Сила и мощность тока в чем разница

Мощность и сила тока формула

Действие всех узнаваемых электрических устройств происходит за счет электроэнергии. В итоге этого мы получаем свет, тепло, звук, механическое движение, другими словами различные виды энергии. В этой статье мы разглядим и изучим такое физическое понятия, как мощность электрического тока.

Формулы мощности тока

Под мощностью тока так же, как и в механике, понимают работу, которая осуществляется за единицу времени. Высчитать мощность, зная работу, которую делает электрический ток за некоторый промежуток времени, поможет физическая формула.

Ток, напряжение, мощность в электростатике связаны равенством, которое можно вывести из формулы A = UIt. По ней определяют работу, которую делает электрический ток:

P = A/t = UIt/t = UI
Таким макаром, формула мощности неизменного тока на любом участке цепи выражается как произведение силы тока на напряжение между концами участка.

Единицы измерения мощности

1 Вт (ватт) — мощность тока в 1 А (ампер) в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В (вольт).

Устройство для измерения мощности электрического тока именуется ваттметр. Также формула мощности тока позволяет определять мощность при помощи вольтметра и амперметра.

Внесистемная единица мощности — кВт (киловатт), ГВт (гигаватт), мВт (милливатт) и др. С этим связаны и некоторые внесистемные единицы измерения работы, которые нередко применяют в быту, к примеру (киловатт·час). Так как 1кВт = 10 3 Вт, а 1ч = 3600с, то

Закон Ома и мощность

Используя закон Ома, формула мощности тока P = UI записывается в таком виде:

P = UI = U 2 /R = I 2 /R
Итак, мощность, выделяемая на проводниках, прямо пропорциональна силе тока, протекающей через проводник, и напряжению на его концах.

Фактическая и номинальная мощность

При измерении мощности в потребителе формула мощности тока позволяет найти ее фактическую величину, другими словами ту, которая реально выделяется на этот момент времени на потребителе.

В паспортах разных электрических устройств также отмечают значение мощности. Ее именуют номинальной. В паспорте электрического устройства обычно указывают не только лишь номинальную мощность, но и напряжение, на которое он рассчитан. Но напряжение в сети может мало отличаться от обозначенного в паспорте, к примеру, возрастать. С повышением напряжения возрастает и сила тока в сети, а поэтому, и мощность тока в потребителе. Другими словами значение фактической и номинальной мощности устройства могут отличаться. Наибольшая фактическая мощность электрического устройства больше номинальной. Это изготовлено с целью предотвращения выхода устройства из строя при малозначительных конфигурациях напряжения в сети.

Если цепь состоит из нескольких потребителей, то, рассчитывая их фактическую мощность, следует держать в голове, что при любом соединении потребителей общая мощность во всей цепи равна сумме мощностей отдельных потребителей.

Коэффициент полезного деяния электрического устройства

Как понятно, безупречных машин и устройств не существует (другими словами таких, которые бы на сто процентов превращали один вид энергии в другой либо генерировали бы энергию). Во время работы устройства непременно часть затраченной энергии уходит на преодоление ненужных сил сопротивления либо просто «рассеивается» в окружающую среду. Таким макаром, только часть затраченной нами энергии уходит на выполнение полезной работы, для выполнения которой и было сотворено устройство.

Физическая величина, которая указывает, какая часть полезной работы в затраченной, именуется коэффициентом полезного деяния (дальше КПД).

Другими словами, КПД указывает, как отлично применяется затраченная работа при ее выполнении, к примеру, электрическим устройством.

КПД (обозначается греческой буковкой η ("эта")) — физическая величина, которая охарактеризовывает эффективность электрического устройства и указывает, какая часть полезной работы в затраченной.

КПД определяется (как и в механике) по формуле:

Если известна мощность электрического тока, формулы для определения ККД будут смотреться так:

До того как определять КПД некоторого устройства, нужно найти, что является полезной работой (зачем сотворено устройство), и что является затраченной работой (работа осуществляется либо какая энергия затрачивается для выполнения полезной работы).

Задачка

Рядовая электрическая лампа имеет мощность 60 Вт и рабочее напряжение 220 В. Какую работу делает электрический ток в лампе, и сколько вы платить за электроэнергию в течение месяца, при тарифе Т = 28 рублей, используя лампу 3 часа каждый денек?
Какая сила тока в лампе и сопротивление ее спирали в рабочем состоянии?

1. Для решения данной задачи:
а) вычисляем время работы лампы в течение месяца;
б) вычисляем работу силы тока в лампе;
в) вычисляем плату в месяц по тарифу 28 рублей;
г) вычисляем силу тока в лампе;
д) вычисляем сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии.

2. Работу силы тока рассчитываем по формуле:

Силу тока в лампе поможет вычислить формула мощности тока:

Сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии из закона Ома равно:

t = 30 дней · 3 ч = 90 ч;
А = 60·90 = 5400 Вт·ч = 5,4 кВт·ч;
I = 60/220 = 0,3 А;
R = 220/0,3 = 733 Ом;
В = 5,4 кВт·ч·28 к / кВт ч = 151 руб.

Работа и мощность тока: как мы платим за электроэнергию?

У каждого в доме есть счетчик, по свидетельствам которого мы каждый месяц платим за электричество, оплачиваем какое-то количество киловатт-часов. Что все-таки такое эти киловатт-часы? За что непосредственно платим? Разберемся

Мы используем электричество с определенными целями. Электрический ток делает какую-то работу, вследствие этого и работают наши электроприборы. Что все-таки такое – работа электрического тока? Понятно, что работа тока по перемещению электрического заряда на некотором отрезке цепи равна численно напряжению на этом участке. Если же заряд будет отличаться, к примеру, в огромную сторону, то и работа, соответственно, будет совершена большая.

Работу, которую электрическое поле совершает над свободными зарядами в проводнике именуют работой тока

Работа электрического тока охарактеризовывает процесс перевоплощения энергии 1-го вида (энергии электрического поля) в энергию другого вида (внутреннюю энергию тел, в механическую). Рабо та тока на участке цепи: формула

где A — работа, U- напряжение, I — сила тока,
Измеряется работа тока в джоулях (1 Дж).

1 Дж = 1 В * 1 А * 1 с. Другими словами, дабы измерить работу, которую сделал ток, нам необходимы три устройства: амперметр , вольтметр и часы. Счетчики электроэнергии, которые стоят в квартирах, вроде бы соединяют внутри себя все эти перечисленные выше приборы в одном. Они

определяют работу, совершенную током. Работа тока в нашей квартире – это энергия, которую он изр
асходовал на всех включенных в сеть квартиры устройствах. Это и есть то, за
что мы платим. Но, мы платим не за джоули, а за киловатт-часы.

Мощность электрического тока

Мощность тока – это работа тока, совершенная в единицу времени. Другими словами, мощность можно отыскать, разделив работу на время. А работа, как мы уже знаем – это произведение силы тока на напряжение и на время. Таким макаром, время сократится, и мы получим произведение силы тока на напряжение.

где P — мощность тока. Мощность измеряется в ваттах (1 Вт). Используют кратные величины – киловатты, мегаватты.

Работа и мощность электрического тока связаны теснейшим образом. Практически, работа – это мощность тока в каждый момент времени, взятая за определенный промежуток времени. Вот поэтому счетчики в

квартирах определяют работу тока не в джоулях, а в киловатт-часах. Просто величина мощности в 1 ватт – это очень маленькая мощность, и если б мы платили за ватты-в-секунду, мы бы оплачивали 10-ки и сотки тыщ таких единиц. Для упрощения расчетов и приняли единицу «киловатт-час».

Электрический ток: формула

Электрический ток является физическим процессом. Если гласить упрощенно, то это упорядоченное движение заряженных частиц. Его протекание можно измерить и соответственно выразить в символьном и цифровом виде. Формула электрического тока, представляет собой выражение высококачественных и количественных характеристик через сопротивление проводника, напряжение либо разность потенциалов, также через его силу. Так как хоть какое перемещение чего-либо, предполагает под собой совершение работы, то дополнительно можно вести разговор об электричестве используя формулу мощности электрического тока.

Главные понятия и формулы характеризующие электрический ток

Количественным параметром электрического тока является его сила, представляющая собой скалярную величину и выражающуюся в отношении заряда (принято обозначать буковкой q) к периоду времени (t), за которое он пересекает сечение проводника. Поэтому, формула электрического тока, а если гласить верно его сила, будет смотреться следующим образом — I=q/t. Измеряется данный параметр в амперах. Так как скалярные величины являются действительными числами и определяются только значением, сила тока не может иметь отрицательный символ. С учетом того, что величина заряда не является неизменным параметром для различных электрических цепей, было введено понятие – плотность электрического тока (j), формула которой смотрятся так – j=I/S, где S – площадь, пересекаемая зарядами. Поэтому, при увеличении силы тока и уменьшении поперечного сечения проводника плотность тока растет и напротив. Как отмечалось выше, необходимыми параметрами электричества, точнее электрической цепи являются напряжение в ней и сопротивление проводящих ток частей.

Формула выражения силы электрического тока через сопротивление и напряжение

В отличие от базовых исследовательских работ, в базе которых лежат теоретические выкладки данная зависимость была выведена практическим методом. Создателем открытия является физик Ом, в честь которого закон и получил свое имя. По результатам собственных опытов и тестов Ом сделал вывод что сила тока (I) впрямую находится в зависимости от величины напряжения (U)и имеет оборотную зависимость от сопротивления (R) частей и деталей, включенных в электрическую цепь. Эту связь можно представить в виде – I=U/R. Методом легких преобразований, формулы сопротивления и напряжения, выраженные через силу тока, будут смотреться следующим образом – R=U/I и U=IxR, соответственно.

Формула силы электрического тока

Сопротивление электрического тока: формула

Формула напряжения электрического тока

Работа и мощность электрического тока

Формула мощности (Р) электрического тока впрямую находится в зависимости от его работы (А). Под работой тока предполагается преобразование электроэнергии в механический, термический, световой либо другой ее вид. Величина данного процесса впрямую находится в зависимости от времени его протекания, силы тока и напряжения в сети. Это можно выразить следующей формулой – А=IxUxt. Произведение (IxU) является ничем другим как мощностью. Поэтому, чем выше напряжение либо сила тока в сети, тем огромную мощность имеет электрический ток и огромную работу он может совершить за единицу времени. Формула мощности электрического тока имеет следующий вид – Р=А/t либо Р=IxU.

Работа электрического тока формула

Формула мощности электрического тока

Потому, если нужно вычислить, какую работу производит ток, протекая по цепи в течение определенного времени, нужно помножить мощность на временной промежуток, выраженный в секундах. Разглядим использование формул расчета работы и мощности электрического тока на примере электрического мотора, присоединенного к сети 220 В, а сила тока, измеренная амперметром для этого участка, составила 10А.

Р (мощность мотора) = 10А (сила тока) х 220В (напряжение в сети) = 2200 Вт = 2,2 кВт.

Зная данный показатель, также реальное либо предполагаемое время функционирования электродвигателя можно найти какую работу он совершит за этот отрезок времени либо другим словами сколько будет потрачено электроэнергии. Если мотор был включен, к примеру, 1 час, то можно отыскать разыскиваемое значение.

А (работа, совершенная движком) = 2,2 кВт (мощность) х 1 (время работы в часах) = 2,2 кВт ч. Конкретно этот показатель будет отражен на приборе учета расхода электроэнергии.

Исходя из того, что электрический ток является физическим процессом, то какой-нибудь его неведомый параметр можно найти, зная его другие свойства. Приведем более распространенные формулы для определения черт электрической цепи используемые в электротехнике.

Напряжение либо разность потенциалов

Сила электрического тока

Сопротивление

Мощность

В заключение отметим, что приведенная информация справедлива для цепей с неизменным электрическим током. Формулы, используемые для расчета черт переменного тока, будут отличаться за счет введения дополнительных переменных и черт характерных данному типу электричества.

Понятие силы тока, мощности, напряжения

Напряжение – это отношение работы, выполненной электрическим полем для перенесения заряда, к значению переносимого заряда на полосе цепи. Этот параметр выражает работу, проделанную полем для передачи заряда между двумя точками. Единицей измерения является Вольт.

Можно провести аналогию описываемых параметров “силы”, “мощности” и “напряжения” с течением воды, где число ампер (сила тока) – это объем воды, пробегающей за единицу времени (обусловливается расходованием электричества, иными словами зависит от того, насколько сильно открыт кран), количество ватт (мощность) – это, к примеру, действие по приведению в движение лопастей турбины (давление перемноженное на силу тока), а значение вольт (напряжение) – это напор воды в трубопроводе. Стало быть, на блоке питания принципиальной является мощность, то есть, выдержит ли прибор, на батарейке – напряжение, потянет ли пользователь. На устройствах для электросети с установленным напряжением (220 вольт у нас) максимум силы тока, при перемножении этого показателя на значение напряжения, параллельно является и максимумом мощности.

Как же вычислить мощность с помощью величины напряжения и силы тока?

«Мощность» = «Сила тока» (Амперы) умножить на «Напряжение» (Ватты).

Как провести расчет силы тока по мощности и напряжению?

Исходя из предыдущей формулы, можем найти значение силы тока:

«Сила тока» = «Мощность» (Вольт-ампер) разделить на «Напряжение» (Ватты).

Существует еще пара значимых факторов, ежели речь идет об электричестве:

— Типичные розетки предусмотрены для силы тока числом 16 ампер. Так, как напряжение в электросети 220 вольт, значит, граничная мощность равна: 16 ампер умножить на 220 вольт = 3520 ватт (3,52 киловатт).
— В производстве розеток, в основном, используют 16-амперные автоматы. Из этого следует, что, когда на линии электропередачи с 16-амперным автоматом сила тока превысит 16 ампер (либо мощность возрастет свыше 3,52 киловатт), прибор автоматически вырубится.

В частности, если в вашем доме проведена индивидуальная линия для кухонных розеток, то во время подсоединения к данной линии сразу двух электрообогревателей, с мощностью обоих в 2 киловатта, автомат разъединит электрическую цепь.

Главный закон электричества для «чайников»

Данная статья поможет вам начать понимать основы электрики. Главное, что вы должны усвоить – это закон, который связывает между собой силу тока, напряжение в сети и сопротивление энергопотребителя, подключенного к ней.

Сопротивление

Металл, применяемый при изготовлении токопроводящей жилы кабеля или провода, обладает удельным сопротивлением, зависящим от материала. Кроме того, с увеличением длины проводника растет и сопротивление, поскольку электрическому току необходимо преодолеть более значительное «расстояние». Также сопротивление увеличивается, если проводник более тонкий.
Расчет сопротивления осуществляется между точками подключения.

Напряжение

В России напряжение в силовой розетке составляет 230 В, в USB-розетке – 5 В, в аккумуляторе автомобиля – 12 В. В других странах сетевое напряжение может отличаться. Например, в США оно составляет 100-127 В. Увеличение напряжения обеспечивает возможность передавать большее количество энергии.

Напряжение находится, например, между «+» и «-» в обычных батарейках, а также в силовой розетке между входами для вилки.

Сила тока

Когда какое-либо сопротивление подключается к напряжению, возникает новая величина – сила тока. При уменьшении сопротивления сила тока всегда возрастает.

Достигнуть низкого сопротивления не так уж и трудно. С этим поможет справиться проволока небольшой длины. С целью ограничения силы тока используют автоматические выключатели. Они бывают разными, например, на 6, 10, 16 А и т.д.

Мощность

Мощность можно вычислить, умножив силу тока на напряжение. Логично, что при делении мощности на напряжение мы получаем значение силы тока.

На большинстве современных электрический приборов указана потребляемая мощность. О напряжении в бытовых силовых розетках мы уже говорили.

Для примера возьмем обычный электрический чайник. Мощность у выбранной нами модели составляет около 2000 Ватт (2 кВт), а напряжение в розетке – 230 Вольт (0,23 кВ). Делим 2 кВт на 0,23 кВ и получаем силу тока, которая равняется примерно 9 Амперам. Теперь идем в щиток и смотрим, что у нас на розеточные группы установлен автоматический выключатель на 16 Ампер. Это означает, что чайник мы можем включить без проблем. А если вам необходимо включить второй такой чайник (или любой другой прибор с такой же мощностью), то лучше не делать этого одновременно.

Главный закон электрики

Значение силы тока в бытовых приборах будет увеличиваться пропорционально увеличению мощности, указанной на корпусе устройства. При одном и том же напряжении ток будет больше в том приборе, сопротивление которого меньше. Это можно определить с помощью соответствующих измерений.

Провод небольшой длины обладает относительно малым сопротивлением. Если подключить его к силовой розетке, то значение тока, которое пройдет по нему, будет слишком велико.

Стоит помнить, что сопротивление нагревательных приборов резко возрастает из-за нагревания нити накала.

Если мы говорим об индуктивных нагрузках, то здесь возникает реактивное сопротивление.

Мы рассказали вам о главном законе электричества – законе Ома для участка цепи. Понимание данного принципа поможет вам осознать многие процессы, возникающие в электрике.

Характеристики тока.

Электрический ток сейчас используют в каждом здании, зная характеристики тока в электросети дома, следует всегда помнить, что он опасен для жизни.

Электрический ток являет собой эффект направленного движения электрических зарядов (в газах — ионы и электроны, в металлах — электроны), под воздействием электрического поля.

Движение положительных зарядов по полю эквивалентно движению отрицательных зарядов против поля.

Обычно за направление электрического берут направление положительного заряда.

Далее мы рассмотрим такие характеристики тока, как:

• мощность тока;
• напряжение тока;
• сила тока;
• сопротивление тока.

Мощность тока.

Мощностью электрического тока называют отношение произведенной током работы ко времени, в течение которого была выполнена это работа.

Мощность, которую развивает электрический ток на участке цепи, прямо пропорциональна величине тока и напряжению на данном участке. Мощ­ность (элек­три­че­ская и ме­ха­ни­че­ская) из­ме­ря­ет­ся в Ват­тах (Вт).

Мощ­ность тока не за­ви­сит от вре­ме­ни про­те­ка­ния элек­три­че­ско­го тока в цепи, а опре­де­ля­ет­ся как про­из­ве­де­ние на­пря­же­ния на силу тока.

Напряжение тока.

Напряжением электрического тока называется величина, которая показывает, какую работу совершило электрическое поле при перемещении заряда от одной точки до другой. Напряжение при этом в различных участках цепи будет отличаться.

К примеру: напряжение на участке пустого провода будет совсем небольшим, а напряжение на участке с какой-либо нагрузкой будет намного больше, и величина напряжения будет зависеть от величины работы, произведенной током. Измеряют напряжение в вольтах (1 В). Для определения напряжения существует формула: U=A/q, где

• U — напряжение,
• A – работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи.

Сила тока.

Силой тока называют количество заряженных частиц которые протекают через поперечное сечение проводника.

По определению сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Сила электрического тока измеряется прибором, который называется Амперметром. Величина электрического тока (количество переносимого заряда) измеряется в амперах. Для увеличения диапазона обозначений единицы изменения существуют такие приставки кратности как микро — микроампер (мкА), мили – миллиампер (мА). Другие приставки в повседневном обиходе не используются. К примеру: говорят и пишут «десять тысяч ампер», но никогда не говорят и не пишут 10 килоампер. Такие значения в повседневной жизни не используются. То же самое можно сказать про наноампер. Обычно говорят и пишут 1×10-9 Ампер.

Сопротивление тока.

Электрическим сопротивлением называется физическая величина, которая характеризует свойства проводника, препятствующие прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивление тока (часто обозначается буквой R или r) считается сопротивление тока, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника. Под электрическим сопротивлением понимают отношение напряжения на концах проводника к силе тока, текущего по проводнику.

Условия возникновения электрического тока в проводящей среде:

1) присутствие свободных заряженных частиц;

2) если есть электрическое поле (присутствует разность потенциала между двумя точками проводника).

Виды воздействия электрического тока на проводящий материал.

1) химическое — изменение химического состава проводников (происходит в основном в электролитах);

2) тепловое — нагревается материал, по которому течет ток (в сверхпроводниках этот эффект отсутствует);

3) магнитное — появление магнитного поля (происходит у всех проводников).

Главные характеристики тока.

1. Сила тока обозначатся буквой I — она равна количеству электричества Q, проходящему через проводник за время t.

Сила тока определяется амперметром.

2. Напряжение U — равняется разности потенциалов на участке цепи.

Напряжение определяется вольтметром.

3. Сопротивление R проводящего материала.

а) от сечения проводника S, от его длины l и материала (обозначается удельным сопротивлением проводника ρ);

б) от температуры t°С (или Т): R = R0 (1 + αt),

• где R0 – сопротивление проводника при 0°С,
• α – температурный коэффициент сопротивления;

в) для получения различных эффектов, проводники могут соединяться как параллельно, так и последовательно.