Arco-systems.ru

Журнал Арко Системс
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вычислить мощность тока в лампочке

Лабораторная работа по физике для 8-го класса:«Измерение мощности и работы тока в электрической лампе»

Цели урока:

  • закрепить знания учащихся о работе и мощности электрического тока, научить рассчитывать стоимость электроэнергии, потребляемой бытовыми электроприборами и способам её экономии;
  • развивать практические умения и навыки пользования приборами для измерения параметров электрических цепей, совершенствовать учебно-информационные навыки (умение обрабатывать информацию и составлять таблицы), развивать наблюдательность, инициативу, внимание, память, воображение, творческие способности и познавательный интерес учащихся к физике;
  • воспитывать самостоятельность и коммуникативность через работу в группах, бережное отношение к своему здоровью (через знания о правилах безопасного использования электроприборов, с которыми мы соприкасаемся в жизни).

Тип урока:

Вид урока:

Оборудование урока (комплект для выполнения лабораторной работы):

  • источник питания;
  • низковольтная лампа на подставке;
  • вольтметр;
  • амперметр;
  • ключ;
  • соединительные провода;
  • секундомер (или часы с секундной стрелкой);

“Электричество – сколько оно стоит?… ”

Полная мощность и ее составляющие

Электрическая мощность – это величина, отвечающая за скорость изменения или передачи электроэнергии. Полная мощность обозначается буквой S и находится как произведение действующих значений тока и напряжения. Её единица измерения – вольт-ампер (В·А; V·A).

Полная мощность может складываться из двух составляющих: активной (P) и реактивной (Q).

Активная мощность измеряется в ваттах (Вт; W), реактивная – в варах (Вар).

Это зависит от того, какой тип нагрузки включён в цепь потребления электроэнергии.

Активная нагрузка

Такой тип нагрузки представляет собой элемент, оказывающий сопротивление электрическому току. В результате чего ток выполняет работу по нагреву нагрузки, и электричество превращается в тепло. Если к батарейке последовательно подключить резистор на любое сопротивление, то ток, проходящий по замкнутой цепи, будет нагревать его до тех пор, пока батарейка не разрядится.

Внимание! В качестве активной нагрузки в сетях переменного тока можно привести пример теплового электронагревателя (ТЭНа). Тепловыделение на нём – результат работы электричества.

К подобным потребителям также относятся спирали лампочек, электроплиты, духовки, утюг, кипятильник.

Емкостная нагрузка

В качестве такой нагрузки выступают аппараты, которые могут аккумулировать энергию в электрополях и создавать движение (колебание) мощности от источника к нагрузке и обратно. Ёмкостной нагрузкой служат конденсаторы, кабельные линии (ёмкость между жилами), последовательно и параллельно соединённые в контур конденсаторы и катушки индуктивности. Усилители звуковой мощности, синхронные электрические двигатели в перевозбуждённом режиме тоже нагружают линии ёмкостной составляющей.

Читать еще:  Светодиодные лампы как работают с выключателями с индикаторами

Индуктивная нагрузка

Когда потребителем электричества является определённое оборудование, включающее в свой состав:

  • трансформаторы;
  • трёхфазные асинхронные двигатели, насосы.

На табличках, прикреплённых к оборудованию, можно увидеть такую характеристику, как cos ϕ. Это коэффициент сдвига фаз между током и напряжением в сети переменного тока, в которую будет включено оборудование. Его ещё называют коэффициентом мощности, чем ближе cos ϕ к единице, тем лучше.

Важно! Когда в устройстве содержатся индуктивные или ёмкостные компоненты: трансформаторы, дроссели, обмотки, конденсаторы, синусоидальный ток отстаёт по фазе от напряжения на некоторый угол. В идеале ёмкость обеспечивает сдвиг фазы на -900, а индуктивность – на + 900.

Ёмкостная и индуктивная составляющие в сумме образуют реактивную мощность. Тогда формула полной мощности имеет вид:

где:

  • S – полная мощность (ВА);
  • P – активная часть (Вт);
  • Q – реактивная часть (Вар).

Если отобразить это графически, тогда можно увидеть, что векторное сложение P и Q будет полной величиной S – гипотенузой треугольника мощности.

Люминесцентные лампы (энергосберегающие)

Тогда чтобы в доме оставалось так же светло как с обычными лампочками нужно поставить соответствующие им по свечению, т.е для вместо 60 ватт ставим энергосберегающую на 12Вт, вместо сотки ставим энергосберегающую на 20Вт, таким образом мы сократим энергопотребление и заплатим в 5 раз меньше.

Сколько электроэнергии тратим

Итак давайте считать сколько у нас израсходуют электричества люминесцентные лампы, для этого берем тот же пример 6 лампочек, 3 как сотки т.е 20Вт и 3 как 60 т.е 12 ватт.
Получаем:
3 лампочки, каждая по 6 часов в день, каждая лампочка расходует 20 Вт в час, тогда получаем 360Вт. + 3 лампочки по часу в день по 12 ватт/час = 36Вт.
Итого за 1 день: 360 Вт + 36 Вт = 396 Вт = 0,4 киловатта
Итого за 1 месяц: 0,4 * 30 = 12 киловатт

Сколько придется заплатить?

Итого за месяц сумма к оплате за чисто за освещение выйдет следующей:
Итого в рублях за 1 месяц: 12 кВт * 4 р = 48 руб.

Выгода очевидна, энергопотребление сокращается в 5 раз. А можно ли сэкономить еще больше на потребление электроэнергии приборами освещения?

Переходим еще более интересному и экономичному осветительному прибору.

Калькулятор мощности

Калькулятор энергопотребления: рассчитывает электрическую мощность / напряжение / текущий / сопротивление.

Калькулятор мощности постоянного тока

Введите 2 значений , чтобы получить другие значения, и нажмите кнопку Calculate кнопка:

Расчет мощности постоянного тока

Расчет напряжения (В) по току (I) и сопротивлению (R):

Читать еще:  Лампы светильники без проводов

Расчет комплексной мощности (S) из напряжения (В) и тока (I):

Калькулятор мощности переменного тока

Введите 2 величины + 2 фазовых угла , чтобы получить другие значения, и нажмите кнопку Calculate :

Расчет мощности переменного тока

Напряжение V в вольтах (В) равно току I в амперах (А), умноженному на импеданс Z в омах (Ом):

Комплексная мощность S в вольтах (ВА) равна напряжению V в вольтах (В), умноженному на ток I в амперах (A):

Реальная мощность P в ваттах (Вт) равна напряжению V в вольтах (В), умноженному на ток I в амперах (A), умноженному на коэффициент мощности (cos φ ):

Реактивная мощность Q в вольт-амперах, реактивная (VAR) равна напряжению V в вольтах (V), умноженному на ток I в амперах (A), на синусоиде комплексного фазового угла мощности ( φ ):

Коэффициент мощности (FP) равен абсолютному значению косинуса комплексного фазового угла мощности ( φ ):

Калькулятор энергии и мощности

Введите 2 значения , чтобы получить другие значения, и нажмите кнопку Рассчитать :

Расчет энергии и мощности

Средняя мощность P в ваттах (Вт) равна потребляемой энергии E в джоулях (Дж), деленной на период времени Δ t в секундах (с):

См. Также

Примеры задач

Задача 1

Электроплита подключена к сети с напряжением 220 В. Какое количество тепла выделит ее нагревательный элемент за 50 минут, если известно, что сила тока в цепи составляет 10 А.

Решение:

t = 50 мин = 3000 с;

Для того, чтобы рассчитать количество тепла, в данном случае подойдет интегральная формула Джоуля-Ленца Q = I 2 Rt, однако мы не знаем, чему равно сопротивление R. Однако согласно закону Ома R = U/I.

Вычислим сопротивление: R = U/I = 220/10 = 22 Ом.

Подставим имеющиеся данные в формулу:

Q = I 2 Rt = 10 2 × 22 × 3000 = 6 600 000 Дж = 6,6 МДж.

Ответ: плита выделит 6,6 мегаджоулей тепла.

Задача 2

Для обогрева дома требуется, чтобы отопительный прибор выделял 125 кДж тепла в час. Напряжение в электрической сети составляет 220 В. Каким должно быть электрическое сопротивление проводника, чтобы обеспечить данную теплоотдачу?

Решение:

Q = 125 Дж = 125 000 Дж;

В данном случае подойдет уравнение

Ответ: сопротивление проводника 1393,92 Ом.

Как переводить

Основная формула, отражающая зависимость показателей электрического тока друг от друга выглядит следующим образом: P = U*I, где U обозначает напряжение в вольтах, I – силу тока в амперах, а P – мощность в ваттах. Всем известное соотношение из школьной физики, которое иногда люди забывают. Собственно зная это соотношение, можно провести все дальнейшие операции самостоятельно, однако есть некоторые тонкости, о которых мы расскажем ниже.

Читать еще:  Электросхема подключения двух лампочек от двойного выключателя

Выражение мощности

Теоретически для получения той или иной величины необходимо лишь преобразовать формулу. К примеру, для нахождения напряжения: U=P/I. К примеру, в России бытовые электросети находятся под напряжением в 220 В. При мощности равной, допустим, 220 Вт, сила тока составит 1 А (220/220). Однако данный расчет верен только для сети с постоянным напряжением.

Если мы переводим амперы в ватты в сети с переменным напряжением, следует использовать его фактическое, действующее значение. Чаще всего именно и указывается в качестве номинального. Если известно только амплитудное значение, его следует привести к действующему с помощью деления на 1,41 (округленное число, но его достаточно для бытовых расчетов, квадратный корень из двух). А затем, используя формулу, вычислить мощность.

Выражение силы тока

Часто при выборе подходящей розетки, вилки, автоматического выключателя, счетчика и другого аналогичного оборудования, возникает необходимость найти силу тока в сети. Для этого формула преобразуется к следующему виду: I=P/U. Учитывая, что мощность зачастую указывается в киловаттах, этот показатель следует перевести в ватты, умножив на 1000.

Если напряжение указано в киловольтах, его не всегда можно преобразовать в вольты путем умножения. Это связано с тем, что этот показатель нередко округляется. К примеру, значение 0,4 кВ используется как в России, так и в Европе, однако обозначает фактическое напряжение в 380 В и 400 В соответственно. Это значит, что европейские нагрузки сохранят работоспособность в российских сетях при сниженном напряжении, но обратное – не гарантируется.

Основные выводы

Самые новые светодиоды стали достойной заменой источников с нитью накала. При покупке качественной продукции разницы в освещении нет. Если задуматься о долгосрочной перспективе, то пользоваться традиционной системой освещения нецелесообразно. Лампочки накаливания создают значительные убытки из-за низкой эффективности и необходимости в частой замене.

Немаловажен так же такой фактор, как нежелание рядовых потребителей делать что-то новое. Те, кто осмелился обновить систему освещения, оценили удобство светодиодных изделий. Суммы в счетах стали меньше, отпала необходимость несколько раз за вечер или утро включать и выключать свет, чтобы сэкономить. Появилась возможность поступать так, как удобно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector