Номер 1, страница 88 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Как определить работу и мощность электрического тока?

Работа и мощность электрического тока – это ключевые характеристики, описывающие действие электрического поля в цепи. Они взаимосвязаны, так как мощность является скоростью совершения работы.

Работа электрического тока ($\text{A}$)
Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении заряда по участку цепи, называется работой электрического тока. Она определяется по следующим формулам:

1. Основная формула, связывающая работу с напряжением ($\text{U}$), силой тока ($\text{I}$) и временем ($\text{t}$):
$A = U \cdot I \cdot t$
Эта формула является следствием определений напряжения ($U = A/q$) и силы тока ($I = q/t$), где $\text{q}$ - это заряд.

2. Используя закон Ома для участка цепи ($U = I \cdot R$), можно получить две другие формы этой формулы:
а) Заменив напряжение $\text{U}$, получаем формулу, известную как закон Джоуля-Ленца, которая показывает количество теплоты, выделяемое в проводнике:
$A = (I \cdot R) \cdot I \cdot t = I^2 \cdot R \cdot t$
б) Заменив силу тока $I = U/R$:
$A = U \cdot \frac{U}{R} \cdot t = \frac{U^2}{R} \cdot t$

Работа измеряется в джоулях (Дж) в системе СИ. 1 Дж = 1 В · 1 А · 1 с. На практике также используется внесистемная единица киловатт-час (кВт·ч).

Мощность электрического тока ($\text{P}$)
Мощность – это физическая величина, характеризующая скорость совершения работы. Для электрического тока она равна отношению работы ко времени, за которое эта работа была совершена:
$P = \frac{A}{t}$

1. Подставляя основную формулу для работы ($A = UIt$), получаем основную формулу для мощности:
$P = \frac{U \cdot I \cdot t}{t} = U \cdot I$

2. Аналогично, из других формул для работы, получаем формулы для мощности:
а) $P = \frac{I^2 \cdot R \cdot t}{t} = I^2 \cdot R$
б) $P = \frac{(U^2/R) \cdot t}{t} = \frac{U^2}{R}$

Мощность измеряется в ваттах (Вт) в системе СИ. 1 Вт = 1 Дж/с = 1 В · 1 А.

Ответ: Работу электрического тока можно определить по одной из трех формул: $A = UIt$, $A = I^2Rt$ или $A = \frac{U^2}{R}t$. Мощность электрического тока определяется как работа в единицу времени и находится по формулам: $P = UI$, $P = I^2R$ или $P = \frac{U^2}{R}$. Выбор конкретной формулы зависит от известных параметров электрической цепи (напряжение, сила тока, сопротивление).