Естествознание

В левых частях этих равенств стоят разные "буквы", однако они обозначают одну и ту же физическую величину - мощность. Следовательно, правые части равенств тоже одинаковы. Приравняем их:

Выразим отсюда работу:

A - работа тока, Дж
I - сила тока, А
U - электрическое напряжение, В
t - время прохождения тока, с

Мы получили формулу для вычисления работы тока. Что же представляет из себя эта работа?

Вспомним, что прохождение тока по проводнику всегда сопровождается хотя бы одним из явлений - действий тока. При этом всегда происходит превращение электроэнергии в другие виды энергии: тепловую (электроутюг), механическую (электродвигатель) и др. Чтобы наблюдать какое-либо действие тока, необходимо наличие самого тока (I). Но, чтобы ток в проводнике возник, на его концы необходимо подать напряжение (U). И, поскольку для любого наблюдения необходимо время (t), то мы имеем все три величины, при помощи которых вычисляется работа тока: A=IUt.

Итак, под выражением "ток совершает работу" мы будем понимать превращение электроэнергии в другие виды энергии. В таком случае работа тока - есть величина, показывающая количество электроэнергии, превращенной потребителем тока в другие виды энергии - тепло, свет, движение и др.

Для измерения работы тока (чаще говорят "потребленной электроэнергии") служат специальные измерительные приборы - счетчики потребленной электроэнергии (см. рисунок).

Обычно счетчики учитывают израсходованную электроэнергию не в джоулях, а в более крупных единицах работы - киловатт-часах. Например, счетчик, изображенный на рисунке, показывает значение 254.7 кВт·ч.

Найдем связь этой единицы работы с более привычной нам единицей измерения - джоулем:

1 кВт·ч = 1000 Вт · 3600 с = 1000 Дж/с · 3600с = 3600000 Дж/сc = 3600000 Дж = 3.6 МДж.

Формула A=IUt поможет нам выяснить, в чем состоит физический смысл напряжения. Выразим его из формулы:

следовательно,

Отсюда видно, что 1 вольт - это такое напряжение, при котором ток силой 1 ампер способен за 1 секунду производить 1 джоуль работы. Другими словами, напряжение показывает работу, которую ежесекундно совершают силы электрического поля для поддержания в цепи тока силой 1 ампер.

Кроме того, из формулы I = q / t следует, что q = I · t. Тогда

следовательно,

Исходя из этой формулы, 1 вольт может рассматриваться и как такое напряжение, при котором работа сил электрического поля при перемещении по проводнику заряда в 1 Кл будет равна 1 Дж.