Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
W tym artykule wyjaśnię, na czym polega praca prądu elektrycznego, jakie jednostki miary są do tego używane i jakie ważne wzory warto znać.
Na czym polega praca prądu elektrycznego?
Rozważmy zwykłą baterię. Zasadniczo bateria przekształca energię chemiczną w energię elektryczną elektronów. Jeśli teraz podłączymy go do obwodu elektrycznego, wówczas elektrony będą mogły wykonywać pracę wykorzystując swoją energię elektryczną, na przykład zapalać żarówkę.
Jeśli chcesz wiedzieć, ile energii elektrycznej zostało zamienione na inną formę energii, musisz obliczyć pracę prądu elektrycznego.
Definicja pojęcia „pracy elektrycznej” i jej jednostek miary.
Praca prądu elektrycznego [A] pozwala określić, ile energii elektrycznej zostało lub może zostać zamienione na inne formy energii.
Kiedy obliczasz pracę prądu elektrycznego, wiesz, ile energii elektrycznej zostało zamienione na inne formy energii. A jakie mogą być inne formy energii - to zależy od sytuacji (kilka przykładów na liście poniżej):
- Twój toster przetwarza energię elektryczną na ciepło;
- Kiedy włączasz żarówkę, energia elektryczna jest zamieniana na energię świetlną;
- Silnik elektryczny przetwarza energię elektryczną na energię mechaniczną.
Jednostką pracy prądu elektrycznego w układzie SI jest dżul [J], często używaną jednostką miary jest też watosekunda [Ws]. Jeden dżul zawsze odpowiada jednemu watosekundie. Oznacza to, że 1 J=1 Ws .
Kolejną ważną jednostką miary jest kilowatogodzina [kWh]. Jedna kilowatogodzina to 3 600 000 watosekund lub dżuli.
1 kWh=1103Wh=11033600 Ws=3, 6106Ws=3,6106 J.
Przydatny fakt: czy wiesz, że prace elektryczne mierzone są za pomocą liczników elektrycznych zainstalowanych w naszych domach i mieszkaniach! Liczniki elektryczne mierzą pracę prądu elektrycznego w kWh.
Jaki wzór służy do obliczania pracy prądu elektrycznego?
Jeżeli wprawisz ładunek q w ruch w dowolnym odcinku obwodu elektrycznego pod działaniem napięcia elektrycznego U, to pracę elektryczną A możesz obliczyć jako napięcie U przyłożone na końcach tego odcinka obwód pomnożony przez ładunek elektryczny q, który po nim przeszedł, czyli: A=Uq .
Wiedza, że ładunek elektryczny, który przeszedł przez odcinek obwodu, można wyznaczyć mierząc natężenie prądu i czas jego przepływu: q=It.Wtedy pracę elektryczną A [J] można zdefiniować jako napięcie U [V] pomnożone przez prąd I [A] i pomnożone przez czas t [s], czyli: A=UIq .
Praca prądu elektrycznego na odcinku obwodu jest równa iloczynowi napięcia na końcach tego odcinka, natężenia prądu i czasu, w którym praca została wykonana.
Nieco dalej w artykule przeanalizujemy dwa praktyczne przykłady, które pokażą zastosowanie tych formuł. Jednak wcześniej omówimy pokrótce kilka ważniejszych formuł.
Uwaga: Musisz zapamiętać dwie pierwsze formuły. Poniższe formuły są mniej ważne, ale mogą ci się przydać w rozwiązywaniu pewnych problemów.
Inne wzory do wyznaczania pracy prądu elektrycznego.
Prawo Ohma dla odcinka obwodu wiąże napięcie U i prąd I. To pozwala nam obliczyć pracę elektryczną A w inny sposób.
Tak więc, zgodnie z prawem Ohma, U=IR lub I=U / R , gdzie R to opór elektryczny.
Następnie możesz zamienić te formuły na A=UIt. W rezultacie otrzymamy inne wzory na znalezienie pracy prądu elektrycznego:
- A=I2Rt ;
- A=(U2t ) / R .
Przykłady zadań
Przykład 1.
Masz baterię, która dostarcza stałe napięcie 12 V i prąd 2,3 A. Za pomocą tej baterii świeci się żarówka przez 1 godzinę. Teraz chcesz wiedzieć, ile prac elektrycznych zostało wykonanych.
Znamy wzór na wyznaczenie pracy prądu elektrycznego: A=UIq, to otrzymujemy:
A=12 V2,3 A1 h=27,6 Wh .
Aby dać wyobrażenie o jednostkach, przeliczmy wynik na watosekundy i dżule
27,6 Wh=27,63600 Ws=99360 Ws=99360 J.
Przykład 2.
Masz baterię 5 V. Ta bateria wykonuje 1010-2 Ws pracy elektrycznej. Musimy obliczyć ilość ładunku elektrycznego q przeniesionego między biegunami baterii.
Znamy wzór na wyznaczenie pracy prądu elektrycznego: A=Uq, następnie q=A / U. Podstawiając wartości do wzoru, otrzymujemy:
q=1010-2 Ws / 5V=0,02 kl.