Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
У цій статті я поясню, що таке робота електричного струму, які одиниці виміру для неї використовуються і які важливі формули необхідно знати.
Що таке робота електричного струму?
Давайте розглянемо звичайну батарейку. По суті, батарейка перетворює хімічну енергію на електричну енергію електронів. Якщо тепер підключити її до електричного ланцюга, то електрони можуть виконувати роботу, використовуючи свою електричну енергію, наприклад, запалювати лампочку.
Якщо ви хочете дізнатися, скільки електричної енергії було перетворено на інший вид енергії, то вам потрібно розрахувати роботу електричного струму.
Визначення поняття «електрична робота» та її одиниці виміру.
Робота електричного струму [A] дозволяє визначити, скільки електричної енергії було або може бути перетворено на інші види енергії.
Коли ви розраховуєте роботу електричного струму, ви знаєте, скільки електричної енергії було перетворено на інші форми енергії. А які інші форми енергії можуть бути - це залежить від ситуації (кілька прикладів у списку нижче):
- Ваш тостер перетворює електричну енергію на теплову;
- Коли ви включаєте лампочку, електрична енергія перетворюється на світлову;
- Електродвигун перетворює електричну енергію на механічну.
Одиницею виміру роботи електричного струму в СІ є Джоуль [Дж], також часто використовується як одиниця виміру Ватт-секунда [Вт·с]. Один джоуль завжди відповідає одній ват-секунді. Тобто 1 Дж=1 Вт · с .
Іншою важливою одиницею вимірювання є кіловат-година [кВт·год]. Одна кіловат-година дорівнює 3 600 000 ват-секунд або джоулів.
1 кВт·год=1103Вт·ч=11033600 Вт·с=3, 6106Вт·с=3,6106 Дж.
Корисний факт: а ви знали, що саме електричну роботу вимірюють електролічильники встановлені в наших будинках та квартирах! Електролічильники вимірюють роботу електричного струму в кВт·год.
За якою формулою обчислюється робота електричного струму?
Якщо ви на якійсь ділянці електричного ланцюга під дією електричної напруги U привели в рух заряд q, то ви можете розрахувати електричну роботу A як напругу U, прикладену на кінцях цієї ділянки ланцюга, помножену на електричний заряд q, який пройшов ним, тобто: A=Uq .
Знаючи, що електричний заряд, що пройшов ділянкою ланцюга, можна визначити, вимірявши силу струму та час його проходження: q=It.Тоді електричну роботу A [Дж] можна визначити як напругу U [В], помножену на силу струму I [А] і помножену на час t [с], тобто: A=UIq .
Робота електричного струму на ділянці ланцюга дорівнює добутку напруги на кінцях цієї ділянки на силу струму і на час, протягом якого відбувалася робота.
Тільки нижче у статті ми розберемо два практичні приклади, які покажуть застосування даних формул. Однак перед цим ми коротко розглянемо ще кілька важливих формул.
Примітка: Ви обов'язково повинні запам'ятати перші дві формули. Наступні формули менш важливі, але можуть бути корисні для вас при вирішенні тих чи інших завдань.
Інші формули для визначення роботи електричного струму.
Закон Ома для ділянки ланцюга пов'язує напругу U та струм I. Це дозволяє нам розрахувати електричну роботу A іншим способом.
Отже, згідно із законом Ома, U=IR або I=U / R , де R - це електричний опір.
Тоді ви можете підставити ці формули A=UIt. У результаті вийдуть інші формули для роботи електричного струму:
- A=I2Rt ;
- A=(U2t ) / R .
Приклади задач
Приклад 1.
У вас є батарея, що подає постійну напругу 12 В та струм 2,3 А. Ви використовуєте цю батарею для освітлення лампочки протягом 1 години. Тепер ви хочете знати, яка робота електричного струму була виконана.
Ми знаємо формулу для визначення роботи електричного струму: A=UIq, тоді отримуємо:
A=12 В2,3 А1 год=27,6 Вт · год .
Щоб дати вам уявлення про одиниці виміру, давайте переведемо результат у ват-секунди та джоулі
27,6 Вт·год=27,63600 Вт·с=99360 Вт·с=99360 Дж.
Приклад 2.
У вас є батарейка з напругою 5 В. Ця батарейка здійснює електричну роботу в 1010-2 Вт·с. Нам потрібно розрахувати кількість електричного заряду q, переміщеного між полюсами батареї.
Ми знаємо формулу для визначення роботи електричного струму: A=Uq, тоді q=A / U. Підставляючи значення у формулу отримуємо:
q=1010-2 Вт·с / 5 В=0,02 Кл.