Aviatreid.ru

Прокат металла "Авиатрейд"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сила тока в лампочке в квартире

Что такое сила тока и напряжение. Сила тока и напряжение

Повернём выключатель. Над столом загорается элек­трическая лампочка. Второй поворот выключателя — и лампочка гаснет. Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, почему это происходит?

Многие, вероятно, скажут, что тут и думать-то нечего. Почти каждый видел разобранный выключатель и знает,

Так, часто говорят: «включить ток», «выключить ток». Но что это значит? Мы знаем, что электрический ток в металле — это упорядоченное движение свободных элек­тронов. Но свободные электроны в нити лампы имеются и тогда, когда электрическая цепь разорвана, когда лам­почка «выключена». Ведь свободные электроны имеются в любом куске металла. Значит, отсутствие тока в лам­почке при таком положении выключателя, как это изо­бражено на рисунке 13, вызвано не тем, что в её нити нет электронов, а тем, что движение электронов здесь неупо­рядоченное, хаотическое. А не упорядочено движение потому, что в нити лампочки нет электрического поля.

Когда мы вкручиваем лампочку в патрон при разом­кнутом выключателе, то при этом один конец нити лам­почки соединяется с одним из проводов, протянутых в нашу квартиру от электростанции, а второй конец нити присоединяется к проводу, идущему к выключателю, где цепь разорвана (рис. 13). В течение очень малого вре­мени, значительно меньшего, чем секунда, через нить идёт «мгновенный» электрический ток, но затем электрическое поле заряда, накопляющегося на конце провода в месте обрыва цепи, уравновешивает внешнее поле (поле, созданное генератором). Электрическое поле в лампе и в подводящих к ней проводах исчезает, а поэтому исчезает и ток.

Значит, в «выключенной» лампочке нет тока потому, что в нити её нет электрического поля.

Как только мы поворачиваем выключатель, заряд с места, где прежде был обрыв цепи, уходит по второму проводу в генератор, стоящий на электростанции. В лам­почке и в подводящих к ней проводах появляется электри­ческое поле, которое приводит электроны в упорядоченное движение. Так возникает электрический ток.

Таким образом, поворачивая выключатель, мы «вклю­чаем», по сути дела, не ток, а поле.

Итак, причиной создания и поддержания электриче­ского тока служит электрическое поле. Ясно, что вели­чина тока, или, как обычно говорят, сила тока, должна зависеть от величины поля. Чтобы понять, как зависит ток от поля, надо уметь характеризовать ток и поле количественно.

Сила тока-это одно из многих неудачных названий в учении об электричестве, данных ещё тогда, когда яс­ного понимания того, что такое ток, не было. Это вовсе не с и л а в обычном понимании этого слова, а количе­ство электричества, протекающее через поперечное сечение провода за одну секунду. Её можно было бы вы­ражать просто числом электронов, пролетающих через сечение проводника в секунду. Но заряд электрона — слишком малая величина для измерения токов, приме­няемых в технике. Например, через сечение нити лам­почки карманного фонаря проходит в секунду около 2 ООО ООО ООО ООО ООО ООО электронов. В качестве единицы электрического заряда принят заряд, которым обладают 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Этот заряд назы­вается кулоном. За единицу силы тока принят такой ток, при котором за секунду через сечение проводника проходит заряд в один кулон. Эта единица силы тока называется ампером, а приборы для измерения силы тока — амперметрами.

Чтобы найти количественную зависимость тока от поля, надо уметь измерять не только силу тока, но и вели­чину поля.

Поле правильнее всего было бы характеризовать силой, действующей на какой-нибудь определённый электриче­ский заряд, например на один электрон или на один ку­лон. Ведь именно существование этих сил и характерно для поля. Но, не говоря уже о трудности измерения сил внутри провода, это неудобно ещё и по другой причине. Ведь в разных точках проводника поле может быть не­одинаковым. Значит, чтобы знать, каково поле в провод­нике, надо было бы измерить силы в разных точках его, то-есть для каждого куска провода проводить множество труднейших измерений.

Поэтому величину поля в проводнике принято харак­теризовать не силой, которая действует в нём на электри­ческие заряды, а той работой, которую эта сила совер­шает, перемещая один кулон электричества от одного конца проводника до другого. Эта работа поля при пере­мещении им единичного заряда по проводнику назы­вается напряжением, или разностью потен­циалов поля на концах проводника.

Единицу напряжения называют вольтом, а при­боры, измеряющие напряжение, — вольтметрами.

О силе тока и о напряжении слышал каждый, кто имеет дело с электрическими приборами. Теперь должно быть ясно, почему электрический ток характеризуют не одной, а двумя величинами. Только одна из них — сила тока — относится непосредственно к току, напряжением же измеряется величина электрического поля, создаю­щего ток.

Ток создаётся полем. Значит, сила тока в проводнике зависит от напряжения поля на концах его.

На рисунке 12 мы видим амперметр и вольтметр, вклю­чённые в цепь электрической дуги. Амперметр включён непосредственно в цепь: ток, идущий через дугу, проходит и через амперметр. Мы видим, что он равен пяти амперам. Вольтметр присоединён к зажимам дуги. Он показывает, что напряжение поля между углями в элек­трической дуге 55 вольт.

Амперметр всегда включается непосредственно в цепь. При этом ток, идущий в цепи, идёт и через амперметр и измеряется им. Вольтметр не включается в цепь. Его присоединяют к концам какого-либо участка цепи, чтобы измерить напряжение поля между ними.

Многие из нас, еще со школьной скамьи не могут понять того, какие аспекты, отличают силу тока от напряжения. Конечно, учителя постоянно утверждали то, что разница между двумя этими понятиями, является просто огромной. Тем не менее, только некоторые взрослые имеют возможность похвастаться наличием соответствующих знаний и если вы к числу таковых не принадлежите, то вам самое время обратить внимание на наш, сегодняшний обзор.

Что такое сила тока и напряжение?

Для того, чтобы говорить о том, что собой представляет сила тока и какие нюансы с ней могут быть связаны, считаем необходимым обратить ваше внимание на то, чем она является сам по себе. Ток — это процесс, во время которого, под непосредственным воздействие электрического поля, начинает происходить движение неких, заряженных частиц. В качестве последних, может выступать целый перечень всевозможных элементов, в этом плане, все зависит от конкретной ситуации. Так, к примеру, если речь идет об проводниках, то в этом случае, в качестве вышеупомянутых частиц, будут выступать электроны.


Возможно некоторые из вас этого и не знали, но ток активно используется в современной медицине и в частности для того, что избавить человека от целого перечня всевозможных болезней, та же эпилепсия, например. Незаменим ток также и в быту, ведь с его помощью, у вас дома горит свет и работают некоторые электроприборы. Сила тока, в свою очередь, подразумевает под собой некую физическую величину. Обозначается она символом I.

Читайте так же:
Подключить люстру 6 ламп выключатель одна клавиша


В случае с напряжением, все обстоит куда сложнее, даже если сравнивать его с таким понятием, как «сила тока». Там предусмотрены единичные положительные заряды, которые должны перемещаться из разных точек. Кроме этого, напряжением называют такую энергию, посредством которой и происходит вышеупомянутое перемещение. В школах, для понимания этого понятия, нередко приводят в пример течение воды, которое происходит между двумя банками. В данной ситуации, в качестве тока, будет выступать сам поток воды, в то время, как напряжение сможет показывать разницу уровней в двух этих банках. По этому, течение будет наблюдаться до тех пор, пока оба уровни в банках не сравняются.

Что отличает силу тока от напряжения?

Осмелимся предположить, что в качестве основной разницы между двумя этими понятиями является их непосредственное определением:

  1. Под словами «сила тока» и «ток», в частности, представляют некое количество электричества, в то время, как напряжением принято считать меру потенциальной энергии. Простыми словами, два эти понятия достаточно сильно зависят друг от друга, сохраняя некоторые отличительные особенности, при всем этом. На их сопротивление влияет огромное количество самых разнообразных факторов. Важнейшим из них, является материал, из которого выполнен тот или иной проводник, внешние условия, а также температура.
  2. Некая разница предусмотрена также и в их получение . Так, если воздействие на электрические заряды, создает напряжение, то ток получается уже путем прикладывания напряжения между точками схемы. Кстати говоря, в качестве таковых приборов, могут выступать обыкновенные батареи или более продвинутые и удобные генераторы. По этой причине мы и можем говорить о том, что основные отличия двух этих понятий, сводятся к их определению, а также тому, что получаются они в результате совершенно разных процессов.

Путать не следовало бы ток также и вместе с энергопотреблением . Понятия эти являются совершенно разными и главным их отличием должна восприниматься именно мощность . Так, в том случае, если напряжение предназначено для того. чтобы характеризовать потенциальную энергию, то в случае с током, энергия эта будет уже кинетической. В наших, современных реалиях, преимущественное большинство труб соответствует аналогиям из мира электричества. Речь идет об нагрузке, которая создается во время подключения лампочки или того же телевизора в сеть. Во время этого, создается расход электричества, который в конечном итоге, приводит к появлению тока.

Конечно, в том случае, если в розетку вы не будете подключать никаких электроприборов, напряжение будет оставаться неизменным, в то самое время, как ток будет равняться нулю. Ну а если не будет предусмотрено расхода, то какая вообще может идти речь о токе и какой-либо его силе? По этому, ток — это всего лишь некое количество электричества, в то время, как напряжением считается мера потенциальной энергии определенного источника электричества.

Погружаться глубоко в физику мы не будем, а разберемся в самом принципе электрического тока.

Электрический ток — это упорядоченное движение, заряженных частиц (как положительных, так и отрицательных, в зависимости от вещества) .

Какие именно частицы движутся? В проводниках, (медь, алюминий, золото, железо и т.д.) это электроны, в электролитах — ионы, в электронно-дырочной системе (в полупроводниках) — электроны и дырки (положительно заряженные частицы). Электрон – отрицательно заряженная частица, которая вращается вокруг ядра атома. Поэтому, в проводниках движутся отрицательно заряженные частицы – электроны.

Движутся электроны в проводнике на самом деле не от плюса к минусу, как принято считать, а от минуса к плюсу, потому, что разноименные заряды отталкиваются.

У некоторых атомов электроны свободны и могут перемещаться к другому атому. Атомы разных веществ могут испытывать недостаток электронов или их избыток. Тогда при контакте этих веществ, электроны атомов одного вещества, у которых имеется избыток электронов, будут перемещаться в атомы другого вещества, имеющих недостаток электронов. Вместо перемещенного электрона приходит новый электрон, от соседнего атома. И этот процесс будет проходить до тех пор, пока у этих двух веществ заряды не станут равными. Данный процесс и есть электрический ток.

В переменном электрическом токе направление движения заряженных частиц постоянно меняется, например, в сети 220 Вольт в России оно меняется 50 раз в секунду (с частотой 50 Герц).

Характеризуется электрический ток силой тока. Сила тока – это количество заряженных частиц, проходящих через поперечное сечение проводника в единицу времени. Единица измерения – Ампер.

Напряжение – характеризует разность потенциалов двух точек в электрическом поле. Единица измерения – Вольт.

Аналогия с водой.

Что же такое электрический ток, а что есть напряжение? Для ответа на этот вопрос и полного понимания, лучше привести аналогию. Аналогию, которую я вам хочу привести, много раз приводили в интернете, она основана на воде. Так как с водой мы имеем дело каждый день, эта аналогия будет более понятной.

Итак, проведем эксперимент. Возьмем два сосуда, установленных на одном уровне, и соединенных одним шлангом.

Нальем в один сосуд воды, а второй оставим пустым. Вода начнет течь по шлангу из сосуда с водой протекать в пустой сосуд. Разность уровней в сосудах, в нашей аналогии и есть напряжение, или разность потенциалов.

Количество воды, проходящее через сечение шланга в единицу времени, это будет силой тока.

Если мы поменяем шланг, на другой, с меньшим внутренним диаметром (или зажмем шланг на половину), и повторим опыт, то мы увидим, что вода из одного сосуда в другой будет перетекать дольше. Для данного опыта можно использовать секундомер. В нутренний диаметр (сечение) шланга в нашей аналогии, будет сопротивлением. Чем меньше диаметр шланга, тем больше сопротивление, и соответственно меньше сила тока.

В тот момент, когда уровни воды в сосудах станут равными (разность потенциалов равна нулю), то сила тока станет нулевой.

Урок 6. Работа и мощность электрического тока

Доброго вам времени суток! Рад снова видеть вас на уроке. Сегодня нас ждёт разговор об одном свойстве электрического тока, которое может быть и полезным, и вредным. Ранее уже упоминалось, что для переноса заряда по проводнику необходимо затратить некоторое количество энергии. Так же мы говорили о том, что источником этой энергии для электрической цепи являются источники тока. А куда же эта энергия девается, ведь электроны только переносят её из точки А в точку В и отдают либо узлам решётки материала, либо, если электрон ну оооочень везучий, возвращают её на противоположный электрод батареи? Стоит сразу заметить, что число таких «везучих» электронов очень близко к нулю, то есть вероятность электрона достигнуть лампочки во Владивостоке, вылетев из розетки в Москве, практически равна нулю (оп-па, какая подсказочка к задаче из Урока 1). Это объясняется очень просто: ЭДС источника всегда уменьшается, значит, энергия пропадает куда-то… Но это нарушало бы закон сохранения энергии. А давайте-ка разберёмся в этих вопросах!

Читайте так же:
Экономная лампа мигает при выключенном выключателе

Действительно, энергия не может пропадать в никуда, она лишь преобразуется из одного вида в другой. На этом принципе работают источники тока: какой-то вид энергии (химическая, световая, механическая и т.д.) преобразуются в электрическую энергию. Имеет место и обратное преобразование: зарядка аккумулятора приводит к восстановлению электролита, электрическая лампочка излучает свет, а динамик наушников – звук. Эти процессы и характеризуют работу электрического тока. Давайте для наглядности остановимся на обыкновенной лампе накаливания. Известно, что их существует большое количество: разнообразные размеры и формы, рабочее напряжение, некоторые лампы светят ярче, некоторые тусклее. Неизменным остаётся только принцип их работы. Рассмотрим внутреннее строение такой лампы:
электроника лампа 6 1

Рисунок 6.1 – Внутреннее строение лампы накаливания

Обычная лампочка, которую сейчас пытаются заменить на так называемую «энергосберегающую», состоит из:

  • 1. Стеклянная колба.
  • 2. Полость колбы (вакуумированная или наполненная газом).
  • 3. Нить накаливания (вольфрам или его сплав).
  • 4. Первый электрод.
  • 5. Второй электрод.
  • 6. Крючки-держатели нити накаливания.
  • 7. Ножка лампы (выполняет функцию держателя).
  • 8. Внешний вывод для подключения (токоввод), имеющий внутри предохранитель, который защищает колбу от разрыва в момент перегорания нити накала.
  • 9. Корпус цоколя (держатель лампы в патроне).
  • 10. Изолятор цоколя (стекло).
  • 11. Второй внешний вывод для подключения (токоввод).

Как легко заметить к электрической части лампы (то есть той части, по которой протекает ток), можно отнести далеко не все составляющие. Можно сказать, что лампа состоит из проводника, который посредством специальной системы может подключаться к электрической цепи. Принцип работы лампы накаливания основан на эффекте электромагнитного теплового излучения. Однако излучение может приходиться на разные области спектра: от инфракрасного до видимого. Чтобы обеспечить излучение в видимой области спектра, согласно закону Планка (зависимость длины волны излучения от температуры), необходимо подобрать температуры, при которой происходит излучение преимущественно белого света. Этому условию удовлетворяет диапазон температур от 5500 до 7000 градусов Кельвина. При температуре 5770К спектр излучения лампы будет совпадать со спектром излучения Солнца, что наиболее привычно человеческому глазу.

Однако нагревания до таких высоких температур не выдерживает ни один из известных металлов. Наиболее тугоплавкие металлы вольфрам и осмий имеют температуру плавления 34100С (3683К) и 30450С (3318К), соответственно. Поэтому все лампы накаливания излучают только бледно-желтый свет, однако, реально воспринимаемый цвет может быть искажён адаптацией глаза к условиям освещения. Излучение «холодного» белого света является одним из преимуществ «энергосберегающих» ламп перед лампами накаливания.
Колба с газом или вакуумом необходима для защиты нити накала от воздействия атмосферного воздуха. Газовая среда состоит в основном из смеси инертных газов (смесь азота N2 с аргоном Ar являются наиболее распространёнными в силу малой себестоимости и большой молярной массы, которая уменьшает потери тепла, возникающие при этом за счёт теплопроводности). Особой группой являются галогенные лампы накаливания. Принципиальной их особенностью является введение в полость колбы галогенов или их соединений. В такой лампе испарившийся с поверхности тела накала металл вступает в соединение с галогенами, и затем возвращается на поверхность нити за счёт температурного разложения получившегося соединения. Такие лампы имеют большую температуру спирали, больший КПД и срок службы, меньший размер колбы и другие преимущества. Но вернемся к току, который протекает по нити накаливания…

Ранее мы говорили, что перенос единичных зарядов в проводнике из точки А в точку В производится под действием электрического напряжения, которое совершает работу. При различных значениях напряжения и величине заряда, выполняется различная работа, следовательно, необходимо оценить величину скорости передачи (преобразования) энергии. Эта величина называется электрической мощностью и характеризует выполненную работу за единицу времени:
электрическая мощность формула

Работа электрического тока при переносе одного заряда численно равна значению напряжения на участке АВ (см. Урок 3: потенциальная энергия поля равна произведению разности потенциалов на перенесённый заряд), тогда:
формула мощность тока

Умножив значение мощности для одного заряда на число перенесённых зарядов, получим значение мощности электрического тока:
мощность электрического тока полная формула

Учитывая, что отношение величины заряда ко времени равно величине протекающего тока, получим:
в чем измеряется мощность тока

работа тока формула

Величина электрической мощности измеряется в ваттах (Вт) или в вольт-амперах (ВА), однако, эти величины не являются тождественными. Хотя произведение силы тока, выраженной в амперах на напряжение, выраженное в вольтах, даёт величину вольт-амперы, она используется для характеристики несколько «другой» мощности, которую мы рассмотрим позже, так как она пока не связана с изучаемыми характеристиками.
Тогда работа тока равна мощности, умноженной на время:

как найти мощность электрического тока

Величина работы электрического тока измеряется в джоулях (Дж).
Применяя закон Ома и следствия из него, получим еще два выражения для вычисления электрической мощности:

При помощи этих формул и известных значений любых двух величин из четырех (напряжение, ток, сопротивление, мощность) можно найти остальные две величины. Кроме того, эти формулы выражают так называемую постоянную мощность. Кроме неё, можно дать характеристику мгновенной мощности, которая в различные моменты времени может изменять своё значение:
мгноменная мощность формула

Обычно для выделения величины, зависящей от времени (мгновенное значение) используют строчные буквы алфавита, а для выделения величин, характеризующие постоянные или усреднённые значения – прописные. Мгновенной работы, разумеется, не существует.

Так же следует запомнить, что электроны, перемещающиеся по проводнику, сталкиваются с узлами кристаллической решётки, отдают им свою энергию, которая выделяется в виде тепла, поэтому практически вся электрическая энергия в проводнике переходит в тепловую, но при высоких температурах нагрева (электрическая лампа) часть энергии расходуется еще и на световое излучение.

Кроме того, раз на любом участке проводника существует преобразование мощности в тепло, значит, не вся мощность, выделяемая источником, (а она эквивалентна мощности тока, только вместо значения напряжения в формулу 6.1 необходимо подставить значение ЭДС источника) поступает в нагрузку. Нагрузкой в электротехнике называется потребитель (приемник) электрической энергии, в данном случае – лампа накаливания. Тогда для характеристики эффективности системы (устройства, машины, электрической цепи) в отношении преобразования или передачи энергии вводится коэффициент полезного действия (КПД). Он определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой, обозначается обычно η («эта»). КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде:
как найти КПД тока формула

где A – работа, выполненная потребителем,
Q – энергия, отданная источником.

В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы или равен ей, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии.

Разность ∆Q=A-Q называется потерями мощности. Из формулы 6.3 видно, что потери мощности будут возрастать при увеличении сопротивления проводника, поэтому чтобы получить как можно больше теплового излучения в лампах используется тонкая бифилярная (двойная) спираль, сопротивление которой довольно велико. Нить имеет толщину порядка 50 микрон, чтобы компенсировать относительно малое удельное сопротивление металла. Стоит отметить, что КПД ламп накаливания составляет не более 15%, то есть более 85% мощности рассеивается в виде тепла (инфракрасное излучение).

Читайте так же:
Яркость лампы зависит от силы тока

На этом наш урок закончен, надеюсь, что он вам понравился, не забывайте подписываться на обновления. До свидания!

  • Мощность электрического тока (P) – характеристика скорости передачи (преобразования) энергии. Измеряется в ваттах (Вт).
  • Основные формулы вычисления мощности:
    еще формула мощности электрического тока
  • Работа электрического тока (A) – произведение мощности на время:
    формула работы электрического тока
    измеряется в джоулях (Дж).
  • Мгновенная мощность зависит от выбранного момента времени; мгновенное значение тока и напряжения также изменяются во времени из-за внешних факторов: изменения температуры, влияния внешнего поля, нестабильности ЭДС источника питания и т.д.
  • Коэффициент полезного действия (η) – отношение полезной работы (энергии, переданной потребителю) к полной затраченной энергии:
    формула коэффициента полезного действия тока
    КПД характеризует степень полезности системы и определяется количество потерь мощности в ней.
  • Потери мощности в проводнике образуются преобразованием электрического тока в тепловую энергию, зависят от сопротивления проводника и не входят в величину полезной работы.

Задачки на сегодня.

  • 1.Две электрические лампы, мощность которых 40 и 100 Вт, рассчитаны на одно и то же напряжение. Сравните диаметры нитей накала, если они изготовлены из одинакового материала, а длины их относятся как 1:2.
  • 2.Поселок потребляющий электрическую мощность Р=1200 кВт, находится на расстоянии l=5 км от электростанции. Передача энергии производится при напряжении U=60 кВ. Допустимая относительная потеря напряжения(и мощности) в проводах k=1% Какой минимальный диаметр d могут иметь медные провода линий электропередачи?
  • 3.Повышенная сложность. Сила тока в проводнике сопротивлением R=20 Ом нарастает в течение времени t=2с по линейному закону от I=0 до Imax=6A(см. рис.). Определить количество теплоты Q1, выделившееся в этом проводнике за первую секунду, и Q2 – за вторую, а также найти отношение этих количеств теплоты. (Считать, что вся мощность выделяется как тепловая энергия).
    электроника задачка 6 2

Сила тока в лампочке в квартире

Задание 28 № 7202

Источник тока, два резистора и ключ включены в цепь, как показано на рисунке. При разомкнутом ключе на резисторе R1 выделяется мощность P1 = 2 Вт, а на резисторе R2 — мощность P2 = 1 Вт. Какая мощность будет выделяться на резисторе R2 после замыкания ключа К? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

Ток в цепи до замыкания ключа К

где — ЭДС источника.

Мощность, выделяемая соответственно на резисторах и

Так как после замыкания ключа ток через резистор не течёт, искомая мощность, выделяемая на резисторе после замыкания ключа К,

Объединяя (1)–(4), получаем:

Здравствуйте. Пожалуйста, можете пояснить, каким образом получилось 4-е выражение?

Задание 28 № 3079

Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника его внутреннее сопротивление Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?

Определим напряжение на нагрузке. По закону Ома для полной цепи, ток через реостат равен Следовательно, напряжение на реостате равно

Мощность, выделяемая в цепи, тогда находится по формуле

Корни квадратного уравнения: : Поэтому максимум функции достигается при (для этого сопротивление реостата должно равняться что лежит в пределах его возможных значений) и равен

Задание 14 № 12969

На рисунке изображена схема участка электрической цепи, состоящего из трёх одинаковых резисторов и идеального амперметра, который показывает силу тока 2 А.

Найдите отношение мощности, выделяемой в сопротивлении R1 к мощности, выделяемой в сопротивлении R3.

Поскольку резисторы одинаковы, то через резистор течёт ток силой 1 А. Отношение мощностей:

Задание 14 № 10947

Первую лампочку мощностью 60 Вт подключили к источнику постоянного напряжения 240 В, на которое она и рассчитана. Вторую лампочку мощностью 100 Вт подключили к источнику постоянного напряжения 200 вольт, на которое она рассчитана. Во сколько раз отличается сила тока, текущего через первую лампочку, от силы тока, текущего через вторую лампочку, в рабочем режиме?

По закону Джоуля-Ленца мощность тока, которая выделяется в проводнике равна

Поэтому силы токов отличаются в

Задание 25 № 1915

На входе в электрическую цепь квартиры стоит предохранитель, размыкающий цепь при силе тока 10 А. Подаваемое в цепь напряжение равно 220 В. Какое максимальное количество утюгов, мощность каждого из которых равна 400 Вт, можно одновременно включить в квартире?

Через каждый утюг проходит электрический ток При включении пяти утюгов суммарная сила тока будет меньше 10 А, а при включении шести утюгов — больше 10 А Одновременно можно включить не более пяти утюгов.

Все утюги включаются параллельно друг к другу, поэтому на них на всех подается одинаковое напряжение, а токи складываются. Предохранитель, стоящий в цепи, допускает максимальную мощность Каждый утюг потребляет мощность 400 Вт, следовательно, максимально можно включить: утюгов.

Задание 25 № 1928

На входе в электрическую цепь квартиры стоит предохранитель, размыкающий цепь при силе тока 20 А. Подаваемое в цепь напряжение равно 220 В. Какое максимальное количество приборов, мощность каждого из которых равна 240 Вт, можно одновременно включить в квартире?

Через каждый прибор проходит электрический ток При включении восемнадцати приборов суммарная сила тока будет меньше 20 А, а при включении девятнадцати приборов — больше 20 А Одновременно можно включить не более восемнадцати приборов.

Задание 28 № 7718

Известно, что «лошадиная сила» (л. с.) равна мощности 75 кгс · м/с ≈ 735 Вт, а средний человек при длительной работе развивает мощность около 0,16 л. с. и кратковременно может превышать это ограничение. Человек, стараясь после отключения электричества в сети осветить своё жилище, используя электрогенератор с механическим приводом с КПД η = 60%, вращает ротор генератора через редуктор за ручку, находящуюся на расстоянии R = 0,5 м от оси, со скоростью n = 20 об/мин, прикладывая к ручке силу F = 100 Н. Сможет ли он долго поддерживать горение лампочки мощностью P = 60 Вт, и не перегорит ли она от перенапряжения (лампочка рассчитана на номинальное напряжение 220 В, но не более 235 В, а напряжение генератора прямо пропорционально скорости вращения ротора)?

КПД генератора с механическим приводом равен отношению его электрической мощности к механической мощности, развиваемой человеком:

Механическая мощность, развиваемая человеком, в условиях задачи равна

а электрическая мощность генератора что достаточно для питания лампочки мощностью 60 Вт. Напряжение питания, очевидно, будет при этом повышено до

так что лампочка ещё не перегорит.

Средняя механическая мощность человека при длительной работе равна по условию 0,16 л.с. ≈ 117,6 Вт, так что человек сможет долго освещать своё жилище, не перенапрягаясь.

Ответ: Сможет, и лампочка не перегорит.

Здравствуйте! Не совсем понятно, как выяснили, что лампочка не перегорит, можно по-подробнее с этим пунктом?

По условию лам­поч­ка рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 220 В, но не более 235 В. В ходе решения вычислили на­пря­же­ние пи­та­ния — 225 В. Вывод: лам­поч­ка не пе­ре­го­рит.

Читайте так же:
Стробоскопической лампы от сети переменного тока

Дак не понятен момент, как высчитали напряжение питания, можно пояснить, пожалуйста

Сопротивление лампочки определяется из номинальных напряжения и мощности Тогда связь между напряжением питания и мощностью даёт:

Задание 28 № 23254

Школьник решил измерить мощность P, выделяющуюся в резисторе сопротивлением R = 1 кОм, присоединённом к аккумулятору с ЭДС E = 12 В и малым внутренним сопротивлением. Для этого он использовал неидеальный вольтметр с сопротивлением RV = 20 кОм, который подключил параллельно резистору, и неидеальный амперметр с сопротивлением RA = 1 Ом, подключив его последовательно с аккумулятором (см. рис.). На сколько процентов отличается от измеренной мощности P мощность P, которую школьник бы вычислил бы, используя при измерениях вместо реальных вольтметра и амперметра «идеальные» приборы? Считайте, что ток и напряжение реальные приборы в собранной схеме показывают верно.

1. При работе с идеальными приборами вольтметр, очевидно, показывал бы напряжение U = E = 12 В, а амперметр  ток I = E/R = 12 мА, так что P = UI = 0,1440 Вт.

2. Согласно законам расчёта цепей постоянного тока (закону Ома для замкнутой цепи, закону сохранения электрического заряда и правилам вычисления сопротивлений для последовательного и параллельного соединения резисторов) можно найти ток I через резистор R и падение напряжения U на нём.

3. Общий ток, измеряемый реальным амперметром, равен

IV — ток через вольтметр.

5. Подставляя числа из условия, получаем:

6. Таким образом, P отличается от P всего на 0,0003 Вт, то есть примерно на 0,2 %.

Ответ: P отличается от P на ≈ 0,2 %.

Сравниваем лампы накаливания и светодиодные – какие лучше?

Чтобы Вы поняли разницу появления обеих вариантов, а соответственно и разницу в том, какой был научно-технический прогресс, представим следующие факты сравнения ламп накаливания и светодиодных по дате изобретения:

  • Первый источник света (с вольфрамовой нитью) был запатентован в 1890-х годах российским инженером Александром Николаевичем Лодыгиным. В то же время первой попыткой можно считать изобретение 11 июля 1874 года – нитевая лампа.
  • Что касается светодиода, первый, свечение которого было видимым, изобрели в 1962 году. Человек, который придумал LED освещение – Ник Холоньяк, американский ученый.

Сравнение лампочек

Как Вы видите, даже если сравнить дату изобретения альтернативных вариантов, можно увидеть огромнейшую разницу практически в столетие. Тем не менее, старейшая лампочка до сих пор «бьется за место под Солнцем», что является ее огромным плюсом.

Мощность и светоотдача

При монтаже освещения в квартире первым делом производятся расчетные работы. Одним из важнейших показателей расчета является светоотдача устройств. У более устаревшей лампочки светоотдача колеблется в пределах 8-10 Лм/Вт. Что касается светодиодов, их эффективность светоотдачи обычно находиться в пределах 90-110 Лм/ Вт, хотя бывают и модели с показателем 120-140 Лм/Вт. Из выше предоставленных значений видно, что по люменам светодиоды лучше, чем альтернативный вариант в 7-12 раз.

Чтобы Вы поняли, как это повлияет на сравнение ламп накаливания и светодиодных источников света по мощности, предоставим соответствующую таблицу:

Разница в мощности

Видно, что мощность диодов меньше в 5 раз и при этом эффективность свечения и яркость будут примерно одинаковыми.

Если Вы решили проектировать освещение в доме, рекомендуем опираться на следующую таблицу сравнения ламп накаливания и светодиодных по мощности:

Необходимая мощность (Вт)
Размер помещения (м.кв.)НакаливанияСветодиодная
<615018
1025028
1230033
1640042
2050056
2560068
3070080

Чтобы самостоятельно рассчитать светоотдачу лампочки, нужно ее световой поток (указывается на упаковке в «Лм» разделить на мощность «Вт»), в результате Вы получите нужную величину. К примеру, если световой поток светодиода составляет 1000 люменов, а мощность 13 Вт, отдача будет 76,9 Лм/Вт.

Теплоотдача

Второй, не менее важный пункт сравнения светодиодных ламп и накаливания – отдача тепла от изделия. Стеклянная колба лампы накаливания может нагревать до 250 градусов (хотя обычно температура в пределах 170). Именно поэтому такие изделия являются пожароопасными, и не рекомендуется их использовать при монтаже электропроводки в деревянном доме. К тому же, лампочки Ильича трудно выкрутить из патрона, если они долго работали перед этим (можно обжечься). Светодиоды в этом плане зарекомендовали себя лучше всех существующих вариантов. Максимальная температура их нагрева не превышает 50 градусов, что позволяет применять их в любом помещении.

Срок службы

А вот этот показатель является одним из главных преимуществ диодов в сравнении с лампами накаливания. Данные источники освещения могут проработать свыше 50000 часов, как утверждают производители. У устаревших лампочек срок службы обычно не превышает 1000 часов, что в 50 раз меньше. Из соображений экономии лучше один раз купить дорогую, но долголетнюю лампочку, чем каждые несколько месяцев менять бюджетное изделие.

Тут тоже есть свой нюанс, о котором Вы должны знать. Высокие показатели долговечности светодиодов не являются точным значением. Дело в том, что диоды со временем тускнеют (деградируют), поэтому через 40000 часов Вы уже не сможете наслаждаться тем свечением, которое было сразу же после покупки. Подробнее о деградации светодиодов вы можете узнать из нашей статьи.

Коэффициент полезного действия также следует учитывать при выборе изделий. КПД показывает, сколько электроэнергии преобразовывается в свет, а сколько в тепловую энергию (собственно из-за чего и происходит нагрев колбы). У светодиодных ламп КПД составляет около 90%, что является очень высоким показателем, по сравнению с альтернативным вариантом, у которого в свет переходит только 7-9% электричества.

Экологичность

Экология и свет

К сожалению, многие не уделяют должного внимания сохранению экологии окружающей среды. Люди выбрасывают люминесцентные лампы в мусорные баки, несмотря на то, что при разрушении колбы испаряется ртуть, которая вредит как природе, так и здоровью окружающих людей.

В этом плане сравнение ламп накаливания и светодиодных не выдвигает какой-либо вариант в лидеры. Как диоды, так и стеклянная колба могут быть выброшены просто в мусор, без специальной утилизации.

Бытует мнение, что лампочка Ильича создает инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, негативно влияя на здоровье человека. В этом плане LED-лампочки полностью безопасны.

Стоимость

Ну и, конечно же, наиболее интересный вопрос, который часто спрашивают пользователи, насколько выгодно покупать светодиоды, ведь они на порядок дороже. На сегодняшний день на форумах в интернете можно прочитать множество отзывов, которые опровергают либо оправдывают экономию светодиодных ламп. Самая низкая цена качественной диодной лампочки составляет 300 рублей, в то же время у альтернативы стоимость 20-25 рублей. Тут Вы уже должны самостоятельно анализировать, что Вам важнее – долгий срок службы и высокие показатели эффективности, либо дешевизна и лишняя переплата. На основании этого можно сделать сравнение по экономии средств. Мощность у диодов в 7-8 раз меньше, цена в 10 раз больше. Учтите срок службы и даже без особых расчетов можно понять, что выгоднее покупать светодиодные лампы. Наглядно увидеть сравнение экономичности светодиодных ламп и накаливания Вы можете на таблице ниже:

Читайте так же:
Сила тока для люминесцентных ламп

Как экономить электроэнергию

Остальные показатели

Также хотелось бы на основании таблиц сравнить лампы накаливания и светодиодные по таким признакам, как:

  • сила тока;
  • хрупкость; ;

40 Вт и 7 Вт 60 Вт и 9 Вт 100 Вт и 11 Вт

Соотношение характеристик лампочек

Все это сравнение ламп накаливания и светодиодных лампочек в сумме нам дает общее представление о том, что лучше выбрать для дома и квартиры!

Также читают:

13 комментариев

Данные устарели, у LED ламп уже в среднем 90-110 лм/Вт светоотдача, что в 10 раз ыыше чем у лампламп накаливания. И цена уже не 300 а 120-240 рублей.

А также LED помимо отсутствия ультрафиолетового и инфракрасного излучения «выгодно» отличаются восхитительным несоответствием спектру солнечного света. И глазки болят, особенно от экземпляров за 120-240 р., и горят сии изделия китайской промышленности как бы не чаще ламп накаливания, и приведённая табличка соответствия откровенно врёт: 150-ваттная лампа накаливания осветит помещение в 6 кв. м. куда ярче, чем 18-ваттная светодиодная, при том, не требуя усилий по подбору более-менее приятного спектра.
Единственное серьёзное преимущество светодиодных ламп — КПД.

Насчет срока службы вы не правы лампочка накаливания минимум в 10 раз быстрей сгораю я покупал светодиодные 5 лет назад и ни одна не сгорела еще ни одна а накаливания горели через месяц два и меняй

Плавный пуск решает многие проблемы. У меня галогенки с трансформатором осрам работают уже 4-й год в ванной и в туалете, где свет включают и выключают чаще всего. А в светодиодной лампе кроме самих светодиодом есть ещё электролитические конденсатор, которые работают на порядок меньше чем светодиоды…

С 1991-го года на буржуйских заводах-изготовителях УМЫШЛЕННО занижают срок службы ламп накаливания . Такое возможно только в капиталистических странах , особенно в России , где главным является ПРИБЫЛЬ , а не экологичность , качество , долговечность , надёжность .

Да и КПД выходит у готового изделия порядка 50%, а не 90% — сами указали что при 11Вт потребляемый ток 0,09 что равно 22 Вт при сетевом напряжении 230В

Лампа накаливания 100 ватт берет а светодиодная 16 ватт и освещение равно
кпд получается у светодиодной не 50% а 500% считать не умеете академик

А мне не нравится LED, полный отстой. Даже выбрали самые теплые температуры, уж не знаю, куда ниже, то ли производители обманывают, 3000К — все как в морге(((( Это во-первых, первый минус! Второй минус: пришлось подбирать вообще лампы с 800Лм, т.е. все остальные — это просто хохма, до чего они практически не светят, полумрак, хуже чем с любыми накаливания, даже самыми слабыми по мощности, просто отвратительно. А третье, что не нравится и по сей час — эти лампы светодиодные не равномерно освещают помещение вообще, как собственно и любой фонарь, если накаливания включаешь — она светит одинаково и в центре и практически так же во всех остальных углах, то эти убогие лампы только в центре, потом чувствуется резкий обрыв света на уже вполовину меньше свечения, потом еще метр — уже в треть. Ну и что это за альтернатива нормальным лампочкам? >:-( Я не считаю все эти новые лампы достойной альтернативой обычным старым. Никакого дневного естественного света новые не дают — они все СЕРЫЕ, даже самые теплые типа 2700К — это как в морге! Это не дневной свет! И многие производители еще и обманывают. Может они и экономят электроэнергию, но они не достойные конкуренты на замену лампам накаливания. Все говорят, рекламируют, экономия, новые лампы… ну и че?! Я попробовала, сразу не понравилось. Первую партию пришлось вообще сдавать ВСЮ… те что холодной температуры — это только если у вас комната сама по себе голубая, синяя и вы кайфуете от такого цвета, и то даже мы отказались, хотя прям под цвет отделки подходило. Мне даже такой свет в каком-то туалете взбесил, не то что в комнатах. Я это считаю ужасным. Не, мне это не нравится. Я понимаю, что они заметно экономят электроэнергию, но лампы отвратительные. Все тусклое и серое, а еще проблема — на них невозможно посмотреть, очень ослепляет. Например, задираешь голову на потолок, а там такой адовый прожектор. Кошмар!(((

Что можно еще сказать… лично мое мнение… светодиодные лампы подходят только для маленьких лампочек в большом количестве по ВСЕМУ потолку, как делают навесные или натяжные потолки и прорези для таких ламп — чтобы свет хотя бы был равномерным. Но все равно, если бы вот так я не попробовала сама, и вслепую такое бы заказала, потратила бы деньги, я бы КАТАСТРОФИЧЕСКИ расстроилась бы, и была бы очень и очень злая… все равно пришлось бы возвращаться к обычным люстрам и обычным лампам.

Это еще на самом деле я не знаю, что будет со светодиодами спустя месяц, полгода, год… потому что если они будут хуже освещать — они того тогда ВООБЩЕ СОВЕРШЕННО НЕ СТОЯТ. Ну да, энергию экономят, потому что мало требуется мощность, но извините, если пользоваться свечами вообще — то и электричество не нужно))) 😀 Не, мне такой свет не нравится. Совершенно не уютно, вообще глаз не радует. Тепловая температура отвратная, перехода плавного в освещении нет, ослепляет глаза или даже случайно посмотреть (что будет при сборах на работу утром — даже не представляю, полное гестапо) — это основные и очень значительные минусы. От первые партии ламп у меня и членов семьи даже заболела голова и глаза, потому что свет непривычный, и т.к. все в серых тонах, свет какой-то напряженный, все вытащили сразу же. Жить так невозможно. Неизвестно как еще будет с другой партией, возможно тоже будет отказ полный и от нее. Я не удивлюсь что такой сероватый цвет еще и на психике сказываться будет, ну на настроении. Представьте — постоянно в таком ужасном свете быть… и так в России 2/3 — серость и холод за окном, а еще в квартире также. Да нет, это концлагерь какой-то. Я лучше, даже если надо будет сэкономить на э/э буду как крот в темноте лазить, чем с этими лампами связываться :D. Самый лучший — это дневной свет вообще! Аналога нету! И как по мне — лучше слабая накаливания, чем мощные светодиодные.

Не знаю че так сначала хвалили эти лампы?! Хотя щас как-то и не хвалят. Будь они такими уж хорошими — люди давно бы поменяли все. А это недостойная замена вообще, чушь. Единственный плюс — экономия э/э. Больше плюсов нет. Пока подберешь — с ума сойдешь, чтобы вообще подошли и нормально освещали, хоть более-менее были заменой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector