Как найти работу электрочайника

Тема: «Определение КПД электрического чайника»

Цель работы:научиться определять КПД электрического чайника

Оборудование:электрический чайник, источник электрического тока (розетка квартирной электропроводки), водопроводная вода, термометр, часы с секундной стрелкой (секундомер), таблица (справочник по физике), калькулятор.

Порядок выполнения работы:

Электрический чайник отключен от электрической сети. Берем в руки пустой чайник, переворачиваем его, изучаем паспорт чайника, записываем значение мощности нагревательного элемента.

1. Открываем крышку чайника, наливаем в него воду из крана объемом 1 литр (1 килограмм).

2. Термометр помещаем в чайник с водой.

3. Измеряем температуру воды в чайнике

4. Вынимаем термометр из воды

5. Плотно закрываем крышку чайника.

6. Ставим чайник на платформу.

7. Включаем чайник и засекаем время по часам. Вода в чайнике нагревается. Следим за показаниями часов.

8. Отмечаем момент автоматического отключения чайника (момент закипания воды).

9. Вычисляем промежуток времени, в течение которого нагревалась вода от начальной температуры до кипения

10. Осторожно снимаем с платформы чайник с горячей водой. Выливаем воду из чайника в раковину.

11. Рассчитываем работу электрического тока по формуле

где А – работа электрического тока;

Р – электрическая мощность нагревательного прибора;

t – промежуток времени, в течение которого нагревается вода.

12. Вычисляем количество теплоты по формуле

где с – удельная теплоѐмкость воды,

t₂ = 100 °C – температура кипения воды,

t₁ – начальная температура воды

13. Рассчитываем коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника по формуле

14. Результаты опытов и вычислений записываем в таблицу.

15. Сделать вывод

Результаты измерений:

Удельная теплоемкость воды с, Дж/кг·К

Мощность чайника P, Вт

Масса воды m, кг

Начальная температура воды t1, 0 С

Конечная температура воды t2, 0 С

Время нагревания воды t, с

Работа электрического тока А, Дж

Количество теплоты Q, Дж

КПД чайника ŋ, %

Расчеты:

В паспорте электрического утюга написано: «220 В; 600 Вт». Какое количество теплоты выделится в утюге за 2 часа работы при напряжении 220 В?

Определить сопротивление электропаяльника мощностью 300 Вт, включенного в сеть напряжением 220 В.

Лабораторная работа №12

Тема: «Изучение электрических свойств полупроводников»

Цель работы:исследовать проводимость полупроводников, по данным опытов построить вольтамперную характеристику диода.

Оборудование: источник электроэнергии, миллиамперметр, микроамперметр, диод, резисторы, вольтметр, ключ.

Теория:

полупроводники характеризуются отличной от проводников проводимостью: собственной, дырочной (р – типа) и электронной (п – типа). Если два проводника с проводимостью разного рода привести в контакт, то на месте контакта образуется запирающий слой, который хорошо проводит ток в одном направлении и практически не проводит тока в другом. Это свойство используется в полупроводниковой технике.

Порядок выполнения работы:

1. Составить цепь по схеме. Диод включить в пропускном направлении.

2. Замкнуть цепь. Подобрать движение движка потенциометра так, чтобы вольтметр показал самое малое напряжение. Перемещая

Движок потенциометра, снять не менее пяти значений напряжения и силы тока. Результаты измерений записать в таблицу.

3. Диод включить в обратном направлении (запорном). Заменить миллиамперметр на микроамперметр. Цепь замкнуть и снять два показания вольтметра и микроамперметра.

4. По результатам измерений построить график зависимости силы тока от напряжения, откладывая по оси абсцисс – напряжение, а по оси координат – силу тока.

№ опыта	Прямой ток	Обратный ток
Ток диода I , А	Напряжение диода U, В	Ток диода I , А	Напряжение диода U , В

График:

Ответы на вопросы:

1. В чем различие проводимости проводников и полупроводников?

2.Что показывает вольтамперная характеристика диода? _______________________________________________________________________________

3. Какой проводник называется проводником n-типа, а какой проводником p-типа?

Дополнительные задания

1. На рис. изображена вольт-амперная характеристика полупроводникового диода. Определить, чему равно внутреннее сопротивление диода

а) в пропускном направлении при U = 0,3 B,

б) в запирающем направлении при U = — 400 B.

1. На рис. изображена вольт-амперная характеристика полупроводникового диода. Определить, чему равно внутреннее сопротивление диода

а) в пропускном направлении при I = 20 мА,

б) в запирающем направлении при U = — 200 B.

Решение задач:

Домашнее задание:

1. По данным рисунка определить 2 А

Лабораторная работа №13

Тема: «Изучение законов колебания математического маятника»

Цель работы: вычислить ускорение свободного падения из формулы для периода колебаний математического маятника.

Оборудование:часы с секундной стрелкой, измерительная лента, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.

Теория:

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью такого маятника может служить шарик, подвешенный на длинной нити.

Период колебаний на зависит от массы маятника и амплитуды его колебаний, если угол размаха не превышает 6 0 .

Период колебаний математического маятника прямо пропорционален корню квадратному из длины нити и обратно пропорционален корню квадратному из ускорения свободного падения

Источник

Работа электрического тока

Изучая применение электрического тока, нужно уметь вычислять количество электроэнергии, которое расходуется на то или иное действие тока. Например, подъём лифта, нагревание чайника и тому подобное. Поэтому выведем формулу для подсчёта работы тока.

В предыдущем параграфе мы узнали формулу:P = I · U

Однако из 7-го класса мы знаем другую формулу для мощности:N = A / t

В левых частях этих равенств стоят разные символы, но они обозначают одну и ту же физическую величину – мощность. Следовательно, правые части формул можно приравнять: I · U = A / t . Выразим работу:

A = I · U · t

A – работа электрического тока, Дж I – сила электрического тока, А U – электрическое напряжение, В t – время наблюдения, с

По этой формуле вычисляется работа тока или, что то же самое, израсходованная электроэнергия. Поясним, что выделенные нами термины – синонимы.

В момент замыкания цепи электрическое поле источника энергии приводит в движение заряженные частицы в проводнике (электроны и/или ионы), и их энергия возрастает. Сумма энергий всех частиц тела является внутренней энергией тела (см. § 7-д), значит, внутренняя энергия проводника в момент возникновения в нём тока возрастает. Согласно первому закону термодинамики, внутренняя энергия может расходоваться на теплопередачу или совершение работы (см. § 6-з). Но, расходуясь, она постоянно пополняется от источника энергии.

Вспомним, что прохождение тока по проводнику всегда сопровождается действиями тока (см. § 8-з). При этом обязательно происходит превращение электроэнергии в другие виды энергии. Например, внутреннюю (утюг или чайник), механическую (пылесос или вентилятор) и так далее. Поэтому под выражением «ток совершает работу» мы будем понимать превращение электроэнергии в другие виды энергии. В таком смысле работа тока и израсходованная электроэнергия – выражения-синонимы.

Для измерения потреблённой электроэнергии служат специальные измерительные приборы – счётчики электроэнергии.

Для учёта электроэнергии вместо джоуля используется более крупная единица – киловатт-час (обозначение: 1 кВт·ч). Например, счётчик на рисунке показывает значение 254,7 кВт·ч. Это может означать, что за всё время учёта потребитель мощностью 254,7 кВт работал 1 час или что потребитель мощностью 2547 Вт работал 100 часов (и так далее, соблюдая пропорцию).

Найдём связь киловатт-часа с более привычной нам единицей для измерения работы – джоулем.

1 кВт · ч = 1000 Вт · 60 мин =
= 1000 Дж/с · 3600 с = 3 600 000 (Дж/с)·с =
= 3 600 000 Дж = 3,6 МДж

Итак, 1 кВт·ч = 3,6 МДж.

Примечание. Формула для работы тока A = I·U·t поможет выяснить физический смысл электрического напряжения. Выразим его:

U =	A	Следовательно,	1 В = 1	Дж
I·t	А·с

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

Кроме того, из формулы I = q / t (см. § 9-б) следует: q = I · t. Тогда:

U =	A	Следовательно,	1 В = 1	Дж
q	Кл

Исходя из этой формулы, 1 вольт может рассматриваться и как такое напряжение, при котором работа сил электрического поля при перемещении заряда в 1 Кл будет равна 1 Дж. Обобщённо мы скажем: электрическое напряжение является одной из характеристик электрического поля, перемещающего заряды по проводнику.

Источник

Мощность электрического чайника

от Виктор Пархомов 463 Просмотры

Рано или поздно перед нами стоит вопрос выбора новой техники для кухни. Вопрос приобретения нового электрического чайника очень актуален. Так как приборы часто выходят из строя, давайте разберёмся, чайник какой мощности лучше выбрать и при этом не остаться с пустым кошельком?

От чего зависит мощность электрочайника?

Есть несколько критериев, которые влияют на мощность чайника. Производитель указывает номинальную цифру на упаковке, однако есть условия, от которых зависит критерий показателей мощности непосредственно при эксплуатации. Такими являются:

• объём чайника;
• открытый или закрытый нагревательный элемент;
• качество воды.

Конечно же, объём имеет значение. Нагреть 0,5 литра воды или 2 литра, разница достаточно ощутима. Чем больше воды вы наливаете в чайник, тем больше он потребляет энергии для её кипячения.

При выборе закрытого или открытого нагревательного элемента следует учесть, что первый нагревает жидкость дольше, и энергии поглощает больше. Но у открытого НЭ есть свои минусы: при образовании накипи на элементах вода нагревается намного дольше.

Качество воды опять же отвечает за скорость. Если использовать проточную воду с примесями, на её нагрев потребуется намного больше электричества, чем для фильтрованной.

Как определить мощность?

Параметры мощности всегда указаны на упаковке. Для применения в бытовых целях достаточно будет 700–2200 Вт. Такой мощности вполне хватит для быстрого кипячения 2 литров жидкости. Именно такие чайники пользуются спросом. Вода в них кипятится в среднем за 3–4 минуты. Можно выбрать и более мощную модель, но обязательно учитывайте нагрузку на проводку в доме.

Внимание! При постоянном одновременном включении нескольких мощных приборов проводка быстрее изнашивается и выходит из строя.

Сколько электроэнергии потребляет?

Давайте разберёмся, сколько энергии потребляет наш электрический помощник. Допустим, мощность указанная на упаковке равна 2200 Вт. Наберём максимально возможное количество жидкости и засекаем время, необходимое для кипячения. В нашем случае это время равно 4 минутам. 60 минут делим на эту цифру, получаем 15. Делим 2200 на 15, получаем примерно 147 Вт. Это расход чайника за 4 минуты работы. Если взять стоимость 1 Квт 4,5 рубля, то умножив её на 0,147 получаем сумму за одно кипячение, равную 0,66 рубля. Это стоимость одного кипячения.

Как уменьшить потребление электроэнергии?

Если посчитать, сколько примерно мы делаем кипячений в день, в месяц получается довольно затратно. Есть несколько советов, которые помогут снизить потребление энергии электрочайником:

• Всегда отключайте чайник от сети. Даже в состоянии покоя он потребляет небольшое количество энергии.
• Кипятите воду по мере надобности. Если нужен один бокал кипятка, не наливайте 2 литра воды.
• Следите за чистотой и вовремя удаляйте накипь.
• Присмотритесь к покупке термопота, если часто кипятите воду. Он нагревает воду до нужной температуры и постоянно её поддерживает.

С какой мощностью лучше выбрать чайник?

Обязательно следует учитывать условия эксплуатации. Чайники небольшой мощности — 800–900 Вт легко нагреют маленький объём воды, до литра. Модели мощностью 1200–1800 Вт быстро нагреют 2 литра воды без нагрузки на проводку. Такой вариант самый доступный и популярный. Самый оптимальный и быстрый вариант для большой семьи — 1800–3000 Вт.

Важно! Стоит обратить внимание на качество проводки в помещении. Отлично подойдёт тем, кто очень часто любит пить чай и следит за экономией времени.

Окончательный выбор за вами. Следует учесть все нюансы с оглядкой на будущее использование электрочайника. Обязательно обратите внимание при выборе на форму корпуса, вес изделия, цвет, наличие фильтра. Ведь главное выбрать не только подходящую по мощности модель, но и надёжного и удобного друга на кухню.

Источник

Электрочайник — сколько потребляет электричества?

Электрический чайник — наверное есть почти в каждом доме, и является не малым источником энергопотребления. Сегодня мы попробуем разобраться сколько электроэнергии потребляет чайник за разные промежутки времени и можно ли как то экономить.

Перед тем как начать расчеты нужно сказать, что чайники бывают разные, поэтому и расходы за электричество потраченное чайником будут разные.

1. Потребляемая мощность электрического чайника это показатель по которому отличаются все модели между собой.
2. Объем чайника — т.е максимальное количество литров которое можно вскипятить за один раз.

Эти два показателя напрямую влияют на расход электроэнергии чайником, чем выше потребляемая мощность чайника в кВт (киловатт) тем больше затрачивается энергии. Чем больше объем чайника тем больше времени нужно чтобы вода в нем дошла до кипения, а следовательно и продолжительность работы чайника будет больше.

Какой мощности бывают электрочайники:
2000 Вт, 2200 Вт, 2400 Вт.

Для расчета расхода электричества возьмем чайник в 2000 ватт, чайник будем греть 7 раз в день до кипячения, по 4 минуты.

Чайник мощностью 2000 Вт тратит электричества 2 киловатта.

• расход в минуту — 33,3 ватт
• на 1 кипячения (4 минуты) — 133,3 Вт
• за 1 день — 933 Вт или 0,93 кВт
• Месяц — 27,9 кВт

Считаем:

• Мы тратим в день — 0,93 кВт * 3 руб (ставка за 1 кВт)

2 руб. 70 коп.
На одно кипячение

40 копеек

За месяц 83 руб. 70 коп.

Все расчет проведены без учета того, что не всегда второй раз мы доводим до кипения воду в чайнике, а просто подогреваем, поэтому расчеты взяли по максимальным значениям.

Это примерные расходы, для вашего чайника вы можете посчитать сами, для этого:

1. Узнайте потребляемую мощность чайника, на коробке, в инструкции либо в интернете.
2. Посчитайте время закипания чайника в минутах.
3. 60 минут разделите на время закипания к примеру 5 минут и получаем 12.
4. Далее мощность чайника к примеру 2400 делим на этот коэффициент 12. и получаем расход за время кипячения 200 Вт за 5 минут. 200 Вт это 0,2 киловатта значит ставку 3 руб умножаем на 0,2 и получаем сумму за 1 кипячение.
5. Чтобы узнать за день, умножаем 1 кипячение расход на количество раз которое вы кипятите в день.
6. Чтобы посчитать за месяц цифры с шага 5 умножаем на 30 дней.

В следующих статьях рассмотрим другие бытовые приборы их потребление.

Источник

Кпд любого нагревательного прибора равен нулю. По определению. Про чайники и прочие электрокастрюли принято говорить об эффективности.

Определяется элементарно, с помощью термометра, тестера и наручных часов. В чайник наливается 1 литр воды (для примера), измеряется её начальная температура, и чайник включается в сеть. Напряжение сети можно предварительно измерить, если есть сомнения в том, что это 220. Тестером эе измеряется и ток через чайник (ну или можно заранее измерить его сопротивление, ведь чайник не лампочка и оно при нагреве чайника изменяется не сильно). По часам засекается время до момента закипания чайника. Для очистки совести можно даже померить температуру воды в этот момент – вдруг опыт проводится в Ла-Пасе…

Собсно, ффсё. Есть затраченная электрическая энергия (мощность х время), и есть “полезная” энергия – теплоёмкость на разность температур. отношение и даст эффективность чайника как нагревательного прибора.

Практическая работа№5

В электрическом чайнике мощностью 700 Вт можно за 20 минут вскипятить 1,5 литра воды, имеющей начальную температуру 20°С. Плотность воды равна 1000 кг/м3, её удельная теплоёмкость c=4200 Дж/(кг⋅°С).
1) Какую работу совершает электрический ток, протекающий через нагревательный элемент этого чайника, при кипячении данной порции воды?
2) Какое количество теплоты нужно передать данной порции воды для того, чтобы она закипела?
3) Найдите КПД этого чайника.
Напишите полное решение этой задачи.

---

1) Работа, совершаемая током, считается в лоб, как произведение мощности чайника на время его работы (в секундах, ясное дело).
2) Количество теплоты тоже считается в лоб — как произведение массы воды на её удельную теплоёмкость и на перепад температур. Надеюсь, не надо напоминать, при какой температуре закипает вода.
3) Ну и на десерт можно — тоже в лоб — сосчитать кпд. Который есть попросту отношение полезной работы (п. 2) к затраченной (п. 1).

Определяем КПД электрического чайника

Systems of units

Findings