Elektros srovės darbas Parengė Riešės gimnazijos Ia klasės mokinė Gogaitė Greta Fizikos mokytoja metodininkė Irina Gaidamovič 2015 metai

Turinys Kaip apskaičiuoti elektros srovės darbą Laidininkų įšilimas nuo elektros srovės Elektros srovė atlieka darbą Elektros srovės darbas priklauso nuo prietaisų sujungimo Kilovatvalandė – srovės darbo matavimo vienetas Elektros lempute tekančios srovės galios ir darbo apskaič... Testas Uždavinių sprendimas Kiek kainuoja suvartota elektros energija Literatūra

Kaip apskaičiuoti elektros srovės darbą Kai elektringosios dalelės laidininke juda kryptingai, elektrinis laukas atlieka darbą. Jį įprasta vadinti - srovės darbu. Pratekant grandine krūviui q, elektros srovė atlieka darbą A = Uq. Išmatuoti grandine pratekėjusį krūvį q praktiškai sunku, bet jį galima apskaičiuoti. Reikia išmatuoti elektros srovės stiprį I grandinėje ir jo tekėjimo laiką t: Į lygybę A = Uq vietoj q įrašę It, išvedame elektros srovės darbo formulę:

Kaip apskaičiuoti elektros srovės darbą Elektros srovės darbas grandinės dalyje lygus tos dalies galų įtampai, padaugintai iš srovės stiprio ir jos tekėjimo laiko. Matavimo vienetas: [A] = 1 V · 1 A · 1 s = 1 J. Taigi 1 J = 1 V · A · s.

Kaip apskaičiuoti elektros srovės darbą Praktikoje elektros srovės darbas matuojamas ne ampermetru, voltmetru ir laikrodžiu, o specialiais prietaisais – elektros skaitikliais. Juose sumontuoti visi trys minėti prietaisai.

Laidininkų įšilimas nuo elektros srovės Elektros srovė šildo laidininkus – didina vidinę jų energiją. Įkaitęs laidininkas savo vidinę energiją atiduoda aplink jį esantiems kūnas šilumos perdavimo būdu. Pagal atiduotą šilumos kiekį galima spręsti apie elektros srovės darbą. Remdamiesi energijos tvermės dėsniu: Q = A, arba Q = IUt. Q – šilumos kiekis.

Laidininkų įšilimas nuo elektros srovės Iš Omo dėsnio U = IR. Taigi (1) (1) formulę patogiau taikyti, kai srovė teka keliais nuosekliai sujungtais laidininkais (srovės stipris tokioje grandinėje visur vienodas). Įrašę į (1) formulę Omo dėsniu I = U/R išreikštą I vertę, gauname: (2) (2) formulę patogesnė skaičiuojant, kokį šilumos kiekį išskiria lygiagrečiai sujungti laidininkai (laidininkų įtampa vienoda). (1) ir (2) formulės rodo, kad laidininkė išsiskyrusios šilumos kiekis priklauso nuo laidininko varžos, srovės tekėjimo laiko ir srovės stiprio arba įtampos.

Elektros srovė atlieka darbą Elektros srovės darbą nustatyti nesudėtinga: reikia žinoti elektrinio prietaiso galią ir kiek laiko jis veikia. Taigi, nuolatinės elektros srovės per tam tikrą laiko tarpą atliktas darbas: A=Pt; čia A- elektros srovės darbas (J), P- elektrinė galia (W), t – laikas (s). Galia P=UI. Šią išraišką įrašome į darbo formulę ir gauname: A = IUt. Elektros srovės galia lygi įtampos ir srovės stiprio sandaugai.

Elektros srovės darbas priklauso nuo prietaisų sujungimo Elektriniais prietaisais tekančios srovės darbas priklauso nuo to, kaip jie sujungti. Pavyzdžiui, kai n prietaisų sujungta nuosekliai, elektros srovės atliktas darbas apskaičiuojamas taip: A=(P1 + P2 + …+ Pn)·t =Pn t; Čia – A – elektros srovės darbas (J), P1, P2, Pn -elektrinė galia (W), t – laikas (s).

Elektros srovės darbas priklauso nuo prietaisų sujungimo Jei n elektroninių prietaisų sujungta lygiagrečiai, elektros srovės darbas: A=P1 t1 + P2 t2 +… + Pn tn; čia – A – elektros srovės darbas (J), P1, P2,... , Pn –kiekvieno prietaiso elektrinė galia (W), t – laikas (s). Suvartota elektros energija priklauso nuo pritaiso galios ir nuo to, kaip ilgai jis veikia. Kuo didesnė prietaiso galia ir kuo ilgiau jis yra įjungtas, tuo daugiau elektros energijos suvartoja.

Kilovatvalandė – srovės darbo matavimo vienetas Iš elektros srovės darbo formulės matyti , kad 1 J = 1 V ·1 A ·1 s. Kadangi 1 V · A = 1 W , tai 1 J = 1 W ·1 s. Srovės atlikto darbo matavimo vienetas džaulis lygus vatsekundei. 1 W · s – labai mažas matavimo vienetas, tad elektros srovės darbą patogiai išreikšti vatvalandėmis (W·h) arba kilovatvalandėmis (kW·h ). 1 k W ·h – tai darbas, kurį atlieka elektros srovė, tekanti 1 kW galios prietaisu per 1 valandą.

Kilovatvalandė – srovės darbo matavimo vienetas Labiausiai paplitęs elektros energijos matavimo vienetas yra kilovatvalandė. Jomis matuojama ir mūsų butuose suvartojama elektros energija. Energetikos įmonėms mokama už kilovatvalandes.

Elektros lempute tekančios srovės galios ir darbo apskaičiavimas Darbo tikslas: Išmokti apskaičiuoti elektros lempute elektrinę galia ir elektros srovės atliktą darbą. Priemonės: elementų baterija, jungiklis, jungiamieji laidai, žemos įtampos lempa su stovu, sekundmatis, voltmetras, ampermetras.

Darbo eiga: Sujungiame grandinę, kurią sudaro elektros srovės šaltinis, lempa, ampermetras, voltmetras, jungiklis.

Darbo eiga: 2. Užrašau voltmetro, ampermetro rodmenis. 3. Apskaičiuoju lempute tekančios srovės galią: 4. Apskaičiuoju lemputėje pažymėtą galią:

Darbo eiga: 5. Užrašau sekundmačio rodmenis: 6. Apskaičiuoju lempute pratekėjusios srovės atliktą darbą:

Darbo eiga: 1. Sujungiame grandinę, kurią sudaro elektros srovės šaltinis, lempa, ampermetras, voltmetras, jungiklis. 2. Užrašau voltmetro, ampermetro rodmenis, taip pat srovės tekėjimo laiką.

Darbo eiga: 3. Apskaičiuoju lempute tekančios srovės galią: 4. Apskaičiuoju lemputėje pažymėtą galią: 5. Apskaičiuoju lempute pratekėjusios srovės atliktą darbą:

Rezultatai ir išvados Atlikdami 1 bandymą apskaičiavome lempute tekančios elektros srovės galią P = 0,84 W ir lemputės galią Plem = 0,91 W, lempute pratekėjusios srovės atliktą darbą A = 164,64 J; 2 bandymą - lempute tekančios elektros srovės galią P = 0,216 W ir lemputės galią Plem = 1,05 W, lempute pratekėjusios srovės atliktą darbą A = 25,92 J. Suvartota elektros energija priklauso nuo pritaiso galios ir nuo to, kaip ilgai jis veikia. Kuo didesnė prietaiso galia ir kuo ilgiau jis yra įjungtas, tuo daugiau elektros energijos suvartoja.

Testas

1 klausimas Kokiais vienetais matuojamas elektros srovės darbas? A. Amperais. B. Vatais. C. Voltais. D. Džauliais.

2 klausimas Pagal kurią formulę apskaičiuojamas elektros srovės darbas? A. B. C. D.

3 klausimas Kuri formulė neteisinga? A. B. C. D.

4 klausimas Kuris prietaisas matuoja elektros srovės darbą? A. Ampermetras. B. Voltmetras. C. Vatmetras. D. Elektros skaitiklis.

5 klausimas 5 MWh išreiškite SI sistemos matavimo vienetais. A. B. C. D.

6 klausimas Kokio stiprio srovė lempoje per 10 min atliko 7,2 kJ darbą, kai lempos įtampa 24 V? A. 30 A. B. 2 A. C. 0,5 A. D. 0,03 A.

7 klausimas 300 W galios elektrinis plaukų džiovintuvas įjungiamas į 220 V įtampos tinklą. Kiek elektros energijos veikiantis plaukų džiovintuvas sunaudoja per 1 s? A. 300 W. B. 300 J. C. 66 kJ. D. 1,36 J.

8 klausimas Kiek džaulių turi viena kilovatvalandė (1 kWh)? A. 2,8·10-7 J. B. 3,6·10-6 J. C. 1 J. D. 3,6·106 J.

9 klausimas Kiek šilumos išsiskirs 4 Ω varžos laidininke per 2 s, jei jo galų įtampa 5 V? A. 200 J. B. 40 J. C. 12,5 J. D. 6,4 J.

10 klausimas Kuri lygybė neteisinga? A. 2 Ws = 2000 J. B. 5 V·A·s = 5 J. C. 1Wh = 3600 J. D. 2 kWh = 72 ·105 J.

Testo atsakymai D. B. C. A.

Uždavinių sprendimas

1 uždavinys Kai įtampa 4 V, elektros lempute teka 300 mA srovė. Kokį darbą atlieka elektros srovė per 5 min? Duota: Ats.: 360 J.

2 uždavinys Esant 12 V įtampai, elektros srovė per 10 min atliko 7,2 kJ darbą. Apskaičiuokite: a) srovės stiprį; b) pratekėjusį elektros krūvį. Duota: Ats.: 1 A, 600 C.

3 uždavinys Srovės stipris elektros variklio grandinėje 5 A, jo gnybtų įtampa 220 V, variklio naudingumo koeficientas 80%. Kokį darbą šis variklis atlieka per 1 h? Duota: Ats.: 3,2 MJ.

4 uždavinys Plaukų džiovintuvo elektrinė galia yra 600 W, laidynės – 1,2 kW. Palyginkite, kuriuo atveju srovės atliktas darbas didesnis, jei abu elektriniai prietaisai veikia vienodą laiko tarpą? Duota: Ats.: laidynės srovės atliktas darbas yra 2 kartus didesnis nei plaukų džiovintuvo.

Kiek kainuoja suvartota elektros energija Apskaičiuokime, kiek sumokėsime už per tam tikrą laikotarpį suvartotą elektros energiją. Turime dviejų laiko zonų skaitiklį. Naktinio, šeštadieninio ir sekmadieninio skaitiklio parodymai 2015-02-01 2015-03-10

Kiek kainuoja suvartota elektros energija Naktinio, šeštadieninio ir sekmadieninio skaitiklio parodymai: 2015-02-01 datai – A1 = 11688 kWh 2015-03-10 datai –A2 = 11992 kWh Per ši laikotarpį suvartojome: A = A2 - A1 = 11992 – 11688 = 304 kWh

Kiek kainuoja suvartota elektros energija Užrašome dieninio skaitiklio parodymus 2015-02-01 2015-03-10

Kiek kainuoja suvartota elektros energija Dieninio skaitiklio parodymai: 2015-02-01 datai – A1 = 12731 kWh 2015-03-10 datai –A2 = 12804 kWh Per ši laikotarpį suvartojome: A = A2 - A1 = 12804 –12731 = 73 kWh

Kiek kainuoja suvartota elektros energija Dviejų laiko zonų tarifas: 1. dieninė energijos dedamoji - 0,141 EUR/kWh 2. naktinė, šeštadienio ir sekmadienio energijos dedamoji - 0,101 EUR/kWh Kaina = 73 kWh·0, 141EUR/kWh +304 kWh·0, 101EUR/kWh = = 10,293 +30,704 = 40,997 EUR = 41 EUR Nuo 2015-02-01 iki 2015-03-10 sumokėsime už suvartotą elektros energiją 41 EUR.

Literatūra V. Valentinavičius. Fizika. Vadovėlis IX klasei. Kaunas, Šviesa, 2005. A. Ivanauskas, L. Leonavičienė. Fizikos testai 7-10 klasėms. Vilniaus knyga, UAB AMMJ, Vilnius, 2004. S. Jakutis, L. Ragulienė, J. Sitonytė, V. Šlekienė. Fizikos uždavinynas VII-X klasei. Kaunas šviesa 2000. J. Gutauskaitė, A. Kynienė, Ž. Kovaliūnienė, P. Lozda, R. Rozga. Spektras. Fizikos vadovėlis 9 klasei. II dalis. Vilnius, Briedis, 2009. O. Gaubienė, O. Kavaliauskas, A. Kynienė. Fizikos diferencijuotos užduotys 9 klasei.Vilnius, Briedis, 2012. Nacionalinis egzaminų centras. Į pagalbą abiturientui. Fizika. 2000 - 2005 metų brandos egzaminų medžiaga. Vilnius, TEV, 2006.

Ačiū už dėmesį