Мощность электрического тока

Введение

Электричество играет огромную роль в нашей жизни. Ежедневно мы пользуемся множеством электрических приборов — лампами, телефонами, холодильниками, телевизорами, компьютерами. Все они работают благодаря электрическому току, который выполняет определённую работу — нагревает проводники, создаёт свет, приводит в движение механизмы.

Однако важно знать не только, сколько работы совершает ток, но и с какой скоростью эта работа выполняется. Например, электрическая плита и лампа накаливания совершают работу разной интенсивности. Чтобы сравнивать, насколько быстро электрическая энергия превращается в другие виды энергии, вводится понятие мощности электрического тока.

Мощность помогает понять, насколько «сильный» прибор, сколько энергии он потребляет в единицу времени и как рассчитать плату за электричество. Эта тема важна не только в физике, но и в повседневной жизни — ведь каждый прибор в доме имеет свою мощность.

Работа электрического тока

При прохождении электрического тока по проводнику совершается работа. Электрическое поле перемещает заряженные частицы — электроны. Они сталкиваются с атомами вещества, передавая им энергию. В результате проводник нагревается, или ток выполняет полезную работу — например, вращает двигатель или излучает свет.

Работа электрического тока вычисляется по формуле:

$display style A equals U times I times t$

где:

A — работа (в джоулях, Дж);
U — напряжение (в вольтах, В);
I — сила тока (в амперах, А);
t — время (в секундах, с).

Мощность электрического тока

Мощность показывает, какую работу совершает электрический ток за единицу времени.
Если за время $t$ ток совершил работу $A$ , то:

$display style P equals A over t$

Подставим формулу для работы:

$display style P equals fraction numerator U times I times t over denominator t end fraction equals U times I$

Основная формула мощности электрического тока:

$display style box enclose begin inline style begin inline style begin display style P equals U times I end style end style end style end enclose$ $display style blank$

где
P — мощность (Вт),
U — напряжение (В),
I — сила тока (А).

Дополнительные формулы

Если воспользоваться законом Ома $U equals I times R$ , можно получить другие выражения для мощности:

$display style P equals I squared times R$

или

$display style P equals U squared over R$

Эти формулы позволяют рассчитать мощность, если известны разные параметры электрической цепи.

Единицы измерения мощности

В системе СИ единица мощности — ватт (Вт).
1 Вт = 1 Дж/с

Это значит, что если за одну секунду ток совершает работу 1 джоуль, его мощность равна 1 ватту.

Более крупные единицы:

киловатт (кВт) = 1000 Вт,
мегаватт (МВт) = 1 000 000 Вт.

Примеры:

лампа накаливания — 60 Вт,
пылесос — 1800 Вт (1,8 кВт),
электродвигатель троллейбуса — около 150 кВт.

Измерение мощности

Чтобы измерить мощность, достаточно определить напряжение и силу тока, а затем перемножить их.
Для измерения этих величин используются приборы:

Амперметр — измеряет силу тока (А);
Вольтметр — измеряет напряжение (В).

Подставив значения в формулу $P equals U times I$ , можно вычислить мощность прибора.

В лабораторных и промышленных установках применяют специальные приборы — ваттметры, которые измеряют мощность напрямую.

Расчёт потребления электроэнергии

В быту мы чаще говорим не о мощности, а о количестве израсходованной энергии. Её измеряют в киловатт-часах (кВт·ч).

$display style 1 text кВт end text text ⋅ч end text equals 1 text кВт end text cross times 1 text ч end text equals 1000 text Вт end text cross times 3600 text с end text equals 3 , 6 cross times 10 to the power of 6 text Дж end text$

Пример:

Электрочайник мощностью 2 кВт работал 0,5 часа.
Энергия, затраченная прибором:

$display style A equals P times t equals 2 text кВт end text cross times 0 comma 5 text ч end text equals 1 text кВт end text text ⋅ч end text$

Если стоимость 1 кВт·ч = 20 тенге, то стоимость работы чайника составит 20 тенге.

Пример решения задачи

Задача:
Найти мощность утюга, если сила тока в нём 4 А, а напряжение сети 220 В.

Решение:

$display style P equals U times I equals 220 times 4 equals 880 text Вт end text$

Ответ: мощность утюга — 880 Вт.

Ещё одна задача

Задача:
Определите, сколько энергии потребляет лампа мощностью 60 Вт за 5 часов.

Решение:

$display style A equals P times t equals 60 text Вт end text cross times 5 text ч end text equals 300 text Вт end text text ⋅ч end text equals 0 , 3 text кВт end text text ⋅ч end text$

Ответ: лампа израсходует 0,3 кВт·ч электроэнергии.

Вопросы для самопроверки

Что показывает мощность электрического тока?
В каких единицах измеряется мощность?
Как выражается мощность через силу тока и напряжение?
Как рассчитать мощность, если известны напряжение и сопротивление?
Какая формула связывает мощность и силу тока?
Как вычислить количество энергии, потреблённой прибором за определённое время?
Что означает запись «1000 Вт» на электроприборе?
Как измерить мощность прибора, если под рукой есть только амперметр и вольтметр?
Почему важно знать мощность бытовых приборов?
Как рассчитать стоимость потреблённой электроэнергии?

Последнее изменение: Четверг, 6 Ноябрь 2025, 15:12