Номер 466, страница 90 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Как на практике можно определить работу и мощность электрического тока в цепи? Какие для этого нужны приборы?
Чтобы на практике определить работу $\text{A}$ и мощность $\text{P}$ электрического тока, необходимо измерить три физические величины: напряжение $\text{U}$ на участке цепи, силу тока $\text{I}$ в нем и время $\text{t}$, в течение которого совершалась работа.
Мощность тока вычисляется по формуле $P = U \cdot I$.
Работа тока вычисляется по формуле $A = P \cdot t = U \cdot I \cdot t$.
Для измерений этих величин потребуются следующие приборы:
1. Амперметр – для измерения силы тока. Он включается в цепь последовательно с потребителем.
2. Вольтметр – для измерения напряжения. Он подключается параллельно к тому участку цепи, на котором измеряется напряжение.
3. Часы или секундомер – для измерения времени.
В быту для измерения работы электрического тока используют специальный прибор — счётчик электрической энергии.

Ответ: Для определения работы и мощности тока нужно с помощью амперметра, вольтметра и секундомера измерить силу тока, напряжение и время, а затем вычислить значения по формулам $P = U \cdot I$ и $A = U \cdot I \cdot t$.

Подумайте, как рассчитать работу электрического тока при его прохождении по цепи (рис. 109) в течение времени t = 10 с. Какова работа тока в лампочке за это время? В резисторе?

Дано:

Напряжение источника тока $U_{общ} = 30$ В
Время протекания тока $t = 10$ с

Показания измерительных приборов:
Сила тока в цепи (по амперметру) $I = 1,7$ А
Напряжение на лампочке (по вольтметру) $U_{л} = 12$ В

Найти:

$A_{общ}$ — работа тока во всей цепи;
$A_{л}$ — работа тока в лампочке;
$A_{R}$ — работа тока в резисторе.

Решение:

1. Рассчитаем работу электрического тока во всей цепи. Она равна произведению общего напряжения, силы тока и времени.
$A_{общ} = U_{общ} \cdot I \cdot t$
$A_{общ} = 30 \text{ В} \cdot 1,7 \text{ А} \cdot 10 \text{ с} = 510 \text{ Дж}$.

2. Рассчитаем работу тока в лампочке. Она равна произведению напряжения на лампочке, силы тока и времени.
$A_{л} = U_{л} \cdot I \cdot t$
$A_{л} = 12 \text{ В} \cdot 1,7 \text{ А} \cdot 10 \text{ с} = 204 \text{ Дж}$.

3. Рассчитаем работу тока в резисторе. Резистор и лампочка соединены последовательно, поэтому сила тока в них одинакова, а общее напряжение равно сумме напряжений на каждом элементе: $U_{общ} = U_{л} + U_{R}$.
Найдем напряжение на резисторе:
$U_{R} = U_{общ} - U_{л} = 30 \text{ В} - 12 \text{ В} = 18 \text{ В}$.
Теперь рассчитаем работу тока в резисторе:
$A_{R} = U_{R} \cdot I \cdot t$
$A_{R} = 18 \text{ В} \cdot 1,7 \text{ А} \cdot 10 \text{ с} = 306 \text{ Дж}$.

Ответ: Работа тока во всей цепи составляет 510 Дж, работа тока в лампочке — 204 Дж, работа тока в резисторе — 306 Дж.

Сравните работу электрического тока во всей цепи с суммой работ тока за то же время на отдельных ее участках. Сделайте вывод.
Найдем сумму работ тока на отдельных участках цепи — на лампочке ($A_{л}$) и на резисторе ($A_{R}$):
$A_{л} + A_{R} = 204 \text{ Дж} + 306 \text{ Дж} = 510 \text{ Дж}$.
Работа тока во всей цепи $A_{общ}$ также равна 510 Дж.
Таким образом, мы видим, что $A_{общ} = A_{л} + A_{R}$.

Вывод: Работа электрического тока во всей цепи равна сумме работ тока на отдельных последовательно соединенных участках этой цепи. Это является следствием закона сохранения энергии: энергия, отдаваемая источником тока всей цепи, расходуется на ее отдельных участках.

Ответ: Работа тока во всей цепи (510 Дж) равна сумме работ на отдельных ее участках (204 Дж + 306 Дж = 510 Дж). Вывод: работа тока на всем участке цепи равна сумме работ на его отдельных последовательно соединенных частях.