Elektrická práce, elektrická energie, výkon.

A. Výklad
1. Elektrická práce
 
Proč se elektrický vodič při průchodu elektrického proudu zahřívá?
 
Po připojení vodiče ke zdroji elektrického napětí se ve vodiči vytvoří elektrické pole, které způsobí usměrněný pohyb volných elektronů. Elektrony se přemísťují od jednoho konce vodiče k druhému a tím konají práci.
Volné elektrony narážejí na stěny vodiče a na ionty v krystalické stavbě kovu, předávají jí část své pohybové energie a tím zvyšují vnitřní energii vodiče, vodič se zahřívá.
 
Kdo nebo co vykonává elektrickou práci? A jak ji vypočítáme?
 
Při průchodu elektrického proudu vodičem konají síly elektrického pole práci. Tato práce se nazývá elektrická práce.
Prochází-li vodičem, mezi jehož konci je napětí U, proud I po dobu t, vykoná elektrické pole práci:

W = U.I.t
 
Příklad:
Mezi svorkami elektrického spotřebiče je napětí 28 V. Spotřebičem prochází elektrický proud 200mA po dobu 60 s. Jakou elektrickou práci vykonají síly elektrického pole ve spotřebiči?
 
U = 28 V
t = 60 s
I = 0,200 A
W = ? J
W = UIt = 28 × 60 × 0,200 J = 336 J
Síly elektrického pole vykonají ve spotřebiči práci 336 J.
 
 
2. Elektrická energie
 
  • protože elektrické pole koná práci, přisuzujeme mu energii, kterou nazýváme elektrická energie
  • pochází ze zdroje elektrického napětí
 
 
 
3. Výkon elektrického proudu
 
Výkon podle definice je práce W vykonaná za dobu t.
Elektrický výkon je elektrická práce W vykonaná za dobu t elektrickým proudem I ve vodiči, mezi jehož konci je napětí U:

P = W / t = U . I
 

V tepelných elektrických spotřebičích se přeměňuje elektrická energie na vnitřní energii spotřebičů, které se zahřívají a odevzdávají teplo do okolí. Takto se část energie ztrácí a tak zavádíme takzvaný příkon - tj. elektrická práce, která se skutečně  za 1 s vykonala. Jednotkou příkonu je Watt

P0 = U . I = R . I2
Tento údaj najdete na štítcích elektrospotřebičů, nebo i na patici žárovky.

klikněte pro zvětšení
 
Spotřeba elektrické energie (práce elektrických sil) v domácnosti se měří elektroměrem.
    Známe-li elektrický příkon P0  a dobu t , po kterou vodičem procházel proud, určíme elektrickou práci ze vztahu:
    W = P0 .t

 

Jednotkou je wattsekunda Ws, nebo  větší jednotka kilowatthodina kWh.
 
Příklad:
Žárovka je připojena ke zdroji o napětí 6 V a prochází jí proud 200 mA. Jaký je příkon žárovky?
 
U = 6 V
I = 0,2 A
P0 = ? W

 P0 = UI = 6 × 0,2 W = 1,2 W
Příkon žárovky je 1,2 W.
 
 
 
B. Důležité pojmy:

Elektrická práce, elektrická energie, výkon, příkon elektrického proudu

C. Literatura:
Fyzika pro 8. ročník Základní školy, Prometheus 2003, str. 158-163
SW - Langmaster - Fyzika
 
 
D. Zkušební test:
 

Tady si vyzkoušej, zda jsi již danou problematiku zvládl!

1.
Elektrickou práci spočítáme podle vztahu:
A) W = U.I C) W = U.t
B) W = U.I.t D) W = P.I.t

2.
Jednotkou elektrické práce je_______
A) voltampér C) watt
B) kilowatt D) joule

3.
Elektrickou práci vykonávají___________
A) volné elektrony. C) vodiče elektrického proudu.
B) síly elektrického pole. D) elektrické spotřebiče.

4.
Které tvrzení je chybné?
A) Elektrický vodič se při průchodu elektrického proudu zahřívá. C) Elektrickou práci vykonávají ionty krystalické mřížky kovu narážející na stěny vodiče.
B) Jednotkou elektrické práce je wattsekunda nebo kilowatthodina. D) Spotřeba elektrické energie v domácnosti se měří elektroměrem.

5.
Vztah pro výpočet elektrického výkonu je _____________
A) V = U . I C) P = U . I
B) P = U.I.t D)  W = U.I.t