Работа и мощность электрического тока

Сколько энергии потребляет электроприбор и почему провода греются.

Закон Джоуля-Ленца: количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени.

Каждый электроприбор имеет паспортную мощность. Откуда она берётся и как посчитать, сколько электроэнергии «накрутит» счётчик — об этом урок.

Мощность тока

$$ P = U \cdot I $$

Через закон Ома её можно записать ещё двумя способами: $P = I^2 R$ и $P = U^2 / R$.

Работа тока

Работа (потреблённая энергия) за время $t$:

$$ A = P \cdot t = U \cdot I \cdot t $$

Закон Джоуля-Ленца

$$ Q = I^2 R t $$

Именно поэтому провода и нагревательные элементы греются — энергия тока переходит в тепло.

Как решать задачи

Задача: «Электрочайник мощностью 2000 Вт работает 5 минут. Сколько энергии он потребит?»

P = 2000.0
t = 5 * 60  # секунд
A = P * t
print("Энергия:", A, "Дж")
print("Это", round(A / 3600000, 4), "кВт*ч")

Вывод:

Энергия: 600000.0 Дж
Это 0.1667 кВт*ч

Частые ошибки

• Не переводить минуты в секунды при расчёте работы в джоулях.
• Путать киловатт-час (единица энергии) и киловатт (единица мощности).
• Применять $P = U^2/R$ с неверным напряжением.

Итоги

• Мощность $P = UI = I^2 R = U^2/R$.
• Работа тока $A = Pt = UIt$.
• Закон Джоуля-Ленца: $Q = I^2 R t$.