Размещено на http://www.allbest.ru/

Робота електричного струму

При проходженні електричного струму через електричне коло можуть проходити різні явища. Крім нагрівання провідників, можуть мати місце хімічні зміни в них (провідники другого роду). Теплову дію струму в провіднику вперше дослідили та описали Емілій Християнович Ленс (1804-1865) (в 1842р. встановив закон теплової дії електричного струму) та незалежно від нього, англійський фізик Джоуль Джеймс - Прескотт (1818-1889) (встановив залежність кількості теплоти, що виділяється в провіднику при проходженні струму від інших фізичних величин).

При проходженні електричного струму через будь-яке тіло, електрична енергія перетворюється в теплову (провідник нагрівається), механічну (електродвигун приводить у рух машини і механізми), хімічну (заряджається акумулятор) тощо, а будь яке перетворення енергії з одного виду в інший характеризується виконанням роботи.

У дослідах Джоуля і Ленца струм проходив через нерухомі металеві провідники. Тому єдиним результатом проходження струму було нагрівання цих провідників і, відповідно, за законом збереження енергії, вся робота, виконана струмом, перетворювалась в теплову енергію. Роботу електричних сил в цьому випадку легко підрахувати. Відомо, що напруга на кінцях ділянки кола дорівнює роботі, яка виконується при перенесенні зарядженими частинками в цій ділянці заряду в 1Кл:

(1.1.)

де - напруга [В], -робота [Дж], -електричний заряд[Кл].

З формули 1.1. отримаємо

. (1.2.)

Електричний заряд , що переноситься при проходженні струму, можна визначити, якщо відомі сила струму та час, протягом якого проходив струм .

Підставивши останню формулу в 1.2., отримаємо вираз, який визначає роботу, виконану струмом

. (1.3.)

Одиницею вимірювання роботи електричного струму, як і будь-якого іншого виду роботи, є джоуль, який дорівнює роботі, що виконується електричним струмом силою в 1 А при напрузі в 1 В протягом 1с.

.

В розглянутому випадку вся робота перетворюється в теплоту, тобто , - кількість теплоти, відповідно .

Слід звернути увагу на те, що робота струму повністю переходить в теплову енергію лише у випадку нерухомих провідників першого роду. Якщо струм, крім нагрівання, виконує механічну роботу (двигун), то робота, виконана струмом, лише частково перетворюється в теплоту, інша частина іде на виконання зовнішньої роботи (двигун).

В такому випадку , тобто використання формули 1.3. при теоретичних розрахунках для оцінки кількості теплоти, що виділяється, можливе лише у випадках, коли вся ця робота перетворюється у теплоту, тобто коли на досліджуваній ділянці електричного кола відсутні процеси, що супроводжуються виконанням роботи іншого виду.

Потужність електричного струму

Потужність електричного струму - фізична величина, що характеризує швидкість виконання струмом роботи й дорівнює відношенню роботи А струму до часу t, за який цю роботу виконано.

Для вимірювання роботи електричного струму потрібно мати прилад, який би враховував напругу, силу струму і час його проходження. Прикладами таких приладів є лічильники електричної енергії. Які, як відомо, найчастіше бувають індукційної системи. В основі принципу дії приладів індукційної системи використовується дія змінних магнітних полів, створюваних електромагнітами, на вихрові струми, які індукуються цими полями в алюмінієвому диску. На диск діє обертаючий момент. Знаючи роботу, що виконується струмом за деякий проміжок часу, можна розрахувати і потужність струму, під якою розуміють роботу, що виконується за одиницю часу. В загальному випадку:

,

де -потужність. Використовуючи 1.3. отримаємо формулу для потужності струму

. (1.4.)

Потужність постійного струму на будь-якій ділянці кола визначається добутком сили струму на напругу між кінцями ділянки струму. Якщо в попередній формулі напруга виражається у вольтах, струм - в амперах, то одиницею вимірювання потужності буде джоуль за секунду (Дж/с) або ватт.

1Вт=1Дж/с звідки 1Дж=1Вт·с

Для означення одного вату використовується формула 1.1., згідно з якою, один ватт - це потужність, яка виділяється в провіднику, між кінцями якого прикладена напруга один вольт і через який протікає струм в один ампер. В енергетиці та на практиці часто використовується при вимірюванні потужності кВт (1кВт=1000Вт).

Також зручно використовувати позасистемну одиницю вимірювання роботи електричного струму - кВт-год,

1кВт-год=10³ Вт·3600 с=3,6·10⁶ Вт с=3,6·10⁶ Дж.

Для вимірювання потужності електричного струму використовують ватметри, що враховують напругу і силу струму. Найпоширенішими є ватметри динамічної системи. Ватметр динамічної системи складається з двох котушок: рухомої і нерухомої. Нерухома котушка, що складається з порівняно малої кількості витків достатньо грубого дроту, вмикається послідовно зі споживачем Z, а рухома котушка з більшою кількістю витків, але значно тоншого дроту, разом з додатковим резистором R_о вмикається паралельно до споживача. Біля одного із затискачів нерухомої котушки ставлять позначку І_*. Біля другого вказують номінальне значення сили струму цієї котушки І_н. Аналогічно позначають виводи рухомої котушки U_н U_*.

Ватметр

Затискачі І_* U_*. називають генераторами, І_* потрібно з'єднувати з провідником, який підводиться до місця вимірювання зі сторони джерела енергії. Ватметр може бути ввімкнений в електричне коло тільки тоді, коли на ділянці з елементом Z діючі значення струму і напруги не перевищують вказаних на приладі. Схематичне зображення ватметра динамічної системи та схема ввімкнення подані на малюнку

Розрахунок коштів на споживання за одну добу

Електролічильник 13.12.14 - 14.12.14 (доба)

За одну добу було використано 1290 кВт/год. - 1281 кВт/год. = 9 кВт/год.

Вартість одиниці роботи ( тарифу) дорівнює 41,94 коп., Із цього випливає, що за 1 добу було використано 9 кВ/год. Рахуємо: 9 кВт ^х 41,94 коп. = 377,4 = 3 грн.77,4 коп.

Розрахунок коштів побутових дій з використанням електричних пристроїв

Робота струму: A=UIt

Потужність струму: P=UI

Тариф: 41,94 коп.за 1 кВт

Вирахуємо, скільки буде спожито електроенергії при роботі цих електроприладів за добу. А=А₁+А₂+А₃+А ₄+А₅+А₆=10,5 кВт/год, тобто загальна вартість:

10,5 кВт/год ^х 41,94 коп. = 440,3 = 4 грн.40,3 коп.

Враховуючи неточність часу роботи приладів, значення роботи струму за добу і коштовності спожитої електроенергії за добу, є близьким до значення, визначеного прямим методом за допомогою електролічильника.

За допомогою цих експериментальних завдань я навчився обчислювати роботу електричного струму шляхом прямого вимірювання за допомогою електролічильника, та непрямого - за допомогою формул. Зрозумів, що таке потужність електричного струму (це фізична величина, що характеризує швидкість виконання струмом роботи й дорівнює відношенню роботи А струму до часу t, за який цю роботу виконано). Крім того, вміючи розраховувати кількість спожитої електроенергії та знаючи тариф, я можу розрахувати коштовність електроенергії, вжитої за добу. Завдяки цьому зрозумів, як необхідно економити електроенергію, а тим самим і кошти.

Дослідження ринку побутової техніки

електричний струм ватметр праска

Ми з татом вирішили підібрати матусі праску. Я дізнався які характеристики вона хоче бачити у своєму подарунку на Новий Рік.

Це був перелік параметрів:

1. Повинен бути, обов'язково, парогенератор.

2. Потужність : більше 2000 Вт

3. Автовідключення.

4. Вертикальне відпарювання.

5. Захист від накипу.

6. Система само очищування.

7. Система капля-стоп.

По цим критеріям ми вирішили підібрати праску. Ось що у нас вийшло:

Утюг BOSCH TDS 373117 P

Утюг ARZUM STEAMART MAXI (AR642) Purple

Утюг GORENJE SGT 2400 EAL

Отже, ми з татом вирішили обрати праску BOSCH TDS 373117 P.

У порівнянні з іншими прасками вона виграє по багатьом параметрам. Наприклад: паровий удар у неї 320 грам у хвилину, а в інших прасках 120 і 90 грам у хвилину, обсяг резервуара для води 1400 мл, а у конкурентів 240мл і 1100мл. Головним критерієм вибору праски є її потужність - 3100 Вт, яка необхідна для виконування багатьох функцій : вертикальне відпарювання, паровий тиск, скорочений час розігріву, тощо. Ну і на додаток, до основних характеристик, які мама замовляла, є ще й додаткові, дуже корисні:

· знімна підкладка (запобігає ковзанню та кріпиться як до бойлера, так і до дошки для прасування)

· Паровий тиск: 6 бар з системою безпеки

· Час розігріву перед прасуванням: 2 хв

· Глибоке проникнення пари для кращого розгладження складочок завдяки трьом інтенсивним паровим ударам;

· Кнопка економного режиму Еco: заощадження до 25% електроенергії та до 40% води

· система SecureLock

· Calc'n'Clean Advanced: парова станція спеціально обладнана колектором вапна

· Делікатна програма прасування темних і делікатних тканин

· Система автоматичного відключення Auto-Shut-Off

· Таймер Calc'n clean: нагадування про необхідність очищення приладу

· Система розподілу пари AdvancedSteam System - оптимізоване розподілення пари

· Великий отвір для зручного зберігання парового кабелю та кабелю підключення до електроенергії

· Сигнал "готовність пари" і "резервуар порожній"

· Підсвічування кнопки включення / виключення

Хоча потужність праски велика, аж 3100 Вт, завдяки функціі Еco, вона заощаджує 25% електроенергії. Тому ця праска, хоча має велику потужність, є енергозберігаючою.

Тому ми вирішили придбати цю праску. Є, звичайно, один мінус - це його висока ціна, але хороша річ повинна коштувати дорожче.

Размещено на Allbest.ru