§30. Робота і потужність електричного струму

Зміст

Що підраховує лічильник електроенергії?

Лічильник електроенергії здійснює пряме вимірювання роботи електричного струму, яку він виконує в колі.

Запропонуйте, як можна зменшити споживання електроенергії у вашому помешканні.

Для економії варто замінити лампи розжарювання на LED-лампи, які споживають значно меншу потужність, та не залишати прилади ввімкненими без потреби.

Який з приладів (електрочайник 2,2 кВт, духовку 2000 Вт, телевізор 0,045 кВт) споживатиме за однаковий час найбільше електроенергії, а який найменше?

Найбільше електроенергії споживає електрочайник ($2200 \text{ Вт}$), а найменше — телевізор ($45 \text{ Вт}$), оскільки споживання енергії за однаковий час прямо залежить від потужності приладу.

Перевірте себе

1. В електричне коло увімкнули дві однакові лампочки на 4 В. Одна світила 2 хв, інша 1 хв. У якій із лампочок електричний струм виконав більшу роботу?

Електричний струм виконав більшу роботу в першій лампочці, оскільки час її роботи був у два рази довшим.

2. Скільки електроенергії можна заощадити за час перерви (15 хв) у вашому класі, якщо його освітлюють дванадцятьма лампочками потужністю 100 Вт кожна?

Дано:

• $n = 12$
• $P_{1} = 100 \text{ Вт}$
• $t = 15 \text{ хв} = 900 \text{ с}$

Знайти:

$A - ?$

Розв’язання:

$P = n \cdot P_{1}$

$P = 12 \cdot 100 \text{ Вт} = 1200 \text{ Вт}$

$A = P \cdot t$

$A = 1200 \text{ Вт} \cdot 900 \text{ с} = 1080000 \text{ Дж}$

Відповідь: можна заощадити $1080000 \text{ Дж}$.

3. Визначте роботу, яку виконує електричний струм в електродвигуні міксера за 3 хв під час приготування молочного коктейлю, якщо сила струму в колі 1,2 А, а напруга 220 В.

Дано:

• $t = 3 \text{ хв} = 180 \text{ с}$
• $I = 1,2 \text{ А}$
• $U = 220 \text{ В}$

Знайти:

$A - ?$

Розв’язання:

$A = U \cdot I \cdot t$

$A = 220 \text{ В} \cdot 1,2 \text{ А} \cdot 180 \text{ с} = 47520 \text{ Дж}$

Відповідь: робота струму становить $47520 \text{ Дж}$6.

4. На корпусі електропраски написано «220 В, 2600 Вт». Які величини позначено? Визначте силу струму та опір.

На корпусі позначено номінальну напругу та номінальну потужність приладу.

Дано:

• $U = 220 \text{ В}$
• $P = 2600 \text{ Вт}$

Знайти:

$I - ?$, $R - ?$

Розв’язання:

$I = \dfrac{P}{U}$

$I = \dfrac{2600 \text{ Вт}}{220 \text{ В}} \approx 11,8 \text{ А}$

$R = \dfrac{U}{I}$

$R = \dfrac{220 \text{ В}}{11,8 \text{ А}} \approx 18,6 \text{ Ом}$

Відповідь: $I \approx 11,8 \text{ А}$, $R \approx 18,6 \text{ Ом}$.

5. Через спіраль нагрівника потужністю 600 Вт протікає струм 5 А. Визначте опір спіралі та заряд за 5 хв.

Дано:

• $P = 600 \text{ Вт}$
• $I = 5 \text{ А}$
• $t = 5 \text{ хв} = 300 \text{ с}$

Знайти:

$R - ?$, $q - ?$

Розв’язання:

$R = \dfrac{P}{I^{2}}$

$R = \dfrac{600 \text{ Вт}}{(5 \text{ А})^{2}} = 24 \text{ Ом}$

$q = I \cdot t$

$q = 5 \text{ А} \cdot 300 \text{ с} = 1500 \text{ Кл}$

Відповідь: $R = 24 \text{ Ом}$, $q = 1500 \text{ Кл}$

6. Визначте кількість спожитої електроенергії за показниками (3415 та 3565 кВт·год) та її вартість за тарифу 4,32 грн.

Дано:

• $A_{1} = 3415 \text{ кВт} \cdot \text{ год}$
• $A_{2} = 3565 \text{ кВт} \cdot \text{ год}$
• $\text{Тариф} = 4,32 \text{ грн/кВт} \cdot \text{ год}$

Знайти:

$A - ?$, $\text{Вартість} - ?$

Розв’язання:

$A = A_{2} - A_{1}$

$A = 3565 - 3415 = 150 \text{ кВт} \cdot \text{ год}$

$\text{Вартість} = A \cdot \text{Тариф}$

$\text{Вартість} = 150 \cdot 4,32 = 648 \text{ грн}$

Відповідь: спожито $150 \text{ кВт} \cdot \text{ год}$, вартість — $648 \text{ грн}$.