№7 зертханалық жұмыс. Электр тогының жұмысы мен қуатын анықтау

Қысқаша теория

Электр өрісі зарядтарды өткізгіш бойымен тасымалдағанда электр тогы жұмыс атқарады. Тізбек бөлігіндегі ток жұмысы A = U·I·t, мұндағы U — кернеу (В), I — ток күші (А), t — уақыт (с). Жұмыстың өлшем бірлігі — джоуль (Дж). Ток жұмыс атқарғанда электр энергиясы басқа түрлерге айналады: өткізгіштің ішкі энергиясына, жарыққа, механикалық энергияға.

Ток қуаты 1 с ішінде атқарылатын жұмысты көрсетеді: P = A / t = U·I. Қуаттың өлшем бірлігі — ватт (Вт); 1 Вт = 1 В · 1 А. Ом заңын ескерсек, P = I²·R = U² / R. Қыздырғышта ток жұмысы түгелге жуық ішкі энергияға айналады, ал бөлінген жылу мөлшері Джоуль–Ленц заңымен анықталады: Q = I²·R·t.

Тұрмыста ток жұмысын электр есептегіші киловатт-сағатпен өлшейді. 1 кВт·сағ — қуаты 1 кВт ток 1 сағатта атқаратын жұмыс: 1 кВт·сағ = 1000 Вт · 3600 с = 3,6·10⁶ Дж. Электр энергиясының құнын табу үшін жұмсалған кВт·сағ мөлшерін тарифке — түбіртекте көрсетілген 1 кВт·сағ бағасына — көбейтеді.

Виртуалды тәжірибе

«Электр лабораториясы» симуляциясында «Қыздырғыш: Джоуль–Ленц заңы» сұлбасын аш. Кілтті тұйықтап, амперметр мен вольтметр көрсетулерін жаз, қыздырғыштың қуатын P = U·I және таңдалған уақыттағы, мысалы 60 с ішіндегі, ток жұмысын A = P·t есепте. Содан кейін ток жұмысы түгел қыздыруға жұмсалады деп есептеп, қыздырғыштың 5 минутта қанша жылу бөлетінін тап.

Тіркелусіз іске қосуОсы жерде ашылады

Есептеу және қорытынды

Қуат P = U·I, жұмыс A = U·I·t = P·t.

Мысалы, U = 4,0 В, I = 0,50 А, t = 120 с болсын. Онда P = 4,0 · 0,50 = 2,0 Вт, A = 2,0 · 120 = 240 Дж.

Электр энергиясының құны. Мысалы, қуаты 2,0 кВт шәйнек күніне 0,25 сағ жұмыс істейді: W = 2,0 · 0,25 = 0,5 кВт·сағ күніне, 30 күнде — 15 кВт·сағ. 1 кВт·сағ үшін шартты тариф 30 тг болса (тек мысал үшін), құны 15 · 30 = 450 тг.

Өлшеу қателігі: қуаттың салыстырмалы қателігі ε ≈ ΔU / U + ΔI / I, мұндағы ΔU мен ΔI — құралдардың бөлік құнының жартысы. Мысалы, 0,1 / 4,0 + 0,01 / 0,50 = 0,045, яғни шамамен 5 %.

Қорытынды үлгісі: Жұмыс барысында шамдағы ток қуатын P = … Вт және … с ішіндегі ток жұмысын A = … Дж анықтадым. Өлшенген қуат номиналды қуаттан … , себебі … . Қуаты … кВт құрал бір айда … кВт·сағ энергия жұмсайды, 1 кВт·сағ үшін … тг тариф бойынша оның құны … тг.

Бақылау сұрақтары

1. Электр тогының қуаты нені көрсетеді және немен өлшенеді?

   Жауабын көру

   Қуат ток 1 с ішінде қандай жұмыс атқаратынын көрсетеді. Ол ваттпен өлшенеді: P = U·I.

2. 1 кВт·сағ неше джоульге тең?

   Жауабын көру

   1 кВт·сағ = 1000 Вт · 3600 с = 3,6·10⁶ Дж.

3. Неге тәжірибедегі шам қуаты онда жазылғаннан аз болуы мүмкін?

   Жауабын көру

   Шамда номиналды кернеудегі қуат көрсетілген. Тәжірибедегі кернеу номиналдыдан аз болса, ток күші мен қуат та аз болады.

4. Жұмсалған электр энергиясының құны қалай есептеледі?

   Жауабын көру

   W = P·t энергиясын киловатт-сағатпен табу керек (қуат — кВт, уақыт — сағат) және оны тарифке — 1 кВт·сағ бағасына көбейту керек.

5. Қыздырғыштағы ток жұмысы мен жылу мөлшері қалай байланысқан?

   Жауабын көру

   Қыздырғышта ток жұмысы түгелге жуық ішкі энергияға айналады, сондықтан Q = A, ал Джоуль–Ленц заңы бойынша Q = I²·R·t.

Қауіпсіздік техникасы

• Тізбекті тек кілт ажыратулы кезде құрастыр және өзгерт, мұғалім тексергеннен кейін ғана тұйықта.
• Шам мен қыздыру элементі қатты қызады — тәжірибе кезінде және одан кейін бірден ұстама.
• Тізбекті өлшеуге қажет уақыттан ұзақ тұйық қалдырма.
• Жұмыста тұрмыстық құралдарды қоспа: олардың қуатын тек жапсырмадан немесе құжатынан оқы.
• Күйік иісі шықса немесе құрал тілі шкаладан асса, кілтті бірден ажыратып, мұғалімге айт.

Мұғалімге

Осы жұмыстың тақырыбына ҚМЖ мен БЖБ-ны Bilim Plus Ұстаз кабинетінде ЖИ оқу мақсаттарының коды бойынша жинайды. Симуляцияны сыныпқа беруге не тақтаға шығаруға болады.

Жиі қойылатын сұрақтар

Жұмысты құралдарсыз орындауға бола ма?

Иә, «Электр лабораториясы» симуляциясында «Қыздырғыш: Джоуль–Ленц заңы» сұлбасымен виртуалды зертханалық жұмыс жүргізуге болады. Нәтижені журналға мұғалімнің талабы бойынша жаз.

Қорытындыны қалай жазу керек?

Өлшенген қуат пен ток жұмысын өлшем бірліктерімен жаз, қуатты номиналды қуатпен салыстыр және электр энергиясы құнын есептеу нәтижесін келтір.

Құнды есептеуге тарифті қайдан алуға болады?

Тариф электр энергиясы үшін түбіртекте немесе жеткізушінің сайтында көрсетілген; әр өңірде ол әр түрлі. Оқу есебі үшін мұғалім берген санды алуға болады.