Elektrische werkzaamheden en stroom. Werkdefinitie elektrische stroom

Werk elektrische stroom is een maat voor de hoeveelheid energie.

Werk uitgevoerd door elektrische stroom tijdens: t Bij bekende spanning jij en ik huidige sterkte l is gelijk aan het product van spanning en stroomsterkte en de duur ervan. A = UIT

Arbeid wordt gemeten in joule ( 1J = 1VA ).

1 J Wordt de arbeid verricht door een elektrische stroom met een kracht? 1 A onder stress U = 1 V gedurende 1c .

De snelheid van werken wordt gekenmerkt door kracht.

Vermogen P werkhouding genoemd EEN door het tijdsinterval t waarvoor hij zich inzet. Dus in een elektrisch circuit:

Vermogen wordt gemeten in watt ( 1 W = 1 J / s ). 1 watt is de kracht waarmee voor 1 s lopende werkzaamheden 1 J.

Thermisch effect van de stroom.

In het geval dat de geleider stationair is en er geen chemische transformaties in plaatsvinden, wordt het werk van de stroom besteed aan het verhogen van de interne energie van de geleider, waardoor de geleider opwarmt. In dit geval wordt de hoeveelheid vrijgekomen warmte bepaald volgens de wet van Joule-Lenz.

Wet van Joule-Lenz.

De hoeveelheid warmte die vrijkomt in de geleider bij het passeren ervan Gelijkstroom, is recht evenredig met het kwadraat van de stroomsterkte, de weerstand van de geleider en de doorgangstijd van de stroom.

Q = I 2 Rt, J

Die. de hoeveelheid warmte die vrijkomt is gelijk aan de hoeveelheid elektrische energie die deze geleider ontvangt wanneer er stroom doorheen gaat.

Elke geleider kan, zonder oververhitting, een stroom van een bepaalde sterkte doorlaten. Gebruik het concept om de huidige belasting te bepalen: huidige dichtheid: het is de stroom per 1 mm2 van de dwarsdoorsnede van de geleider.J = .

In de natuur en technologie vinden de processen van het omzetten van energie van het ene type naar het andere continu plaats (Figuur 1.22). In bronnen van elektrische energie verschillende soorten energie wordt omgezet in elektrische energie.

Bijvoorbeeld:

· v elektrische generatoren 1 , in rotatie gedreven door een mechanisme, is er een transformatie in mechanische elektrische energie;

In thermogeneratoren 2 - thermisch;

in batterijen 9 bij hun ontlading en galvanische cellen 10 - chemisch;

In fotocellen 11 - stralend.

Ontvangers van elektrische energie daarentegen zetten elektrische energie om in andere soorten energie.

Bijvoorbeeld:

In elektromotoren 3 Elektrische energie verandert in mechanisch;

In elektrische verwarmingstoestellen 5 - in de hitte;

In elektrolytische baden 8 en batterijen 7 wanneer ze worden opgeladen - in een chemische stof;

· v elektrische lampen 6 - in straling en warmte;

in antennes 4 radiozenders - in stralend.

Figuur 1.22. Manieren om energie van het ene type naar het andere om te zetten

Controlevragen

1. Noem voorbeelden van energieconversie van het ene type naar het andere.

2. Geef de definitie van macht.

3. Wat is de arbeid die elektrische stroom gedurende een bepaalde tijd verricht bij een bekende spanning en stroom?

4. Wat wordt beschouwd als een eenheid van elektrische energie?

Elektriciteit zelf is niet nodig. Het is niet de stroom zelf die belangrijk is, maar de werking ervan.

De werking van een elektrische stroom wordt gekenmerkt door het werk van een elektrische stroom.

Arbeid is een grootheid die de transformatie van energie van het ene type naar het andere kenmerkt.

Er was bijvoorbeeld kinetische energie, het werd potentiële energie, dat wil zeggen, het lichaam was in een staat van beweging, toen stopte het en steeg tegelijkertijd naar een bepaalde hoogte.

Wat de elektrische stroom betreft, we weten al van de beweging van elektrische ladingen langs een geleider en dat deze beweging plaatsvindt onder invloed van een elektrisch veld, dat wil zeggen, een elektrisch veld doet het werk. En werk in in dit geval laat zien hoe energie van het ene type, bijvoorbeeld de energie van een elektrische stroom, wordt omgezet in andere soorten energie - mechanisch, thermisch, enz.

Het werk van een elektrische stroom wordt in de eerste plaats geassocieerd met het concept elektrische spanning en huidige sterkte.

De arbeid van een elektrisch veld is het product van een elektrische spanning en een lading die door een geleider vloeit.

Deze verklaring is afgeleid van de relatie voor elektrische spanning.

Elektrische spanning is het werk van een elektrisch veld om een elektrische lading q over te dragen.

Lading is het product van de stroomsterkte en de tijd gedurende welke deze lading door de geleider vloeit.

Deze stelling volgt uit de relatie voor de stroomsterkte.

De stroom is de verhouding van de lading tot de tijd gedurende welke de lading door de geleider door de doorsnede van de geleider stroomt.

Substitueren in de formule voor de definitie van werk , we krijgen een uitdrukking voor het berekenen van de arbeid van een elektrische stroom, de arbeid van een elektrisch veld om een elektrische lading te verplaatsen.

Werk - 1 Joule of 1 J;

Spanning - 1 Volt of 1 V;

Stroomsterkte - 1 Ampère of 1 A;

Tijd - 1 seconde of 1 s.

Definitie

Elektrische stroom werk is gelijk aan het product van de stroom in het gedeelte van het circuit, de spanning aan de uiteinden van dit gedeelte en de tijd dat de stroom door de geleider vloeit.

Het werk van de elektrische stroom wordt geassocieerd met apparaten waarmee de waarden van de aangegeven hoeveelheden kunnen worden bepaald.

De spanning wordt bepaald door een apparaat genaamd voltmeter... En om de stroom te meten, gebruik ampèremeter(figuur 1).

Rijst. 1. Afbeeldingen van een voltmeter en ampèremeter

Nadat we deze twee apparaten in een elektrisch circuit hebben opgenomen, de aflezingen van deze apparaten hebben bekeken en de tijd hebben bepaald gedurende welke metingen worden uitgevoerd, bepalen we de waarde van de elektrische stroom. .

Houd er rekening mee dat de betaling die we doen voor elektriciteit de betaling is voor het werk van de elektrische stroom. De actie van een elektrische stroom is de actie die wordt gebruikt in technologie, zoals verwarmingsapparaten, apparaten die in het dagelijks leven worden gebruikt (televisies, radio's, enz.).

Het werk wordt gemeten met een ampèremeter en een voltmeter, maar toch is er een apart apparaat dat onmiddellijk het werk van een elektrische stroom kan meten.

In de volgende les zullen we vertrouwd raken met het begrip macht.

Bibliografie

Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / red. Orlova VA, Roizen I.I. Natuurkunde 8. - M.: Mnemosyne.
AV Peryshkin Natuurkunde 8. - M.: Trap, 2010.
Fadeeva AA, Zasov AV, Kiselev D.F. Natuurkunde 8. - M.: Onderwijs.

Stoom.ru ().
Natuurkunde.ru ().
Klasse-fizika.narod.ru ().

Huiswerk

blz. 50, vragen 1-4, blz. 119, taak 24 (1). AV Peryshkin Natuurkunde 8. - M.: Trap, 2010.
Door een regelweerstand met een weerstand van 5 Ohm vloeit een stroom met een kracht van 0,5 A. Het is noodzakelijk om te bepalen wat voor soort arbeid de stroom zal leveren gedurende 4 uur (14.400 seconden).
Welke instrumenten kunnen worden gebruikt om de arbeid van een elektrisch veld te meten?

Ieder van ons heeft thuis een meter, volgens de metingen waarvan we maandelijks betalen voor elektriciteit. We betalen voor een bepaald aantal kilowattuur. Wat zijn deze kilowatturen? Waar betalen we precies voor? Laten we het uitzoeken :)

We gebruiken elektriciteit voor specifieke doeleinden. Elektrische stroom doet wat werk, hierdoor functioneren onze elektrische apparaten. Wat is het werk van elektrische stroom? Het is bekend dat het werk van de stroom om de elektrische lading over een bepaald gedeelte van het circuit te verplaatsen numeriek gelijk is aan de spanning in dit gedeelte. Als de lading verschilt, bijvoorbeeld in grote kant, dan zal het werk respectievelijk geweldig zijn.

Het werk van de stroom in het circuitgedeelte: de formule

We komen dus tot de conclusie dat het werk van de stroom gelijk is aan het product van de spanning in het gedeelte van het elektrische circuit door de hoeveelheid lading. De lading kan, zoals u weet, worden gevonden door het product van de stroomsterkte en de tijd dat de stroom passeert. We krijgen dus de formule voor het bepalen van het werk van de stroom:

A = Uq, q = It, we krijgen A = UIt;

waarbij A werk is, U spanning is, I stroomsterkte is, q lading is, t tijd.

De arbeid van de stroom wordt gemeten in joule (1 J). 1 J = 1 V * 1 A * 1 s. Dat wil zeggen, om het werk te meten dat de stroom heeft gedaan, hebben we drie apparaten nodig: een ampèremeter, een voltmeter en een klok. Elektriciteitsmeters die als het ware in appartementen staan, combineren alle bovenstaande apparaten in één. Ze meten het werk van de stroom. Het werk van de stroom in ons appartement is de energie die het verbruikte voor alle apparaten die op het netwerk van het appartement zijn aangesloten. Dit is waar we voor betalen. Wij betalen echter niet voor joule, maar voor kilowattuur. Waar komen deze eenheden vandaan?

Elektrisch stroomvermogen:

Om dit probleem aan te pakken, moet nog een concept worden overwogen: de kracht van een elektrische stroom. De kracht van de stroom is de arbeid die de stroom per tijdseenheid verricht. Dat wil zeggen, macht kan worden gevonden door werk te delen door de tijd. En werk is, zoals we al weten, het product van stroomsterkte en spanning en tijd. Zo wordt de tijd verkort en krijgen we het product van de huidige sterkte en spanning. Voor het huidige vermogen ziet de formule er als volgt uit:

P = A / t, A = UIt, we krijgen P = UIt / t, dat wil zeggen, P = UI;

waarbij P de huidige macht is. Het vermogen wordt gemeten in watt (1 W). Er worden meerdere waarden gebruikt - kilowatt, megawatt.

Het werk en de kracht van de elektrische stroom zijn nauw verwant. Werk is in feite de kracht van de stroom op elk moment, genomen over een bepaalde tijdsperiode. Daarom meten meters in appartementen het werk van de stroom niet in joules, maar in kilowattuur. Het is alleen dat 1 watt een heel klein vermogen is, en als we zouden betalen voor watt per seconde, zouden we tien- en honderdduizenden van dergelijke eenheden betalen. Om de berekeningen te vereenvoudigen, werd de eenheid "kilowattuur" aangenomen.

Bij het passeren van het circuit werkt een elektrische stroom, terwijl de elektrische energie van de stroombron wordt omgezet in andere soorten energie (mechanisch, thermisch, licht, enz.) De arbeid van een elektrische stroom wordt wiskundig uitgedrukt als het product van spanning, stroomsterkte en actietijd.

Werk EEN elektrische stroom in het gedeelte van het circuit met elektrische weerstand R gedurende t is gelijk aan:

А = ik – U– t = I2 –R– t

Werk wordt gemeten in watt-seconden, wattuur of kilowattuur. Voor een werkeenheid joule, of watt-seconde, d.w.z. arbeid verricht door een stroomsterkte van 1 ampère bij een spanning van 1 volt in 1 seconde.

Vermogen is de arbeid die de stroom per tijdseenheid verricht.

De kracht van een elektrische stroom wordt wiskundig uitgedrukt door de verhouding van de arbeid van de stroom EEN Op tijd t ... waarvoor dit werk is gedaan:

waar,

De doorgang van stroom door een geleider gaat altijd gepaard met ten minste een van de speciale verschijnselen - actie van de stroom. Er zijn drie acties van de stroom bekend: chemisch, magnetisch en thermisch.

Werk en kracht van elektrische stroom

In elk gesloten circuit in verplicht komt voor dubbele conversie energie. In de stroombron wordt enige energie omgezet (bijvoorbeeld in een generator - mechanisch) in elektrische energie, en in het stroomcircuit wordt het weer omgezet in een equivalente hoeveelheid energie van een ander type. De maat voor de transformatie van elektriciteit in het stroomcircuit in andere soorten energie is de hoeveelheid werk van de stroom.

Maar we begrijpen dat het werk en de kracht van de elektrische stroom werk is elektrische krachten velden die ladingen verplaatsen; daarom is het gemakkelijk te berekenen.

Het werk aan de overdracht van een elektrische lading in een elektrisch veld wordt geschat door het product van de waarde van de overgedragen lading door de waarde van het potentiaalverschil tussen de punten aan het begin en het einde van de overdracht, d.w.z. op spanningswaarde:

Uiteraard kan deze relatie ook worden toegepast om concepten als arbeid en kracht van een elektrische stroom te beoordelen. We kunnen de grootte van de lading die in het circuit stroomt beoordelen aan de hand van de stroom die in het circuit vloeit en de tijd van zijn stroom, aangezien q = It.

Met behulp van deze verhouding verkrijgen we een formule die de hoeveelheid werk van de stroom in een afzonderlijk gedeelte van het circuit uitdrukt met een spanning U:

De arbeid en het vermogen van de elektrische stroom worden als volgt gemeten: als je de stroom in ampère, de bedrijfstijd in seconden en de spanning in volt meet, dan is de arbeid in joule (J).

Dus 1 joule = 1 ampère x 1 volt x 1 seconde.

Vermogen wordt gemeten in watt (W):

1 watt = 1 joule / 1 seconde, of 1 watt = 1 volt x 1 amp.

De kwestie van het berekenen van de omvang van het werk van de stroom in deze sectie staat volledig los van de vraag in welk type energie de elektrische energie zal veranderen in deze sectie. Dit werk is een maat voor elektriciteit omgezet in andere vormen.

Elektrische stroom, het uitvoeren van werk, kan de gloeidraad van een elektrische lamp verwarmen, metalen smelten, het anker van een elektromotor draaien, chemische transformaties veroorzaken, enz. In alle gevallen bepalen het werk en de kracht van de elektrische stroom het niveau van omzetting van elektriciteit in andere vormen - mechanische energie, energie van thermische beweging, enz.

Wetende dat het vermogen P = A / t, kun je een formule krijgen die het vermogen van de stroom in een apart gedeelte van het circuit berekent:

Het werk en vermogen van gelijkstroom kan worden berekend met behulp van deze formules, evenals met behulp van een ampèremeter, voltmeter. In de praktijk wordt het werk van een elektrisch veld gemeten met een speciaal apparaat - een teller. Als hij door de toonbank gaat, begint een lichte aluminium schijf erin te draaien, en de rotatiesnelheid zal recht evenredig zijn met de stroom en spanning. Het aantal omwentelingen dat het zal maken in bepaalde tijd, zal helpen om conclusies te trekken over het werk dat in deze tijd is gedaan. In elk appartement zijn elektriciteitsmeters te zien.

Het huidige vermogen wordt gemeten met een speciaal apparaat - een wattmeter. Het apparaat van dit apparaat combineert de principes van een voltmeter en een ampèremeter.

op velen elektrische apparaten en technische apparaten hun kracht wordt aangegeven. Het vermogen van een gloeilamp kan bijvoorbeeld 25 W, 75 W, enz. Zijn, het vermogen van een stofzuiger of strijkijzer is ongeveer 1000 W, het vermogen van elektromotoren kan zeer hoge waarden bereiken - tot meerdere duizend kilowatt. In dit geval bedoelen ze de kracht van de stroom die door een bepaald apparaat gaat.

Werk en kracht wisselstroom worden anders berekend. Dus om het werk te berekenen dat wordt gedaan door wisselstroom gedurende een bepaalde periode, kunt u de formule gebruiken:

P = 1 / 2I₀U₀ cos φ. Vaak wordt deze formule in deze vorm geschreven: P = IU cos φ, waarbij I en U spannings- en stroomwaarden zijn, die 2 keer kleiner zijn dan de overeenkomstige amplitudewaarden.

De formule voor het berekenen van wisselstroom is dezelfde als voor gelijkstroom.

Eenheden van energie en arbeid:

1 watt-seconde = 1 J 1 watt-uur = 3600 J;

1 hectowattuur = 360.000 J;

1 kilowattuur = 3600000J

Krachteenheden:

1 ampère-volt = 1 watt;

1 hectowatt = 100 W;

/ Elektriciteit

Elektriciteit

Allereerst is het de moeite waard om uit te zoeken wat een elektrische stroom is. Elektrische stroom is de geordende beweging van geladen deeltjes in een geleider. Om het te laten ontstaan, moet je eerst een elektrisch veld creëren, onder invloed waarvan de bovengenoemde geladen deeltjes in beweging komen.

De eerste informatie over elektriciteit, die vele eeuwen geleden verscheen, had betrekking op elektrische "ladingen" verkregen door middel van wrijving. Al in de oudheid wisten mensen dat barnsteen, gewreven tegen wol, het vermogen verwerft om lichte objecten aan te trekken. Maar pas aan het einde van de 16e eeuw bestudeerde de Engelse arts Gilbert dit fenomeen tot in detail en ontdekte dat veel andere stoffen precies dezelfde eigenschappen hebben. Lichamen die, zoals barnsteen, in staat waren om na wrijven lichte objecten aan te trekken, noemde hij geëlektrificeerd. Dit woord is afgeleid van het Griekse elektron - "amber". Op dit moment zeggen we dat lichamen in deze staat elektrische ladingen hebben, en de lichamen zelf worden "geladen" genoemd.

Elektrische ladingen ontstaan altijd door nauw contact van verschillende stoffen. Als de lichamen massief zijn, wordt hun nauw contact verhinderd door microscopisch kleine uitsteeksels en onregelmatigheden op hun oppervlak. Door zulke lichamen samen te knijpen en tegen elkaar aan te wrijven, brengen we hun oppervlakken dichter bij elkaar, die zonder druk slechts op enkele punten zouden raken. In sommige lichamen kunnen elektrische ladingen vrij tussen verschillende delen bewegen, terwijl dit in andere onmogelijk is. In het eerste geval worden de lichamen "geleiders" genoemd en in het tweede geval "diëlektrica of isolatoren". Geleiders zijn alle metalen, waterige oplossingen van zouten en zuren, enz. Voorbeelden van isolatoren zijn barnsteen, kwarts, eboniet en alle gassen die zich onder normale omstandigheden bevinden.

Niettemin moet worden opgemerkt dat de verdeling van lichamen in geleiders en diëlektrica zeer willekeurig is. Alle stoffen geleiden in meer of mindere mate elektriciteit. Elektrische ladingen zijn positief en negatief. Dit soort stroom zal niet lang duren, omdat de lading in een geëlektrificeerd lichaam opraakt. Voor het continue bestaan van een elektrische stroom in een geleider, is het noodzakelijk om een elektrisch veld in stand te houden. Voor deze doeleinden worden bronnen van elektrische stroom gebruikt. Het eenvoudigste geval van een elektrische stroom is wanneer het ene uiteinde van de draad is verbonden met een geëlektrificeerd lichaam en het andere met de grond.

De elektrische circuits die stroom leveren aan gloeilampen en elektromotoren verschenen pas na de uitvinding van batterijen, die dateert van rond 1800. Daarna ging de ontwikkeling van de theorie van elektriciteit zo snel dat het in minder dan een eeuw niet alleen een onderdeel van de natuurkunde werd, maar de basis vormde van een nieuwe elektrische beschaving.

Basishoeveelheden elektrische stroom

De hoeveelheid elektriciteit en de sterkte van de stroom... Elektrische schokken kunnen sterk of zwak zijn. De sterkte van de elektrische stroom hangt af van de hoeveelheid lading die gedurende een bepaalde tijdseenheid door het circuit stroomt. Hoe meer elektronen zich van de ene pool van de bron naar de andere hebben verplaatst, hoe groter de totale lading die door de elektronen wordt overgedragen. Deze totale lading wordt de hoeveelheid elektriciteit genoemd die door de geleider gaat.

De hoeveelheid elektriciteit hangt met name af van de chemische werking van de elektrische stroom, dat wil zeggen, wat? meer lading gepasseerd door de elektrolytoplossing, hoe meer stof zich op de kathode en anode zal vestigen. In dit opzicht kan de hoeveelheid elektriciteit worden berekend door de massa van de stof die op de elektrode is afgezet te wegen en de massa en lading van één ion van deze stof te kennen.

De sterkte van de stroom is een hoeveelheid die gelijk is aan de verhouding van de elektrische lading die door de doorsnede van de geleider is gegaan tot de tijd van zijn stroom. De maateenheid voor lading is coulomb (C), de tijd wordt gemeten in seconden (s). In dit geval wordt de eenheid van stroomsterkte uitgedrukt in C / s. Deze eenheid wordt ampère (A) genoemd. Om de stroom in het circuit te meten, wordt een elektrisch meetapparaat, een ampèremeter genoemd, gebruikt. Voor aansluiting op het circuit is de ampèremeter uitgerust met twee klemmen. Het wordt in serie in de keten opgenomen.

elektrische spanning:... We weten al dat elektrische stroom een geordende beweging is van geladen deeltjes - elektronen. Deze beweging wordt gecreëerd met behulp van een elektrisch veld, dat tegelijkertijd presteert een bepaalde baan... Dit fenomeen wordt het werk van elektrische stroom genoemd. Om een grotere lading langs het elektrische circuit in 1 s te verplaatsen, moet het elektrische veld presteren goed werk... Op basis hiervan blijkt dat het werk van de elektrische stroom afhankelijk moet zijn van de sterkte van de stroom. Maar er is nog een waarde waarvan het werk van de stroom afhangt. Deze waarde wordt spanning genoemd.

Spanning is de verhouding van het werk van de stroom in een bepaald gedeelte van het elektrische circuit tot de lading die door hetzelfde gedeelte van het circuit stroomt. De arbeid van de stroom wordt gemeten in joule (J), de lading in coulombs (C). In dit opzicht wordt de eenheid van spanningsmeting 1 J / C. Dit hoofdstuk een volt (B) genoemd.

Om een spanning in een elektrisch circuit te laten verschijnen, is een stroombron nodig. Bij een open circuit is er alleen spanning aanwezig op de klemmen van de stroombron. Als deze stroombron in de schakeling is opgenomen, verschijnt er ook een spanning op geselecteerde sites kettingen. In dit opzicht zal er een stroom in het circuit verschijnen. Dat wil zeggen, in het kort kunnen we het volgende zeggen: als er geen spanning in de schakeling staat, is er ook geen stroom. Om de spanning te meten, wordt een elektrisch meetapparaat gebruikt, een voltmeter genaamd. Zijn verschijning het lijkt op de eerder genoemde ampèremeter, met het enige verschil dat er de letter V op de voltmeterschaal staat (in plaats van A op de ampèremeter). De voltmeter heeft twee klemmen, met behulp waarvan deze parallel is aangesloten op het elektrische circuit.

Elektrische weerstand... Nadat je allerlei soorten geleiders en een ampèremeter op het elektrische circuit hebt aangesloten, kun je zien dat bij gebruik van verschillende geleiders de ampèremeter verschillende waarden geeft, dat wil zeggen dat in dit geval de stroomsterkte in het elektrische circuit anders is. Dit fenomeen kan worden verklaard door het feit dat verschillende geleiders verschillende elektrische weerstand, wat een fysieke grootheid is. Ter ere van de Duitse natuurkundige werd ze Om genoemd. In de natuurkunde worden in de regel grotere eenheden gebruikt: kilo-ohm, mega-ohm, enz. De weerstand van een geleider wordt meestal aangegeven met de letter R, de lengte van de geleider - L, en het dwarsdoorsnede-oppervlak - S. In dit geval kan de weerstand worden geschreven in de vorm van de formule:

waarbij de coëfficiënt p wordt genoemd weerstand... Deze coëfficiënt drukt de weerstand uit van een geleider met een lengte van 1 m met een dwarsdoorsnede van 1 m2. De soortelijke weerstand wordt uitgedrukt in ohm x m. Omdat draden meestal een vrij kleine doorsnede hebben, worden hun oppervlakten meestal uitgedrukt in vierkante millimeters. In dit geval is de eenheid van weerstand Ohm x mm2 / m. In onderstaande tabel. 1 toont de soortelijke weerstand van sommige materialen.

Tabel 1. Specifieke elektrische weerstand van sommige materialen
Materiaal	p, Ohm x m2 / m	Materiaal	p, Ohm x m2 / m
		Platina-iridium legering




Metaal of legering
		Manganine (legering)
Aluminium		Constantaan (legering)
Wolfraam
		Nichroom (legering)
Nickeline (legering)		Fechral (legering)
Nickeline (legering)		Chroom (legering)

Volgens de tabel. 1, wordt het duidelijk dat koper de kleinste elektrische weerstand heeft, de grootste is een legering van metalen. Bovendien hebben diëlektrica (isolatoren) een hoge soortelijke weerstand.

elektrische capaciteit:... We weten al dat twee van elkaar geïsoleerde geleiders elektrische ladingen kunnen accumuleren. Dit fenomeen wordt gekenmerkt door een fysieke grootheid die elektrische capaciteit wordt genoemd. De elektrische capaciteit van twee geleiders is niets meer dan de verhouding van de lading van een van hen tot het potentiaalverschil tussen deze geleider en de aangrenzende. Hoe lager de spanning wanneer de geleiders een lading ontvangen, hoe groter hun capaciteit. Een farad (F) wordt genomen als een eenheid van elektrisch vermogen. In de praktijk worden de fracties van deze eenheid gebruikt: microfarad (μF) en picofarad (pF).

Yandex.DirectAlle advertentiesAppartementen te huur Kazan! Appartementen vanaf 1000 roebel. dagelijks. Mini-hotels. Rapportagedocumenten16.forguest.ru Appartementen te huur in Kazan Gezellige appartementen in alle wijken van Kazan. Snelle dagelijkse huur van appartementen.fatyr.ru Nieuwe Yandex-browser! Handige bladwijzers en betrouwbare bescherming... Browser voor aangenaam surfen op het net Browser.yandex.ru 0+

Als je twee geleiders los van elkaar neemt, plaats ze dan op korte afstand de een van de ander krijg je een condensator. De capaciteit van een condensator hangt af van de dikte van de platen en de dikte van het diëlektricum en zijn permeabiliteit. Door de dikte van het diëlektricum tussen de platen van de condensator te verminderen, kan de capaciteit van de laatste aanzienlijk worden vergroot. Op alle condensatoren moet, naast hun capaciteit, de spanning worden aangegeven waarvoor deze apparaten zijn ontworpen.

Werk en kracht van elektrische stroom... Uit het bovenstaande blijkt duidelijk dat een elektrische stroom een bepaald werk doet. Wanneer elektrische motoren zijn aangesloten, laat de elektrische stroom allerlei apparatuur werken, beweegt de trein langs de rails, verlicht de straten, verwarmt het huis en produceert ook een chemisch effect, dat wil zeggen, het maakt elektrolyse mogelijk, enz. stroomsterkte, spanning en tijd gedurende welke het werk is uitgevoerd. Arbeid wordt gemeten in joule, spanning in volt, stroom in ampère, tijd in seconden. In dit opzicht is 1 J = 1B x 1A x 1s. Hieruit blijkt dat om het werk van een elektrische stroom te meten, drie apparaten tegelijk moeten worden gebruikt: een ampèremeter, een voltmeter en een klok. Maar dit is omslachtig en ineffectief. Daarom wordt het werk van een elektrische stroom meestal gemeten door elektrische meters. Het apparaat van dit apparaat bevat alle bovenstaande apparaten.

Het vermogen van de elektrische stroom is gelijk aan de verhouding van het werk van de stroom tot de tijd waarin het werd uitgevoerd. Het vermogen wordt aangegeven met de letter "P" en wordt uitgedrukt in watt (W). In de praktijk wordt er gewerkt met kilowatt, megawatt, hectowatt etc. Om het vermogen van een schakeling te meten heb je een wattmeter nodig. Elektrische arbeid wordt uitgedrukt in kilowattuur (kWh).

Basiswetten van elektrische stroom

De wet van Ohm... Spanning en stroom worden als de handigste specificaties beschouwd. elektrische circuits... Een van de belangrijkste kenmerken van het gebruik van elektriciteit is het snelle transport van energie van de ene plaats naar de andere en de overdracht ervan naar de consument in de gewenste vorm... Het product van het potentiaalverschil door de stroomsterkte geeft het vermogen, dat wil zeggen de hoeveelheid energie die per tijdseenheid in het circuit wordt gegeven. Zoals hierboven vermeld, zijn er 3 apparaten nodig om het vermogen in een elektrisch circuit te meten. Maar is het mogelijk om het met één te doen en het vermogen te berekenen op basis van de meetwaarden en een kenmerk van het circuit, zoals de weerstand? Veel mensen vonden dit idee leuk, ze vonden het vruchtbaar.

Dus wat is de weerstand van een draad of een circuit als geheel? Heeft draad, zoals waterleidingen of leidingen in een vacuümsysteem, een blijvende eigenschap die weerstand zou kunnen worden genoemd? In leidingen is bijvoorbeeld de verhouding van het drukverschil dat stroming creëert, gedeeld door de stromingssnelheid: constante eigenschap pijpen. Evenzo gehoorzaamt de warmtestroom in de draad aan een eenvoudige relatie, die het temperatuurverschil, het dwarsdoorsnede-oppervlak van de draad en de lengte ervan omvat. De ontdekking van een dergelijke relatie voor elektrische circuits was het resultaat van een succesvolle zoektocht.

In de jaren 1820 was de Duitse onderwijzer Georg Ohm de eerste die naar de bovenstaande verhouding zocht. Allereerst streefde hij naar roem en faam, waardoor hij les zou kunnen geven aan de universiteit. Dat was de enige reden waarom hij een onderzoeksgebied koos dat bijzondere voordelen beloofde.

Om was de zoon van een slotenmaker, dus hij wist hoe hij metalen draden van verschillende diktes moest trekken, die hij nodig had voor experimenten. Omdat het in die tijd onmogelijk was om geschikt draad te kopen, maakte Ohm het met zijn eigen handen. Tijdens de experimenten probeerde hij verschillende lengtes, verschillende diktes, verschillende metalen en zelfs verschillende temperaturen... Al deze factoren wisselde hij beurtelings af. In de tijd van Ohm waren batterijen nog zwak en gaven ze een stroom van variabele grootte. In dit verband gebruikte de onderzoeker een thermokoppel als generator, waarvan de hete junctie in een vlam werd geplaatst. Bovendien gebruikte hij een grove magnetische ampèremeter en mat hij de potentiaalverschillen (Ohm noemde ze "spanningen") door de temperatuur of het aantal thermische verbindingen te veranderen.

De theorie van elektrische circuits heeft net zijn ontwikkeling gekregen. Nadat de batterij rond 1800 was uitgevonden, ontwikkelde deze zich veel sneller. Ontworpen en vervaardigd (vaak met de hand) verschillende apparaten, werden nieuwe wetten ontdekt, concepten en termen verschenen, enz. Dit alles leidde tot een dieper begrip van elektrische verschijnselen en factoren.

Aan de ene kant was de vernieuwing van de kennis over elektriciteit de aanleiding voor het ontstaan nieuw gebied fysica, aan de andere kant, was de basis voor de snelle ontwikkeling van elektrotechniek, dat wil zeggen dat batterijen, generatoren, voedingssystemen voor verlichting en elektrische aandrijvingen, elektrische ovens, elektromotoren, enz. werden uitgevonden.

De ontdekkingen van Ohm waren van groot belang zowel voor de ontwikkeling van de theorie van elektriciteit als voor de ontwikkeling van de toegepaste elektrotechniek. Ze maakten het mogelijk om gemakkelijk de eigenschappen van elektrische circuits voor gelijkstroom en vervolgens voor wisselstroom te voorspellen. In 1826 publiceerde Ohm een boek waarin hij theoretische bevindingen en experimentele resultaten schetste. Maar zijn hoop was niet gerechtvaardigd, het boek werd met spot begroet. Dit gebeurde omdat de methode van primitief experimenteren onaantrekkelijk leek in een tijd waarin velen zich lieten meeslepen door de filosofie.

Omu had geen andere keuze dan zijn onderwijspositie te verlaten. Om dezelfde reden kreeg hij geen aanstelling aan de universiteit. Zes jaar lang leefde de wetenschapper in armoede, zonder vertrouwen in de toekomst, met een gevoel van bittere teleurstelling.

Maar gaandeweg kregen zijn werken eerst buiten Duitsland bekendheid. Om werd gerespecteerd in het buitenland, ze profiteerden van zijn onderzoek. In dit opzicht werden landgenoten gedwongen hem thuis te herkennen. In 1849 werd hij gepromoveerd tot professor aan de universiteit van München.

Ohm ontdekte een eenvoudige wet die de relatie tussen stroom en spanning voor een stuk draad (voor een deel van een circuit, voor een heel circuit) vastlegt. Daarnaast heeft hij regels opgesteld waarmee je kunt bepalen wat er verandert als je een draad van een andere maat neemt. De wet van Ohm is als volgt geformuleerd: de stroom in een sectie van het circuit is recht evenredig met de spanning in deze sectie en omgekeerd evenredig met de weerstand van de sectie.

Wet van Joule-Lenz... Elektrische stroom in elk deel van het circuit doet een bepaald werk. Laten we bijvoorbeeld een willekeurig deel van het circuit nemen, tussen de uiteinden waarvan er een spanning (U) is. Volgens de definitie van elektrische spanning is het werk dat wordt gedaan bij het verplaatsen van een ladingseenheid tussen twee punten gelijk aan U. Als de stroomsterkte in dit gedeelte van het circuit i is, zal de lading die het zal passeren in tijd t, en daarom de werk van de elektrische stroom in deze sectie zal zijn:

Deze uitdrukking geldt in ieder geval voor gelijkstroom, voor elk deel van het circuit dat geleiders, elektromotoren, enz. kan bevatten. Het vermogen van de stroom, dat wil zeggen arbeid per tijdseenheid, is gelijk aan:

Deze formule wordt in het SI-systeem gebruikt om de eenheid van spanning te bepalen.

Stel dat een deel van het circuit een vaste geleider is. In dit geval zal al het werk in warmte veranderen, die in deze geleider zal vrijkomen. Als de geleider homogeen is en voldoet aan de wet van Ohm (dit omvat alle metalen en elektrolyten), dan:

waarbij r de weerstand van de geleider is. In dit geval:

Deze wet werd eerst experimenteel afgeleid door E. Lenz en, onafhankelijk van hem, door Joule.

Opgemerkt moet worden dat het verwarmen van geleiders talrijke toepassingen vindt in de techniek. De meest voorkomende en belangrijkste daarvan is: verlichting lampen gloeiend.

Wet elektromagnetische inductie ... In de eerste helft van de 19e eeuw ontdekte de Engelse natuurkundige M. Faraday het fenomeen magnetische inductie. Dit feit, dat eigendom is geworden van veel onderzoekers, gaf een krachtige impuls aan de ontwikkeling van elektrische en radio-engineering.

Tijdens de experimenten ontdekte Faraday dat wanneer het aantal magnetische inductielijnen dat een oppervlak binnendringt dat wordt begrensd door een gesloten circuit verandert, er een elektrische stroom in ontstaat. Dit is de basis van misschien wel de belangrijkste wet van de natuurkunde - de wet van elektromagnetische inductie. De stroom die in het circuit optreedt, werd inductief genoemd. Vanwege het feit dat de elektrische stroom alleen in het circuit ontstaat in het geval van externe krachten die op de vrije ladingen inwerken, en met een veranderende magnetische flux die langs het oppervlak van een gesloten circuit gaat, verschijnen dezelfde externe krachten daarin. De werking van externe krachten in de natuurkunde heet elektromotorische kracht of EMF-inductie.

Elektromagnetische inductie komt ook voor in open geleiders. In het geval dat een geleider magnetische krachtlijnen kruist, ontstaat er een spanning aan de uiteinden. De reden voor het verschijnen van een dergelijke spanning is de inductie-EMF. Als de magnetische flux die door de gesloten lus gaat niet verandert, verschijnt de inductiestroom niet.

Met behulp van het concept "EMF van inductie", kan men praten over de wet van elektromagnetische inductie, dat wil zeggen, de EMF van inductie in een gesloten lus is even groot als de veranderingssnelheid van de magnetische flux door het oppervlak dat wordt begrensd door de lus .

Regel van Lenz... Zoals we al weten, ontstaat er een inductiestroom in de geleider. Afhankelijk van de omstandigheden van zijn uiterlijk, heeft het een andere richting. In dit verband formuleerde de Russische natuurkundige Lenz: volgende regel: de inductiestroom die ontstaat in een gesloten lus heeft altijd een zodanige richting dat het magnetische veld dat hierdoor wordt gecreëerd niet toestaat dat de magnetische flux verandert. Dit alles geeft aanleiding tot een inductiestroom.

Inductiestroom heeft, net als elke andere, energie. Dit betekent dat bij een inductiestroom elektrische energie ontstaat. Volgens de wet van behoud en transformatie van energie kan de bovengenoemde energie alleen ontstaan door de hoeveelheid energie van een ander type energie. De regel van Lenz is dus volledig in overeenstemming met de wet van behoud en transformatie van energie.

Naast inductie kan in de spoel ook zogenaamde zelfinductie optreden. De essentie ervan is als volgt. Als er een stroom in de spoel verschijnt of als de sterkte verandert, verschijnt er een veranderend magnetisch veld. En als de magnetische flux die door de spoel gaat verandert, dan is a elektromotorische kracht, die de EMF van zelfinductie wordt genoemd.

Volgens de regel van Lenz interfereert de EMF van zelfinductie, wanneer het circuit is gesloten, met de stroomsterkte en laat deze niet toenemen. Wanneer het circuit is uitgeschakeld, vermindert de zelfinductie-EMF de stroom. In het geval dat de stroom in de spoel een bepaalde waarde bereikt, stopt het magnetische veld met veranderen en wordt de EMF van zelfinductie nul.

Wat is het "werk van elektrische stroom"? wat is het "werk van elektrische stroom"?

Werk en kracht van elektrische stroom. Uit het bovenstaande blijkt duidelijk dat een elektrische stroom een bepaald werk doet. Wanneer elektrische motoren zijn aangesloten, laat de elektrische stroom allerlei apparatuur werken, beweegt de trein langs de rails, verlicht de straten, verwarmt het huis en produceert ook een chemisch effect, dat wil zeggen, het maakt elektrolyse mogelijk, enz. stroomsterkte, spanning en tijd gedurende welke het werk is uitgevoerd. Arbeid wordt gemeten in joule, spanning in volt, stroom in ampère, tijd in seconden. In dit opzicht is 1 J = 1B x 1A x 1s. Hieruit blijkt dat om het werk van een elektrische stroom te meten, drie apparaten tegelijk moeten worden gebruikt: een ampèremeter, een voltmeter en een klok. Maar dit is omslachtig en ineffectief. Daarom wordt het werk van een elektrische stroom meestal gemeten door elektrische meters. Het apparaat van dit apparaat bevat alle bovenstaande apparaten.

Irina parfirieva

Het werk van de elektrische stroom laat zien welk werk het elektrische veld deed toen de ladingen langs de geleider bewogen. De arbeid van de elektrische stroom is gelijk aan het product van de stroomsterkte en de spanning en de tijd dat de stroom in het circuit vloeit. elk appartement voor de boekhouding van verbruikte elektriciteit, zijn speciale elektriciteitsmeters geïnstalleerd, die het werk van elektrische stroom laten zien, voltooid voor een bepaalde periode wanneer verschillende huishoudelijke elektrische apparaten... Deze meters tonen het werk van de elektrische stroom (elektriciteitsverbruik) in "kWh". 1kW. h = ... W. s = 3.600.000 J

Elektrische energie wordt gemakkelijk omgezet in andere soorten energie - mechanische, chemische, lichte, interne energie van een stof, die veel wordt gebruikt in de industrie en in het dagelijks leven.

Een maat voor energieverandering elektrische stroom is het werk van een stroombron die een elektrisch veld in het circuit creëert en onderhoudt.

Een stationair elektrisch veld dat ladingen langs een geleider beweegt, werkt wel. Dit werk heet werk van de huidige... Het werk van een elektrische stroom in een sectie van een circuit, zoals volgt uit de definitie van spanning,

\ (~ A = qU, \)

waar Q - elektrische lading langs een deel van de keten gaan, en jij- spanning op de site.

overwegende dat Q = Het, waar l is de stroom in de geleider, en t- de tijd van passage van de elektrische stroom, voor het werk van de stroom die we krijgen

\ (~ A = IUt. \)

Indien R is de weerstand van een homogeen deel van het circuit, dan kun je met behulp van de wet van Ohm voor een deel van het circuit een formule krijgen voor het berekenen van het werk van de stroom:

\ (~ A = I ^ 2Rt = \ frac (U ^ 2) (R) t. \)

Als de sectie van het circuit niet homogeen is, wordt het werk niet alleen uitgevoerd door het stationaire elektrische veld, maar ook door externe krachten, en vol werk wordt bepaald door de formule

\ (~ A = I (\ varphi_1 - \ varphi_2 \ pm \ varepsilon) t. \)

Als er een elektromotor in het circuit zit, wordt de energie van de elektrische stroom in de eerste plaats besteed aan het uitvoeren van mechanisch werk - nuttig werk EEN meh, ten tweede wordt het besteed aan het verwarmen van de motorwikkelingen en aansluitdraden- verspilde energie. In dit geval is de coëfficiënt nuttige actie kan worden berekend als

\ (~ A_0 = A_ (meh) + Q; \) \ (~ \ eta = \ frac (A_ (meh)) (A_0) = \ frac (A_ (meh)) (A_ (meh) + Q). \ )

Over de efficiëntie van de huidige bron gesproken, onder nuttig werk impliceren werk uitgevoerd in een extern DC-circuit:

\ (~ A_p = IUt = I ^ 2Rt. \)

Het werk van de huidige bron is gelijk aan het werk van externe krachten:

\ (~ A_z = q \ varepsilon = I \ varepsilon t, \)

waarbij \ (~ \ varepsilon = I (R + r) \).

Dan \ (~ A_z = I ^ 2 (R + r) t \).

Bronefficiëntie \ (~ \ eta = \ frac (A_p) (A_z) = \ frac (IUt) (I \ varepsilon t) = \ frac (U) (\ varepsilon) = \ frac (R) (R + r) \ ), waar jij- spanning in het externe circuit (spanning aan de polen van de stroombron). Grafische verslaving η = F(R) Bij R= const wordt getoond in Fig. 1.

De werkeenheid van elektrische stroom in SI is joule (J). 1 J staat voor het werk van de huidige equivalent aan mechanisch werk in 1J.

1 J = Cl · B = A · B · s.

Het werk van elektrische stroom wordt gemeten door tellers.

De snelheid waarmee de stroom in een bepaald deel van het circuit werkt, kenmerkt de kracht van de stroom. Het huidige vermogen wordt bepaald door de formule \ (~ P = \ frac At \) of P = IU.

Als je de wet van Ohm gebruikt voor een deel van het circuit, kun je de formule voor het huidige vermogen \ [~ P = I ^ 2R = \ frac (U ^ 2) (R) \] anders schrijven. In dit geval het komt over thermisch vermogen.

De eenheid van het huidige vermogen is watt: 1 W = J / s. Vandaar J = W s.

Daarnaast worden off-system eenheden gebruikt: kilowattuur of hectowattuur: 1 kWh = 3,6 · 106 J = 3,6 MJ; 1 gWh = 3,6 105 J = 360 kJ.

Er zijn speciale apparaten voor het meten van het huidige vermogen - wattmeters.

Literatuur

Aksenovich L.A. Natuurkunde op de middelbare school: theorie. Taken. Toetsen: Leerboek. vergoeding voor instellingen die de ontvangst van obs. omgevingen, onderwijs / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Minsk: Adukatsya i vyhavanne, 2004. - blz. 267-270.