29.11.2022
Уроки 38, 39
Тема. Робота та потужність електричного струму. Безпека під час роботи з електричними приладами. Розв'язування задач
Завдання:
- Опрацювати теоретичний матеріал, нище за посиланням
- Записати конспект в зошит
- Опрацювати (нище) теоретичний матеріал
- Записати розв'язок задач в зошит
https://www.youtube.com/watch?v=ueDWRZUHMTI
https://www.youtube.com/watch?v=ENzWQ4VjCyE
Робота й потужність електричного струму
Робота й потужність електричного струму. Електричне поле, створюючи впорядкований рух заряджених частинок у провіднику, виконує роботу, яку прийнято називати роботою струму.
Робота електричного струму А — фізична величина, що характеризує зміну електричної енергії струму — перетворення її на інші види.
Одиниця роботи електричного струму — джоуль, 1 Дж.
У побуті й техніці використовують також позасистемну одиницю — кіловат-годину (кВт · год), 1 кВт · год = 3,6 · 106 Дж.
Якщо розглядати зовнішню ділянку електричного кола, то робота струму визначається як А = qU = UIt, де q — заряд, що пройшов через поперечний переріз провідника за час t, U — електрична напруга на ділянці кола, I — сила струму в ній.
Якщо на ділянці кола, якою проходить струм, не виконується механічна робота й не відбуваються хімічні реакції, то результатом роботи електричного струму буде тільки нагрівання провідників. Нагрітий провідник унаслідок теплообміну віддає отриману енергію в навколишнє середовище. Згідно із законом збереження енергії, кількість виділеної теплоти дорівнює роботі струму: Q = А — й обчислюється за законом Джоуля — Ленца: кількість теплоти Q, що виділяється за час t в провіднику з опором R під час проходження по струму силою I, дорівнює Q = I2Rt.
Потужність електричного струму Р — фізична величина, що характеризує здатність електричного струму виконувати певну роботу й вимірюється роботою, виконаною за одиницю часу,
тут А — робота електричного струму, t — час, за який цю роботу виконано.
Якщо коло складається з кількох споживачів, то за будь-якого їх з’єднання загальна потужність струму в усьому колі дорівнює сумі потужностей окремих споживачів. Це варто взяти до уваги. У побуті ми користуємося потужними електричними приладами. Якщо одночасно їх увімкнути, то загальна потужність може перевищувати ту, на яку розрахована електрична мережа в помешканні.
Коефіцієнт корисної дії джерела струму. Коефіцієнт корисної дії джерела струму η визначається як відношення потужності Рк, яку споживає зовнішня частина кола (корисна потужність), до повної потужності Рп, яку розвиває джерело струму:
Приклади розв'язування задач
Задача. У мережу з напругою 220 В послідовно підключили дві лампи потужністю 60 і 250 Вт, кожна з яких розрахована на напругу 110 В. Як розподілиться напруга на лампах? Яку потужність споживає кожна лампа? Яка кількість теплоти виділиться за 30 хв світіння кожної лампи?
Заходи та засоби безпеки під час роботи з електричними пристроями
Будь-яке електричне коло розраховано на певну силу струму. Якщо з якоїсь причини сила струму в колі перевищить допустиму, то дроти можуть перегрітися, а їхня ізоляція — спалахнути.
Причиною значного збільшення сили струму в колі може бути одночасне вмикання багатьох потужних споживачів струму (наприклад, електроплитки, електропраски, пральної машини, водонагрівника) або коротке замикання.
Дослід. Складемо електричне коло із джерела струму, електричної лампи, ключа. Один із проводів цього кола складається з тоненьких провідників. Замкнемо ключ — лампа світитиметься. Тепер до затискачів лампи приєднаємо провід і знову замкнемо коло. Лампа згасне, а тоненькі провідники розжаряться і світитимуться (мал. 1.24) доти, доки ми не розімкнемо коло або вони не перегорять зі спалахом.
Коротким замиканням називають з’єднання кінців ділянки кола провідником, опір якого дуже малий порівняно з опором ділянки кола.
Коротке замикання може виникнути, наприклад, під час ремонту проводки під струмом (мал. 1.25) або в разі випадкового зіткнення оголених проводів.
Опір кола під час короткого замикання незначний, тому в колі різко зростає сила струму, від чого проводи можуть спалахнути. Для уникнення цього в електромережу обов’язково вмикають запобіжники.
Яке призначення і яка будова запобіжників?
Призначення запобіжників — відразу вимкнути лінію, якщо сила струму раптом стане більшою за допустиму норму.
Головною частиною запобіжника є дротина С з легкоплавкого металу (наприклад, зі свинцю), розміщена всередині порцелянової пробки П. Пробка має гвинтову нарізку H і центральний контакт К. Нарізку з’єднано із центральним контактом свинцевою дротиною. Пробку вкручують у патрон, який міститься всередині порцелянової коробки (мал. 1.26).
Запобіжники з провідником, що плавиться, називають плавкими запобіжниками.
На малюнку 1.28 зображено плавкий запобіжник із вставкою, яку в разі перегорання можна замінювати.
Мал. 1.28
У різних приладах застосовують різні запобіжники (мал. 1.29). На малюнку 1.30 показано запобіжник, дія якого ґрунтується не на плавленні, а на тепловому розширенні тіл під час нагрівання.
Мал. 1.30
Звичайно, розглянуті запобіжники сьогодні використовують рідко, але ми розглянули їх будову з точки зору фізики.
Перераховані запобіжники витіснили так звані автомати (мал. 1.31), дія яких ґрунтується на тепловому розширенні тіл під час нагрівання. Коли в мережі виникає коротке замикання, автомат миттєво вимикається. Автомати зручні тим, що їх можна монтувати в електричних щитках цілими пакетами (мал. 1.31).
Мал. 1.31
Під час роботи з електроприладами потрібно суворо й неухильно дотримуватися застережних заходів. Якщо цим нехтувати, то вашому життю загрожуватиме смертельна небезпека внаслідок можливої електротравми. Електротравма — ураження людини електричним струмом. Вона виникає під час контакту тіла людини з електричним кабелем, приладом чи устаткуванням, що перебувають під напругою за умови їхньої несправності або порушень правил безпеки під час їхнього ремонту й експлуатації.
У разі ураження електричним струмом має значення його сила, напруга, частота, а також багато інших чинників: місце ураження, час впливу струму на організм, стан навколишнього середовища, особливості організму, шкіри, одяг постраждалого. Тіло людини — провідник. Під час контакту частин тіла з оголеними проводами або з устаткуванням, що перебувають під напругою, через тіло проходить струм, дія якого може бути небезпечною залежно від значення сили струму.
Струм силою 0,6-1,5 мА людина відчуває як пощипування шкіри чи як сильніші больові відчуття.
Струм силою 5-25 мА може спричиняти мимовільні непереборні судоми (скорочення м’язів), через що уражена людина не може самостійно від’єднатися від джерела небезпеки. Оскільки м’язи-згиначі сильніші за м’язи-розгиначі, то під час контакту з несправним електроприладом чи кабелем є ризик, що рука мимоволі обхопить небезпечну поверхню. Зрозуміло, що краще, якщо з увімкненим електроприладом відбувся контакт тильним боком долоні: ураження струмом все одно станеться, але, коли м’язи-згиначі скоротяться, рука відсмикнеться від джерела небезпеки.
Струм 50-350 мА викликає фібриляцію (безладні скорочення) серця, тобто розлад серцевої діяльності, аж до зупинки серця.
Ступінь травматизму залежить від місця ураження і від того, через які органи проходить струм. Є кілька напрямків проходження електричного струму через тіло людини, по лінії: нога — нога; рука — рука; рука — нога. Найнебезпечніше, коли струм проходить через серце.
Ступінь ураження залежить і від часу дії струму на організм. Суттєве значення під час електротравматизму має стан навколишнього середовища. Вологість, струмопровідна підлога — усе це збільшує дію струму на організм людини. Особливо небезпечно користуватися електроприладами в підсобних приміщеннях і надворі.
Наслідки електротравм залежать і від стану організму постраждалого. Сп’яніння, хворобливий стан людини, юний вік, психологічний стрес зменшують опір організму і збільшують ступінь ураження. Зрозуміло, що певний одяг, наприклад гумові рукавички або гумове взуття, можуть захистити чи суттєво послабити вплив струму на організм людини.
Нормами встановлено значення найбільшої допустимої напруги торкання протягом досить тривалого часу її дії: для постійного струму — 8 В (струм проходження 1 мА); для змінного струму — 2 В (струм проходження 0,3 мА). Виходячи з того, що значення електричного опору людського тіла може коливатися в межах від ста омів до кількох десятків кілоомів, безпечною вважають постійну напругу 25 В. У приміщеннях з підвищеною вологістю безпечною вважають напругу 15 В.
Немає коментарів:
Дописати коментар