กระแสไฟฟ้าทำงานอย่างไร? จากนิยามของอำนาจเป็นไปตามสูตร งานปัจจุบันเรียกว่าอะไร?

มีการติดตั้งมิเตอร์ไฟฟ้าในอพาร์ทเมนต์หรือบ้านส่วนตัวแต่ละหลังตามการอ่านที่เจ้าของจ่ายบิลเป็นรายเดือน อุปกรณ์ควบคุมดังกล่าวคำนึงถึงจำนวนกิโลวัตต์ชั่วโมงที่เครื่องใช้ไฟฟ้าและแหล่งกำเนิดแสงทั้งหมดใช้ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง หลายคนสงสัยว่า “กิโลวัตต์ชั่วโมง” เหล่านี้คืออะไร คำตอบนั้นง่าย: นี่คือวิธีการวัดการทำงานของกระแส

Jpg?x15027" alt="มุมมองภายนอกของมิเตอร์อพาร์ทเมนท์ ซึ่งติดตามการทำงานของกระแสไฟฟ้า" width="600" height="338" srcset="" data-srcset="https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-zaglavnaja-9-600x338..jpg 700w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">!}

ลักษณะที่ปรากฏของมิเตอร์อพาร์ทเมนต์ซึ่งติดตามการทำงานของกระแสไฟฟ้า

งานปัจจุบัน

ทุกคนใช้ไฟฟ้า เป้าหมายเฉพาะ- กระแสไฟฟ้าทำงานบางอย่างผ่านวงจรไฟฟ้าซึ่งเป็นผลมาจากการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าอุปกรณ์ให้แสงสว่าง ฯลฯ

งาน กระแสไฟฟ้า- นี่คือปริมาณเป็นตัวเลขเท่ากับผลคูณของความแรงของกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่วนวงจรและช่วงเวลาที่ทำงานดังกล่าว หากอนุพันธ์ใด ๆ เหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปในทิศทางเดียว งานที่ทำโดยกระแสจะลดลงหรือเพิ่มขึ้น

ลักษณะปัจจุบันนี้แสดงด้วยอักษรละตินตัวพิมพ์ใหญ่ “A” และมีหน่วยวัดเป็นจูลหรือกิโลวัตต์-ชั่วโมง ย่อว่า “J” และ “kWh” ตามลำดับ

ในบันทึกงานของกระแสไฟฟ้าจะแสดงปริมาณไฟฟ้าที่ถูกแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่น (ความร้อนหรือแสง) ในช่วงเวลาที่กำหนด สำหรับไฟฟ้า กฎการอนุรักษ์พลังงานเป็นจริง

สูตรที่ใช้วัดงานที่ทำโดยกระแสไฟฟ้ามีดังนี้

A = U*I*t โดยที่:

• เอ - ตัวบ่งชี้เชิงปริมาณงานที่ทำในปัจจุบัน
• U - แรงดันไฟฟ้าในวงจร
• ฉัน – ความแรงของกระแสไฟฟ้า

และมีเพียงข้อมูลความแรงของกระแสไฟฟ้าและความต้านทานในวงจรไฟฟ้าเท่านั้น ค่านี้จึงคำนวณได้จากสูตร:

ในสูตรนี้ ปริมาณต่อไปนี้จะมีตัวอักษรกำกับไว้:

• เอ – งานของกระแสไฟฟ้า
• U คือแรงดันไฟฟ้าในวงจร
• R - ความต้านทานในส่วนวงจร
• ฉัน – ความแข็งแกร่งในปัจจุบัน;
• t คือเวลาที่กระแสไฟฟ้าทำงาน

น่าสนใจที่จะรู้มิเตอร์มักจะคำนึงถึงการทำงานของกระแสไฟฟ้าในหน่วย kWh หน่วยนี้ใช้ในทางปฏิบัติบ่อยกว่าหน่วยที่ยอมรับโดยทั่วไป งานไฟฟ้า"จูล" ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชื่อดัง ความจริงก็คือจูลเป็นหน่วยที่ค่อนข้างเล็ก และ 1 kWh = 3,600,000 J

ในการวัดการทำงานของกระแสไฟฟ้า จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ต่างๆ เช่น โวลต์มิเตอร์ แอมมิเตอร์ และนาฬิกา ในทางปฏิบัติการวัดจะดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์สำเร็จรูป - มิเตอร์ไฟฟ้า

Jpg?x15027" alt=" วงจรไฟฟ้าที่โวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์เชื่อมต่ออยู่เพื่อวัดการทำงานของกระแสไฟฟ้า" width="600" height="338" srcset="" data-srcset="https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-izmerenie-raboty-600x338..jpg 700w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">!}

วงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์เพื่อวัดการทำงานของกระแสไฟฟ้า

กำลังปัจจุบัน

สิ่งสำคัญก็คือแนวคิดเรื่องพลังงานไฟฟ้าซึ่งขึ้นอยู่กับงานที่ทำโดยตรง

กำลังของกระแสไฟฟ้าเป็นตัวเลขเท่ากับอัตราส่วนของงานที่ทำต่อเวลาที่งานนี้เสร็จ พลังงานไฟฟ้าตามคำจำกัดความมันคล้ายกับกลไก แต่ถูกกำหนดด้วยตัวอักษร P

จากคำจำกัดความของอำนาจตามสูตร:

P = A/t โดยที่:

• P – พลังงานกระแสไฟฟ้า
• เอ – งานที่ทำโดยกระแส;
• t คือเวลาที่กระแสไฟฟ้าทำงาน

ถ้าคุณแทนที่ตัวเศษในสูตรนี้ด้วย U*I*t คุณจะได้รับความเท่าเทียมกันดังต่อไปนี้:

หน่วยวัดกำลังไฟฟ้าคือวัตต์ (W) 1 W เท่ากับกระแส 1 A โดยมีแรงดันไฟฟ้า 1 V วัตต์– หน่วยที่ค่อนข้างเล็ก ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงมีการใช้หน่วยเพิ่มเติม:

• กิโลวัตต์ (กิโลวัตต์);
• เมกะวัตต์ (เมกะวัตต์);
• GW (กิกะวัตต์)

กำลังของกระแสไฟฟ้าถูกกำหนดโดยการทดลองโดยใช้แอมป์มิเตอร์และโวลต์มิเตอร์หรืออุปกรณ์พิเศษ - วัตต์มิเตอร์

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-vattmetr.jpg 700w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

พลังของอุปกรณ์คำนวณหรือไม่? หรือบางทีอย่างหลังสามารถวัดได้? และจะนำความรู้ที่ได้รับมาประยุกต์ใช้เมื่อแก้ไขปัญหาได้อย่างไร?

คำถามดังกล่าวเกิดขึ้นกับนักเรียนเกรดแปดหลายคนเมื่อศึกษาหัวข้อ "ไฟฟ้า" คำตอบสำหรับพวกเขานั้นค่อนข้างง่าย และคุณไม่จำเป็นต้องจำสูตรเป็นเวลานาน เพราะมีความคล้ายคลึงกันมากหรือใช้แบบที่เคยเรียนมาแล้ว

ปริมาณแรก: งานปัจจุบัน

ก่อนอื่นเราต้องเห็นด้วยกับสัญกรณ์ เพราะอาจมีความแตกต่างกัน

แต่ละตัวจะสร้างสนามไฟฟ้าที่ทำให้อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ นั่นคือมีกระแสเกิดขึ้น ในขณะนี้พวกเขาบอกว่าสนามไฟฟ้าใช้งานได้ นี่คือสิ่งที่เรียกกันทั่วไปว่างานปัจจุบัน

สนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะด้วยแรงดันไฟฟ้า มันส่งผลต่อปริมาณการทำงานของกระแสไฟฟ้าเมื่อเคลื่อนที่ประจุหนึ่งหน่วย ดังนั้นจึงแนะนำสูตรสำหรับแรงดันไฟฟ้า:

ง่ายต่อการรับสูตรการทำงานจากมัน:

ตอนนี้ก็ควรค่าแก่การจดจำความเท่าเทียมกันที่เกิดขึ้นกับจุดแข็งในปัจจุบัน เท่ากับอัตราส่วนของค่าธรรมเนียมที่โอนต่อเวลาของการเคลื่อนไหว:

ดังนั้น q = ฉัน * t การแทนที่ตัวอักษร q ในสูตรสำหรับการทำงานกับนิพจน์สุดท้ายเราจะได้สูตรต่อไปนี้:

นี้ แบบฟอร์มทั่วไปความเท่าเทียมกันซึ่งสามารถคำนวณการทำงานของกระแสไฟฟ้าได้ สูตรจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยหากใช้กฎของโอห์ม ตามนั้นแรงดันไฟฟ้าจะเท่ากับผลคูณของกระแสและความต้านทาน จากนั้นความเท่าเทียมกันต่อไปนี้จะเป็นจริง:

A = ฉัน 2 * R * เสื้อ

คุณสามารถเปลี่ยนไม่ใช่แรงดัน แต่เป็นกระแส เท่ากับผลหารของ U และ R จากนั้นสูตรการทำงานจะมีลักษณะดังนี้:

A = (U 2 * t)/ร.

ปริมาณที่สอง: กำลังปัจจุบัน

สูตรทั่วไปของมันเหมือนกับในกลศาสตร์ นั่นคือมันถูกกำหนดให้เป็นงานที่ทำต่อหน่วยเวลา

นี่แสดงให้เห็นว่างานและกำลังของกระแสไฟฟ้าเชื่อมโยงถึงกัน เพื่อให้ได้ความเท่าเทียมกันที่เจาะจงยิ่งขึ้น คุณจะต้องแทนที่ตัวเศษโดยใช้ สูตรทั่วไปสำหรับการทำงาน. จากนั้นจะชัดเจนว่าจะกำหนดพลังงานได้อย่างไรโดยรู้ความแรงของกระแสและแรงดันไฟฟ้าของวงจร

นอกจากนี้ยังสามารถวัดกำลังได้ เพื่อจุดประสงค์นี้มีอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่าวัตต์มิเตอร์

กฎหมายจูล-เลนซ์

ปรากฏการณ์การให้ความร้อนของตัวนำถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส A. Fourquois เรื่องนี้เกิดขึ้นในปี 1880 41 ปีต่อมา มีการอธิบายโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ J.P. Joule และอีกหนึ่งปีต่อมาได้รับการยืนยันการทดลองโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย E.H. เลนซ์. ตามชื่อของนักวิทยาศาสตร์สองคนสุดท้ายที่พวกเขาเริ่มเรียกรูปแบบที่ค้นพบนี้

มันเกี่ยวข้องกับสองปริมาณ: ปริมาณความร้อนและการทำงานของกระแสไฟฟ้า กฎหมาย Joule-Lenz ระบุว่างานทั้งหมดในตัวนำที่อยู่กับที่จะต้องให้ความร้อนแก่ตัวนำนั้น นั่นคือตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าปล่อยความร้อนในปริมาณเท่ากับผลคูณของความต้านทานเวลาและกำลังสองของกระแสไฟฟ้า สูตรมีลักษณะเหมือนกับสูตรที่กำหนดให้กับการทำงาน:

ถาม = ฉัน 2 * R * เสื้อ

งานนิยามงาน

เงื่อนไข- ความต้านทานของหลอดไฟคือ 14 โอห์ม แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายจากแบตเตอรี่คือ 3.5 V กระแสไฟฟ้าจะมีประโยชน์อะไรหากไฟฉายทำงานเป็นเวลา 2 นาที?

สารละลาย.เนื่องจากทราบแรงดันไฟฟ้า ความต้านทาน และเวลา จึงจำเป็นต้องใช้สูตรต่อไปนี้: A = (U 2 * t)/R ก่อนอื่นคุณต้องแปลงเวลาเป็นหน่วย SI ซึ่งก็คือวินาที ดังนั้นคุณต้องแทนที่ไม่ใช่ 2 นาที แต่ 120 วินาทีในสูตร

การคำนวณอย่างง่ายนำไปสู่ค่าต่อไปนี้สำหรับงานปัจจุบัน: 105 J.

คำตอบ.งาน105จ.

ปัญหาการกำหนดกำลัง

เงื่อนไข- มีความจำเป็นต้องกำหนดว่างานและกำลังของกระแสไฟฟ้าในขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้ามีค่าเท่ากับเท่าใด เป็นที่ทราบกันดีว่าความแรงของกระแสในนั้นคือ 90 A ที่แรงดันไฟฟ้า 450 V มอเตอร์ไฟฟ้ายังคงเปิดอยู่เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง

หลังจากแทนที่ค่าและดำเนินการทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายแล้วจะได้ค่าสำหรับงานต่อไปนี้: 145800000 J. จะสะดวกกว่าถ้าเขียนลงในคำตอบในหน่วยที่ใหญ่กว่า ตัวอย่างเช่น เมกะจูล เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ผลลัพธ์จะต้องหารด้วยล้าน งานกลายเป็น 145.8 MJ

ตอนนี้คุณต้องคำนวณกำลังของมอเตอร์ไฟฟ้า การคำนวณจะดำเนินการตามสูตร: P = U * I หลังจากการคูณจำนวนที่ได้คือ: 40500 W. หากต้องการเขียนเป็นกิโลวัตต์ คุณต้องหารผลลัพธ์ด้วยพัน

คำตอบ. A = 145.8 MJ, P = 40.5 กิโลวัตต์

ปัญหาการคำนวณแรงดันไฟฟ้า

เงื่อนไข.เสียบปลั๊กเตาไฟฟ้าไว้ 20 นาที แรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายจะเป็นเท่าใดหากที่กระแส 4 A งานมีค่าเท่ากับ 480 kJ?

สารละลาย.เนื่องจากทราบผลงานและความแข็งแกร่งในปัจจุบัน คุณจึงจำเป็นต้องใช้สูตรต่อไปนี้: A = U * I * t แรงดันไฟฟ้าที่นี่เป็นปัจจัยที่ไม่ทราบ จะต้องคำนวณเป็นผลหารของผลิตภัณฑ์และปัจจัยที่ทราบนั่นคือ: U = A / (I * t)

ก่อนทำการคำนวณ คุณต้องแปลงค่าเป็นหน่วย SI ก่อน กล่าวคือ ทำงานในหน่วยจูล และเวลาเป็นวินาที นี่จะเป็น 480,000 J และ 1200 วิ ตอนนี้สิ่งที่เหลืออยู่คือการนับทุกอย่าง

คำตอบ.แรงดันไฟฟ้าคือ 100 โวลต์

งานกระแสไฟฟ้า

ต่อเข้ากับวงจรดังแสดงในรูปที่ 1 คือ ความดันคงที่ ยู.

ยู = φ ก – φ บี

ในระหว่าง ทีปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจร ถาม- อำนาจ สนามไฟฟ้าทำหน้าที่ตามตัวนำถ่ายโอนประจุในช่วงเวลานี้ ถามจากจุด กอย่างแน่นอน บี- งาน กองกำลังไฟฟ้าสนามหรือสิ่งที่เหมือนกันคืองานที่ทำโดยกระแสไฟฟ้าสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

ก = ถาม × ( φ ก – φ บี) = ถาม × ยู,

เพราะ ถาม = ฉัน × ทีแล้วสุดท้าย:

ก= ยู × ฉัน × ที,

ที่ไหน ก– ทำงานเป็นจูล ฉัน- กระแสไฟฟ้าเป็นแอมแปร์ ที– เวลาเป็นวินาที ยู– แรงดันไฟฟ้าเป็นโวลต์

ตามกฎของโอห์ม ยู = ฉัน × ร- ดังนั้นจึงสามารถเขียนสูตรงานได้ดังนี้

ก = ฉัน 2× ร × ที.

พลังงานกระแสไฟฟ้า

งานที่ทำต่อหน่วยเวลาเรียกว่ากำลังและเขียนแทนด้วยตัวอักษร ป.

จากสูตรนี้เราจะได้:

ก = ป × ที.

หน่วยพลังงาน:

1 (J/วินาที) หรืออีกชื่อหนึ่งเรียกว่าวัตต์ (W) แทนการแสดงออกของการทำงานของกระแสไฟฟ้าเป็นสูตรกำลังเรามี:

ป = ยู × ฉัน(ญ)

สูตรสำหรับพลังงานกระแสไฟฟ้าสามารถแสดงได้ในแง่ของปริมาณการใช้กระแสไฟและความต้านทานของผู้บริโภค:

นอกจากวัตต์แล้วในทางปฏิบัติมากกว่า หน่วยขนาดใหญ่การวัดกำลังไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าวัดเป็น:

100 วัตต์ = 1 เฮกโตวัตต์ (gW);
1,000 วัตต์ = 1 กิโลวัตต์ (kW);
1,000,000 วัตต์ = 1 เมกะวัตต์ (MW)

กำลังไฟฟ้าวัดโดยอุปกรณ์พิเศษ - วัตต์มิเตอร์ วัตต์มิเตอร์มีสองขดลวด (คอยล์): แบบอนุกรมและแบบขนาน คอยล์อนุกรมเป็นกระแสและเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลดในส่วนของวงจรที่ทำการวัด และ ขดลวดขนาน- นี่คือขดลวดแรงดันไฟฟ้าซึ่งจะเปิดตามขนานกับโหลดนี้ หลักการทำงานของวัตต์มิเตอร์นั้นขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของฟลักซ์แม่เหล็กสองตัวที่สร้างขึ้นโดยกระแสที่ไหลผ่านขดลวดของขดลวดเคลื่อนที่ (คอยล์กระแส) และกระแสที่ไหลผ่านขดลวดคงที่ (คอยล์แรงดันไฟฟ้า) เมื่อกระแสที่วัดได้ไหลผ่านขดลวดของขดลวดที่กำลังเคลื่อนที่และอยู่กับที่ จะเกิดสนามแม่เหล็กสองสนามขึ้น ในระหว่างการทำงานร่วมกันซึ่งขดลวดที่กำลังเคลื่อนที่มีแนวโน้มที่จะวางตำแหน่งตัวเองเพื่อให้ทิศทางของมัน สนามแม่เหล็กใกล้เคียงกับทิศทางของสนามแม่เหล็กของขดลวดที่อยู่นิ่ง แรงบิดจะถูกสวนกลับด้วยแรงบิดที่สร้างขึ้นโดยสปริงเกลียว ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่วัดได้จะถูกส่งผ่านไปยังขดลวดที่กำลังเคลื่อนที่ โมเมนต์ตอบโต้ของสปริงจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมุมการหมุนของคอยล์ ลูกศรที่ติดตั้งอยู่บนขดลวดเคลื่อนที่จะระบุค่าของปริมาณที่วัดได้ แผนภาพการเชื่อมต่อวัตต์มิเตอร์แสดงในรูปที่ 2

หากคุณตัดสินใจที่จะวัดการใช้พลังงานของโหลดใดๆ ที่คุณมี และไม่มีวัตต์มิเตอร์ คุณสามารถ "สร้าง" วัตต์มิเตอร์ด้วยมือของคุณเองได้ จากสูตร ป = ฉัน × ยูจะเห็นได้ว่าพลังงานที่ใช้ในเครือข่ายสามารถกำหนดได้โดยการคูณกระแสด้วยแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นเพื่อกำหนดพลังงานที่ใช้จากเครือข่ายควรใช้เครื่องมือสองเครื่องคือโวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์ เมื่อวัดปริมาณการใช้กระแสไฟฟ้าด้วยแอมป์มิเตอร์และแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายจ่ายไฟด้วยโวลต์มิเตอร์จำเป็นต้องคูณการอ่านแอมมิเตอร์ด้วยการอ่านโวลต์มิเตอร์

ตัวอย่างเช่น พลังงานที่ใช้โดยการต้านทาน รด้วยการอ่านแอมป์มิเตอร์ที่ 3 A และโวลต์มิเตอร์ที่ 220 V มันจะเป็น:

ป = ฉัน × ยู= 3 × 220 = 660 วัตต์

สำหรับการวัดเชิงปฏิบัติของงานไฟฟ้า (พลังงาน) จูลมีขนาดเล็กเกินไปต่อหน่วย

หากเวลา ทีทดแทนไม่ใช่เป็นวินาที แต่เป็นชั่วโมง เราจะได้พลังงานไฟฟ้าเป็นหน่วยที่ใหญ่กว่า:

1 J = 1 วัตต์ × วินาที;
1 วัตต์ × สูง = 3600 วัตต์ × วินาที = 3600 J;
100 W × h = 1 เฮกโตวัตต์ × ชั่วโมง (gW × h)
1,000 วัตต์ × สูง = 1 กิโลวัตต์ × ชั่วโมง (kW × h)

พลังงานไฟฟ้าวัดโดยเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า

วิดีโอ 1. การทำงานและกำลังของกระแสไฟฟ้า

วิดีโอ 2. เพิ่มเติมอีกเล็กน้อยเกี่ยวกับพลัง

ตัวอย่างที่ 1กำหนดการใช้พลังงาน มอเตอร์ไฟฟ้าหากกระแสไฟฟ้าในวงจรคือ 8 A และเครื่องยนต์เชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 V

ป = ฉัน × ยู= 8 × 220 = 1760 วัตต์ = 17.6 GW = 1.76 กิโลวัตต์

ตัวอย่างที่ 2เตาไฟฟ้าจะใช้พลังงานเท่าใดหากเตาดึงกระแส 5 A จากเครือข่ายและความต้านทานของคอยล์เตาคือ 24 โอห์ม

ป = ฉัน 2× ร= 25 × 24 = 600 วัตต์ = 6 กรัมวัตต์ = 0.6 กิโลวัตต์

เมื่อแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าและในทางกลับกันต้องจำไว้ว่า
1 แรงม้า(แรงม้า) = 736 วัตต์;
1 กิโลวัตต์ (kW) = 1.36 ลิตร กับ.

ตัวอย่างที่ 3กำหนดพลังงานที่ใช้โดยเตาไฟฟ้า 600 วัตต์ นานกว่า 5 ชั่วโมง

ก = ป × ที= 600 × 5 = 3000 วัตต์ × สูง = 30 กรัมวัตต์ × สูง = 3 กิโลวัตต์ × ชั่วโมง

ตัวอย่างที่ 4กำหนดราคาเผาสิบสอง หลอดไฟฟ้าภายในหนึ่งเดือน (30 วัน) ถ้าสี่อัน อันละ 60 วัตต์ เผาวันละ 6 ชั่วโมง และอีกแปดหลอดที่เหลือ อันละ 25 วัตต์ เผาวันละ 4 ชั่วโมง ราคาพลังงาน (ภาษี) 2.5 รูเบิลต่อ 1 kW × h

กำลังไฟ 4 หลอด หลอดละ 60 W.

ป= 60 × 4 = 240 วัตต์

ที= 6 × 30 = 180 ชั่วโมง

ก = ป × ที= 240 × 180 = 43200 วัตต์ × สูง = 43.2 กิโลวัตต์ × ชั่วโมง

พลังของหลอดที่เหลืออีกแปดหลอดคือ 25 วัตต์ต่อหลอด

ป= 25 × 8 = 200 วัตต์

จำนวนชั่วโมงการเผาไหม้โคมไฟเหล่านี้ต่อเดือน:

ที= 4 × 30 = 120 ชั่วโมง

พลังงานที่ใช้โดยหลอดไฟเหล่านี้:

ก = ป × ที= 200 × 120 = 24000 วัตต์ × สูง = 24 กิโลวัตต์ × ชั่วโมง

ปริมาณพลังงานที่ใช้ทั้งหมด:

43.2 + 24 = 67.2 กิโลวัตต์ × ชม

ต้นทุนการใช้พลังงานทั้งหมด:

67.2 × 2.5 = 168 รูเบิล

ร่างกายทุกคนสามารถผลิตงานได้ ซึ่งเรียกว่าพลังงานของร่างกาย ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือร่างกายถูกยกขึ้นให้สูงระดับหนึ่ง มีพลังงานศักย์ ถ้าร่างกายถูกปล่อยออกมา ก็จะเริ่มปล่อยพลังงานออกมา แปลงสภาพเป็น พลังงานจลน์ในเวลานี้ร่างกายก็จะทำงาน

ดังนั้นยิ่งร่างกายสูงเท่าใดพลังงานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น พลังงานไม่เคยหายไปอย่างไร้ร่องรอย แต่เพียงเปลี่ยนเป็นรูปแบบอื่น - นี่เป็นหนึ่งในกฎหลักของฟิสิกส์

เช่นเดียวกับพลังงานไฟฟ้า มันสามารถแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่นได้ - ความร้อน จลน์ศาสตร์ เครื่องกล เคมี ฯลฯ

จึงมีการนำไฟฟ้ามาใช้อย่างแพร่หลาย พลังงานประเภทนี้สามารถถ่ายโอนไปได้ซึ่งแตกต่างจากพลังงานอื่น ระยะทางไกลและเก็บไว้ได้จริงโดยไม่สูญเสีย และสามารถรับได้ค่อนข้างง่าย

งานเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า

เมื่อไร ปัจจุบันไหลผ่าน พื้นที่เฉพาะวงจรไฟฟ้า สนามไฟฟ้าทำให้ งานบางอย่าง- นี้เรียกว่างานของกระแสไฟฟ้า ในการถ่ายโอนประจุพลังงานตามวงจรนี้ คุณจะต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่ง มีการสื่อสารไปยังเครื่องรับและใช้พลังงานส่วนหนึ่งในการเอาชนะความต้านทานของสายไฟและแหล่งกำเนิดในวงจรไฟฟ้า

สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าพลังงานที่ใช้ไปทั้งหมดนั้นไม่ได้ถูกกระจายอย่างมีประสิทธิภาพ และไม่มีประโยชน์ทั้งหมด ส่งผลให้งานที่ทำเสร็จไม่ได้ผลเต็มที่เช่นกัน ใน ในกรณีนี้สูตรจะมีลักษณะดังนี้: ก = UQ.

ยูคือแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วรับ และ ถาม- นี่คือประจุที่ถ่ายโอนไปตามส่วนของวงจร ในกรณีนี้คุณต้องคำนึงถึงด้วย กฎของโอห์มสำหรับหน้าตัดวงจร จากนั้นสูตรจะมีลักษณะดังนี้: R I2 Δt = U ฉัน Δt = ΔA.

เมื่อใช้สูตรนี้ คุณสามารถติดตามผลของกฎการอนุรักษ์พลังงานซึ่งใช้กับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของห่วงโซ่

ในปี พ.ศ. 2393 Joule Prescott นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้มีส่วนสำคัญในการศึกษาไฟฟ้าได้ค้นพบ กฎหมายใหม่- สาระสำคัญของมันคือการกำหนดวิธีที่การทำงานของกระแสไฟฟ้าถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ในเวลาเดียวกัน Lenz นักฟิสิกส์อีกคนสามารถค้นพบที่คล้ายกันและพิสูจน์กฎได้ จึงถูกเรียกว่า "กฎ Joule-Lenz" เพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ที่โดดเด่นทั้งสองคนในยุคนั้น

พลังงานกระแสไฟฟ้า

กำลังเป็นอีกลักษณะหนึ่งที่ใช้ในการกำหนดการทำงานของกระแสไฟฟ้า นี่คือปริมาณทางกายภาพที่กำหนดลักษณะการเปลี่ยนแปลงและความเร็วของการถ่ายโอนพลังงาน

เมื่อพิจารณากำลังของกระแสไฟฟ้าจำเป็นต้องคำนึงถึงตัวบ่งชี้ดังกล่าวว่าเป็นกำลังไฟฟ้าทันที มันแสดงถึงอัตราส่วนของค่าทันทีของตัวบ่งชี้เช่นกระแสและแรงดันไฟฟ้าในรูปแบบของผลิตภัณฑ์ อัตราส่วนนี้ใช้กับส่วนเฉพาะของวงจร

ตัวชี้วัดเช่นงานและพลังงานไฟฟ้าจะถูกนำมาพิจารณาเมื่อสร้างสิ่งใด ๆ วงจรไฟฟ้า- นอกเหนือจากกฎหมายอื่นๆ แล้ว กฎหมายเหล่านี้ถือเป็นพื้นฐาน การไม่ปฏิบัติตามจะนำไปสู่การละเมิดอย่างร้ายแรง

ที่จะได้รับ พลังสูงสุดกระแสไฟฟ้าจำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเช่น ความต้านทานในวงจรภายนอกไม่ควรมากหรือน้อย ความต้านทานภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เฉพาะในกรณีนี้เท่านั้นประสิทธิภาพการทำงานจะสูงสุดเพราะไม่เช่นนั้นพลังงานทั้งหมดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกใช้ไปกับการเอาชนะความต้านทานและงานทั้งหมดจะไม่ประหยัด โดยธรรมชาติแล้วแผนการดำเนินงานดังกล่าวอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของวงจรไฟฟ้าทั้งหมด

ในทุกวงจรปิด จำเป็นต้องเกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานเป็นสองเท่า ในแหล่งกำเนิดกระแสพลังงานบางส่วนได้รับการแก้ไข (เช่นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - เครื่องกล) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าและในวงจรกระแสไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่นในปริมาณที่เท่ากันอีกครั้ง การวัดการแปลงไฟฟ้าเป็นพลังงานประเภทอื่นในวงจรกระแสไฟฟ้าคือปริมาณงานที่ทำโดยกระแสไฟฟ้า

แต่เราเข้าใจว่างานและกระแสเป็นงานของแรงสนามไฟฟ้าที่ประจุเคลื่อนที่ ดังนั้นจึงง่ายต่อการคำนวณ

งานโอน ค่าไฟฟ้าในสนามไฟฟ้าประมาณโดยการคูณขนาดของประจุที่ถ่ายโอนด้วยขนาดของความต่างศักย์ระหว่างจุดที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการถ่ายโอนนั่นคือ โดยค่าแรงดันไฟฟ้า:

แน่นอนว่าความสัมพันธ์นี้สามารถนำไปใช้ในการประเมินแนวคิด เช่น งานและปัจจุบันได้ เราสามารถตัดสินปริมาณประจุที่ไหลในวงจรได้จากกระแสที่ไหลในวงจรและเวลาที่มันไหล เนื่องจาก q = It

เมื่อใช้ความสัมพันธ์นี้ เราจะได้สูตรที่แสดงปริมาณงานที่ทำเสร็จในปัจจุบัน แยกพื้นที่วงจรมีแรงดัน U:

งานและกำลังมีการวัดดังนี้: หากคุณวัดกระแสเป็นแอมแปร์ เวลาในการทำงานเป็นวินาที และแรงดันไฟฟ้าเป็นโวลต์ ให้ทำงานในหน่วยจูล (J)

ดังนั้น 1 จูล = 1 แอมแปร์ x 1 โวลต์ x 1 วินาที

กำลังไฟฟ้าวัดเป็นวัตต์ (W):

1 วัตต์ = 1 จูล/1 วินาที หรือ 1 วัตต์ = 1 โวลต์ x 1 แอมแปร์

คำถามในการคำนวณปริมาณงานที่ทำโดยกระแสในพื้นที่นี้ไม่เกี่ยวข้องกับคำถามที่ว่าพลังงานประเภทใดจะถูกแปลงเป็นในพื้นที่นี้ พลังงานไฟฟ้า- งานนี้เป็นการวัดค่าไฟฟ้าที่แปลงเป็นรูปแบบอื่นๆ

กระแสไฟฟ้าขณะปฏิบัติงานสามารถทำให้เส้นใยของหลอดไฟฟ้าร้อนขึ้น หลอมโลหะ หมุนกระดองของมอเตอร์ไฟฟ้า ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เป็นต้น ในทุกกรณี งานและกำลังของกระแสไฟฟ้าจะกำหนดระดับการแปลงไฟฟ้าเป็นรูปแบบอื่น เช่น พลังงานกล พลังงานความร้อนจากการเคลื่อนที่ เป็นต้น

เมื่อรู้ว่ากำลัง P = A/t เราจะได้สูตรที่สามารถนำมาใช้คำนวณกำลังไฟฟ้าในส่วนที่แยกจากกันของวงจรได้:

งานและกำลังสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรเหล่านี้ เช่นเดียวกับการใช้แอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์ ในทางปฏิบัติการทำงานของสนามไฟฟ้าจะวัดด้วยอุปกรณ์พิเศษ - ตัวนับ เมื่อผ่านมิเตอร์แสงภายในจะเริ่มหมุนและความเร็วในการหมุนจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกระแสและแรงดันไฟฟ้า จำนวนการปฏิวัติที่จะทำ เวลาที่แน่นอนจะช่วยสรุปเกี่ยวกับงานที่ทำสำเร็จในช่วงเวลานี้ สามารถมองเห็นมิเตอร์ไฟฟ้าได้ในอพาร์ตเมนต์ทุกห้อง

กำลังไฟฟ้าวัดโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ - วัตต์มิเตอร์ การออกแบบอุปกรณ์นี้ผสมผสานหลักการของโวลต์มิเตอร์และแอมป์มิเตอร์เข้าด้วยกัน

ในหลาย ๆ เครื่องใช้ไฟฟ้าและ อุปกรณ์ทางเทคนิคพลังของพวกเขาถูกระบุ ตัวอย่างเช่นกำลังของหลอดไส้อาจเป็น 25 W, 75 W เป็นต้นหรือเตารีดอาจมีกำลังประมาณ 1,000 W; กำลังของมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถเข้าถึงค่าที่สูงมาก - สูงถึงหลายพันกิโลวัตต์ นี่หมายถึงพลังของกระแสที่ไหลผ่านอุปกรณ์เฉพาะ

งานและพลัง กระแสสลับมีการคำนวณที่แตกต่างกัน ดังนั้นในการคำนวณงานที่ทำโดยกระแสสลับในช่วงระยะเวลาหนึ่งคุณสามารถใช้สูตร:

P = 1/2I₀U₀ cos φ บ่อยครั้งที่สูตรนี้เขียนในรูปแบบต่อไปนี้: P = IU cos φ โดยที่ I และ U คือค่าแรงดันและกระแสซึ่งน้อยกว่าค่าแอมพลิจูดที่สอดคล้องกัน 2 เท่า

สูตรคำนวณไฟ AC จะเหมือนกับไฟ DC

หน่วยพลังงานและงาน:

1 วัตต์-วินาที = 1 J 1 วัตต์-ชั่วโมง = 3600 J;

1 เฮกโตวัตต์-ชั่วโมง = 360,000 J;

1 กิโลวัตต์ชั่วโมง = 3600000J

หน่วยกำลัง:

1 แอมแปร์โวลต์ = 1 วัตต์;

1 เฮกโตวัตต์ = 100 วัตต์;

1 กิโลวัตต์ = 1,000 วัตต์