Jak definiujemy moc wydzieloną na oporniku?, Prezentacje z Fizyka

Pobierz Jak definiujemy moc wydzieloną na oporniku? i więcej Prezentacje w PDF z Fizyka tylko na Docsity! Jak definiujemy moc wydzieloną na oporniku? Wprowadzenie Przeczytaj Film samouczek Sprawdź się Dla nauczyciela Czy to nie ciekawe? Z urządzeniami elektrycznymi spotykasz się na co dzień. Każde z nich ma określoną przez producenta moc. W tym e‐materiale dowiesz się, co to znaczy. Poznasz proces prowadzący do wykonania pracy w oporniku od strony mikroskopowej oraz wzór opisujący wydzieloną na nim moc. Wzór ten potrzebny Ci będzie, by właściwie stosować urządzenia elektryczne oraz, by umieć rozwiązywać zadania z fizyki. Zapraszamy. 0569 Jak definiujemy moc wydzieloną na oporniku? Skorzystaliśmy z zależności pomiędzy natężeniem jednorodnego pola elektrostatycznego a różnicą potencjałów występującą między punktami odległymi o d. Wzór ten znany jest z elektrostatyki, dotyczy na przykład napięcia panującego miedzy okładkami kondensatora płaskiego. Praca wykonana przez pole nad tym elektronem wynosi więc: Dla większej liczby poruszających się elektronów, praca całkowita będzie sumą prac wykonanych przez pole nad pojedynczym elektronem. Jeśli całkowitą wartość ładunku wszystkich elektronów oznaczymy jako q, możemy napisać: Jeśli nie znasz niektórych użytych pojęć lub powyższe wyprowadzenie nie jest dla Ciebie jasne, możesz skorzystać z faktu, że wzór (4) wynika wprost z definicji napięcia na końcach elementu w obwodzie elektrycznym, które można wyrazić, jako pracę potrzebną na przeniesienie jednostkowej wartości ładunku z jednego końca tego elementu na drugi: Obliczmy teraz moc P wydzielaną na oporniku, jeśli na jego końcach panuje napięcie U, a przepływający prąd ma natężenie równe I. Skorzystajmy z definicji mocy: gdzie W oznacza pracę prądu elektrycznego wykonaną w czasie t. Korzystając ze wzoru (3) i definicji prądu uzyskujemy: Natężenie prądu elektrycznego I równe jest bowiem ilości ładunku przepływającego przez ten opornik w jednostce czasu. Pamiętając o prawie Ohma dla oporników: wzór (6) możemy zapisać w kilku równorzędnych postaciach: W = Fd = e U d d = eU . W = qU . U = W q . P = W t , P = qU t = IU . R = U I , P = IU P = IR 2 P = U 2 R Wyposażeni w tak różnorodny arsenał matematyczny, możemy szybko i skutecznie rozwiązywać problemy dotyczące mocy wydzielanej na oporniku. Słowniczek pole jednorodne (ang.: homogeneous field) – pole, na przykład grawitacyjne lub elektrostatyczne, którego wektor natężenia jest w każdym punkcie taki sam. sieć krystaliczna (ang.: crystal lattice) – ułożenie atomów lub cząsteczek w ciele stałym, charakteryzujące się uporządkowaniem oraz symetrią. W metalach sieć tworzą jony dodatnie atomów. Film samouczek Jak definiujemy moc wydzieloną na oporniku? Wychodząc od mikroskopowego obrazu przepływu prądu elektrycznego w oporniku i mechanizmu zamiany energii elektrycznej na cieplną, w filmie wyprowadza się wzór definiujący moc wydzieloną na oporniku. Film dostępny na portalu epodreczniki.pl Wysłuchaj ścieżki lektorskiej. Polecenie 1 Przez układ dwóch jednakowych oporników przepływa prąd elektryczny o natężeniu I. Napięcie na tym układzie wynosi U. Zastanów się, w którym przypadku moc wydzielona w układzie będzie większa: przy szeregowym czy równoległym połączeniu oporników? Uzupełnij Ćwiczenie 5 Spośród podanych poniżej wykresów wybierz ten, który odpowiada zależności mocy (P) wydzielanej na oporniku od natężenia płynącego przez niego prądu elektrycznego (I). Ćwiczenie 6 Producent pralki podał następujące jej parametry: moc silnika przy najwyższych obrotach - 600 W, moc grzałki - 2 kW, moc pompy wody - 30 W. Jakie jest natężenie prądu pobieranego przez pralkę podczas wirowania końcowego? Podaj wynik zaokrąglony do dwóch cyfr znaczących. Odpowiedź: A Ćwiczenie 7 Producent podał, że żarówka LED emituje strumień świetlny o wartości 800 lm (lumenów). Uczeń zmierzył natężenie prądu płynącego przez tę żarówkę podłączoną do domowej instalacji elektrycznej o napięciu U = 230 V i otrzymał wartość I = 40 mA. Jaką część pobranej energii elektrycznej zamienia ona w energię świetlną? Wiadomo, że idealne źródło światła, które całą pobraną energię zamienia na energię promieniowania widzialnego ma skuteczność świetlną 683 lm/W. Wynik podaj w procentach, z dokładnością do dwóch cyfr znaczących. Odpowiedź: %     輸 醙 難 Ćwiczenie 8 Jak należy przesyłać energię elektryczną na znaczne odległości, aby straty energii podczas przesyłu były jak najmniejsze? Moc wydzielana na przewodach jest proporcjonalna do napięcia sieciowego i natężenia prądu (P = U·I ), czyli obie te wielkości powinny być jak najmniejsze. Ponieważ moc wydzielana na przewodach wyrażona jest wzorem P = U / R, więc im mniejsze napięcie sieciowe, tym mniejsze straty. Straty związane są z ruchem elektronów, czyli natężenie prądu elektrycznego płynącego w przewodach musi być jak najmniejsze, więc napięcie jak największe. 2    醙 Dla nauczyciela Konspekt (scenariusz) lekcji Imię i nazwisko autora: Tomasz Sobiepan Przedmiot: Fizyka Temat zajęć: Moc wydzielana na oporniku Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony Podstawa programowa: Cele kształcenia – wymagania ogólne I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości. II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych. Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe I. Wymagania przekrojowe. Uczeń: 17) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu. VII. Prąd elektryczny. Uczeń: 1) posługuje się pojęciami natężenia prądu elektrycznego, napięcia elektrycznego oraz mocy wraz z ich jednostkami. Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe I. Wymagania przekrojowe. Uczeń: 19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu. VIII. Prąd elektryczny. Uczeń: 2) posługuje się pojęciami natężenia prądu elektrycznego, napięcia elektrycznego oraz mocy wraz z ich jednostkami.