Работа и мощность электрического тока. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу. В результате электрическая энергия превращается в другие виды энергии: внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля…
Как было рассказано ранее, напряжение (U) на участке цепи равно отношению работы (F), совершаемой при перемещении электрического заряда (q) на этом участке, к заряду: U = A/q. Отсюда А = qU.
Поскольку заряд равен произведению силы тока (I) и времени (t) q = It, то А = IUt. То есть работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.
Единицей работы является джоуль (1 Дж): [А] = 1 Дж = 1В • 1А • 1с.
Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы. Однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии.
Если нужно найти работу тока, но при этом сила тока или напряжение неизвестны, то можно воспользоваться законом Ома, выразить неизвестные величины и рассчитать работу по формулам: А = U2t/R или А = I2Rt.
Изучение нового материала
1. Доводим, что электрическое поле выполняет работу
Итак, электрический ток в металлическом проводнике - это направленное движение свободных электронов, возникает под действием электрического поля. Осуществляя хаотическое движение, электроны одновременно перемещаются от отрицательного полюса источника тока к положительному.
При этом электроны теряют кинетическую энергию при столкновении с атомами проводника, и эта энергия переходит во внутреннюю энергию проводника - проводник нагревается. Для поддержания скорости направленного движения электронов и восстановления потерь их кинетической энергии должна происходить работа. Эту работу выполняют силы электрического поля.
Ø Работа силы электрического поля, осуществляется во внешнем круге, называют работой электрического тока. Выполним опыт: замыкаем круг на один аккумулятор и обращаем внимание учащихся на величину тока в цепи. Последовательно увеличиваем число аккумуляторов, при этом ток в цепи увеличивается.
Это означает, что через поперечное сечение проводника проходит за единицу времени большее количество заряженных частиц и переносится больший электрический заряд.
Таким образом, при прохождении тока по проводнику электрическое поле выполняет работу A , что, как показывает опыт, прямо пропорционален заряда по кругу.
