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.
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.
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.
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.
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.
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).
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%.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Кой уред превръща електричната енергия основно в механична?
- Вентилатор
- Ютия
- Котлон
- Бойлер
Отговор: Вентилатор
Вентилаторът има електродвигател, който върти перките.
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.
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.
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.