кВт·ч} \approx 470.02$ тенге.

5. Вывод: Расчеты показывают, что работа даже одного маломощного потребителя, такого как лампочка, в течение длительного времени приводит к заметному расходу электроэнергии. Стоимость работы гирлянды из 40 таких ламп в течение месяца составит около 470 тенге. Это подчеркивает важность осознанного потребления электроэнергии и использования энергосберегающих технологий для снижения затрат и нагрузки на окружающую среду.

Ответ: Стоимость электроэнергии, потраченной на бесперебойную работу гирлянды из 40 ламп в течение месяца, составляет примерно 470.02 тенге.