Физика и астрономия · 9 клас · урок 2 от 5

Превръщане на енергията в електрична верига

В електричната верига електричната енергия се превръща в други видове енергия: във вътрешна (топлинна) в нагревателите, в механична в двигателите, в химична при зареждане на акумулатор и в светлина в лампите. Топлината, която токът отделя в проводник, се дава от закона на Джаул-Ленц: Q = I2Rt. Никой уред не превръща цялата енергия в полезна, затова се въвежда коефициент на полезно действие.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Закон на Джаул-Ленц: Q = I2Rt.
  • Двигател: електрична в механична; генератор: механична в електрична.
  • Зареждане на акумулатор: електрична в химична.
  • КПД = полезна работа / изразходвана енергия (·100%).

Пример

Нагревател 20 Ω с ток 3 A за 2 min: Q = 32·20·120 = 21 600 J.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. В какъв вид енергия се превръща основно електричната енергия в ютията?
    • Механична
    • Вътрешна (топлинна)
    • Светлинна
    • Химична

    Отговор: Вътрешна (топлинна)

    Нагревателят на ютията е резистор, в който токът отделя топлина.

  2. Как се нарича законът, който определя топлината, отделена в проводник от електричния ток?
    • Закон на Джаул-Ленц
    • Закон на Ом
    • Закон на Кулон
    • Закон на Архимед

    Отговор: Закон на Джаул-Ленц

    Законът на Джаул-Ленц: Q = I2Rt.

  3. Какво превръщане на енергията става при зареждане на акумулатор?
    • Химична в електрична
    • Механична в електрична
    • Светлинна в химична
    • Електрична в химична

    Отговор: Електрична в химична

    При зареждане в акумулатора протичат химични реакции, в които се натрупва енергия.

  4. През нагревател със съпротивление 20 Ω тече ток 3 A. Колко топлина отделя той за 2 min?
    • 21 600 J
    • 360 J
    • 7200 J
    • 1080 J

    Отговор: 21 600 J

    Q = I2Rt = 9 · 20 · 120 = 21 600 J (времето е в секунди).

  5. Двигател с мощност 500 W повдига товар за 10 s и извършва полезна работа 4000 J. Какъв е коефициентът на полезно действие?
    • 80%
    • 125%
    • 40%
    • 8%

    Отговор: 80%

    Изразходваната енергия е 500 W · 10 s = 5000 J; η = 4000 : 5000 = 0,8 = 80%.

  6. Какво превръщане на енергията става в електродвигателя?
    • Механична в електрична
    • Електрична в механична
    • Химична в електрична
    • Светлинна в електрична

    Отговор: Електрична в механична

    Двигателят използва електрична енергия, за да върти вала си.

  7. Какво превръщане на енергията става в генератора на електроцентрала?
    • Електрична в механична
    • Електрична в химична
    • Топлинна в химична
    • Механична в електрична

    Отговор: Механична в електрична

    Турбината върти генератора и той произвежда електрична енергия.

  8. Как гласи законът на Джаул-Ленц?
    • Q = I2Rt
    • Q = IRt
    • Q = U/R
    • Q = mgh

    Отговор: Q = I2Rt

    Топлината, отделена в проводник, е пропорционална на квадрата на тока, на съпротивлението и на времето.

  9. Как се изменя топлината, отделена в проводник, ако токът се удвои при същите R и t?
    • Нараства 2 пъти
    • Не се променя
    • Нараства 4 пъти
    • Намалява 2 пъти

    Отговор: Нараства 4 пъти

    Q = I2Rt, затова при двоен ток топлината е 22 = 4 пъти по-голяма.

  10. Нагревател 1000 W загрява 2 kg вода от 20 °C до 70 °C. Колко време е нужно без загуби? (c = 4200 J/(kg·°C))
    • 70 s
    • 42 min
    • 7 min
    • 4,2 min

    Отговор: 7 min

    Q = 4200 · 2 · 50 = 420 000 J; t = Q/P = 420 s = 7 min.

  11. В какво превръщат лампите електричната енергия освен в топлина?
    • Химична енергия
    • Светлина
    • Механична енергия
    • Ядрена енергия

    Отговор: Светлина

    Лампите превръщат електричната енергия в светлина и топлина.

  12. Кой уред превръща електричната енергия основно в механична?
    • Вентилатор
    • Ютия
    • Котлон
    • Бойлер

    Отговор: Вентилатор

    Вентилаторът има електродвигател, който върти перките.

  13. Какво превръщане на енергията става при разреждане на акумулатор?
    • Електрична в химична
    • Механична в електрична
    • Химична в електрична
    • Топлинна в химична

    Отговор: Химична в електрична

    При разреждане химичната енергия на акумулатора се превръща в електрична.

  14. Двигател получава 2000 J електрична енергия и извършва 1500 J полезна работа. Колко енергия се губи?
    • 1500 J
    • 3500 J
    • 750 J
    • 500 J

    Отговор: 500 J

    Загубите са 2000 − 1500 = 500 J, предимно като топлина.

  15. Резистори 2 Ω и 4 Ω са свързани последователно. В кой се отделя повече топлина за едно и също време?
    • В 2 Ω, 2 пъти повече
    • В 4 Ω, 2 пъти повече
    • Еднакво в двата
    • В 4 Ω, 4 пъти повече

    Отговор: В 4 Ω, 2 пъти повече

    Токът е еднакъв, а Q = I2Rt е пропорционално на R: в 4 Ω се отделя 2 пъти повече.