Формулы мощности электрического тока в физике относится к разделу об электромагнитных явлениях. Данный раздел поясняет законы взаимодействия частиц разных веществ, а именно природу сил, которые связывают атомы в молекулы и удерживают эти молекулы на определенном расстоянии друг от друга в разных агрегатных состояниях. Об этих явлениях не говорится в механике, молекулярно-кинетической теории или термодинамике.
Эти законы объясняются существованием в природе электрических зарядов. В повседневной жизни мы сталкиваемся с существованием электрических зарядов, когда видим электризацию тел при соприкосновении. Такие взаимодействия называют электромагнитным взаимодействием. Упорядоченное движение зарядов называют электрическим током.
В данной статье мы рассмотрим формулы мощности постоянного тока и практические задачи.
Формула мощности электрического тока в физике
Мощность - это физическая величина, численно равная работе, совершённой за единицу времени:
$P=\frac{A}{t}=\frac{UIt}{t}=UI$.
Мощность электрического тока также численно равна произведению напряжения на силу тока.
Единица мощности: $[P]=1\frac{Дж}{с}=1 Вт (ватт)$ или $[P]=1 В (вольт)\cdot А (ампер)=1 Вт$.
Соответственно, $U=\frac{P}{I}, I=\frac{P}{U}$.
Также часто используют следующие единицы мощности:
- 1 гВт (гектоватт) = 100 Вт,
- 1 кВт (киловатт) = 1000 Вт,
- 1 МВт (мегаватт) = 1 000 000 Вт.
Мощность электрического тока измеряют с помощью вольтметра и амперметра, используя выше приведённые формулы. Также существует прибор ваттметр. На практике мощность измеряют у ламп, бытовой техники (холодильников, утюгов, стиральных машин, электрических плит, электропылесосов), двигателей, генераторов и пр. Чаще всего в домашних электроприборах их мощность можно найти с помощью паспорта соответствующего прибора.
Решение задач
Решим несколько задач.
Задача. В цепи напряжение 248 В. В эту цепь включено электрическое устройство, сила тока в котором 1,7 А. Найти $P$ в этом устройстве.
Решение. Из известной нам формулы $P=UI$ следуют простые вычисления: $P=248\cdot 1,7=421,6$.
Ответ: 421,6 Вт.
Задача. Какую работу совершает за 2 часа электрический ток в некотором устройстве с мощностью 6 гВт?
Решение. Переведём единицы измерения в СИ: $t=2 ч=7200 с, P=6 гВт=600 Вт$. Выше мы вывели формулу $A=Pt$. Следовательно, получаем простые вычисления: $A=7200\cdot 600=4320000$.
Ответ: $A=4320000 Дж=4,32 МДж$.
Задача. В помещении имеется один электрический прибор 55 Вт и ещё три по 35 Вт. Каждый из них включают на два часа два раза в неделю. Нужно определить стоимость израсходованной приборами энергии за один год (365 дней). Тариф составляет 1,33 рубля за 1 кВт в час.
Решение. Имеем следующие данные:
$P_1=55 Вт, P_2=P_3=P_4=35 Вт; t=2 ч\cdot 2\cdot\frac{365}{7}\approx208,57 ч$.
$A=(P_1+3P_2)\cdot t\approx(55+3\cdot35)\cdot 208,57=33 371,2$ Вт;
Стоимость $= \frac{A}{1 кВт\cdot ч\cdot 1,33 руб}\approx\frac{33,37 кВт}{1 кВт\cdot ч\cdot 1,33 руб}\approx25,09 руб$.
Ответ: 25,09 руб.
Таким образом, мы разобрали формулу мощности электрического тока, а также решили три задачи.
