Fizica de bac

Lecții / Electricitate / Lecția 8

Electricitate, lecția 8

Energia și puterea electrică

Formule pe scurt

  • Energia electrică consumată de un rezistor: W = U·I·Δt = R·I²·Δt = U²·Δt/R, unitate: J (joule).
  • Legea lui Joule: căldura degajată într-un rezistor parcurs de curent este Q = R·I²·Δt.
  • 1 kWh = 1000 W · 3600 s = 3,6·10⁶ J.
  • Puterea electrică: P = W/Δt = U·I = R·I² = U²/R, unitate: W (watt), 1 W = 1 J/s.
  • Puterea totală dezvoltată de sursă: P_total = E·I.
  • Puterea pierdută în interiorul sursei: P_int = r·I² = u·I.
  • Puterea pe circuitul exterior: P_ext = U·I = R·I², iar P_total = P_ext + P_int (din E = U + u).

Flashcarduri

Citește întrebarea, răspunde în minte, apoi întoarce cardul. Dacă îl știai, apasă „Știu”. Cardurile la care apeși „Mai repet” revin la final. Pe telefon poți glisa cardul întors: la dreapta pentru „Știu”, la stânga pentru „Mai repet”.

Toate cardurile, ca listă
  1. Formulele energiei electrice consumate de un rezistor W = U·I·Δt = R·I²·Δt = U²·Δt/R [J]
  2. Legea lui Joule Q = R·I²·Δt — căldura degajată într-un rezistor parcurs de curentul I în timpul Δt.
  3. Cât reprezintă 1 kWh în jouli? 1 kWh = 1000 W · 3600 s = 3,6·10⁶ J
  4. Formulele puterii electrice P = W/Δt = U·I = R·I² = U²/R [W]
  5. Unitatea de măsură a puterii electrice Watt-ul (W): 1 W = 1 J/s = 1 V·A.
  6. Puterea totală dezvoltată de o sursă (E, r) parcursă de curentul I P_total = E·I
  7. Puterea pierdută în interiorul sursei P_int = r·I² = u·I
  8. Puterea transmisă circuitului exterior P_ext = U·I = R·I², cu P_total = P_ext + P_int.
  9. Rezistori legați în serie: care disipă mai multă putere? Cel cu rezistența mai mare, deoarece au același curent și P = R·I².
  10. Rezistori legați în paralel: care disipă mai multă putere? Cel cu rezistența mai mică, deoarece au aceeași tensiune și P = U²/R.

Probleme

Probleme grilă în stilul subiectului I de la bac. Alege varianta pe care o crezi corectă; după răspuns poți vedea rezolvarea pas cu pas. Pe calculator poți răspunde și cu tastele 1–4.

Problema 1 din 6

Un bec cu rezistența R = 240 Ω este alimentat la tensiunea U = 120 V. Energia electrică consumată de bec în Δt = 10 min este:

Vezi rezolvarea
  1. Intensitatea curentului: I = U/R = 120/240 = 0,5 A.
  2. Puterea becului: P = U·I = 120·0,5 = 60 W.
  3. Transformăm timpul în SI: Δt = 10 min = 600 s, deci W = P·Δt = 60·600 = 36 000 J.
  4. Răspuns corect: B.

Problema 2 din 6

Kilowatt-ora (kWh), folosită la facturarea energiei electrice, este egală cu:

Vezi rezolvarea
  1. 1 kWh este energia consumată de un aparat cu puterea de 1 kW = 1000 W în 1 h = 3600 s.
  2. 1 kWh = 1000 W · 3600 s = 3 600 000 J = 3,6·10⁶ J.
  3. Răspuns corect: D.

Problema 3 din 6

Un rezistor cu R = 20 Ω este parcurs de un curent cu intensitatea I = 2 A timp de 5 min. Căldura degajată în rezistor este:

Vezi rezolvarea
  1. Transformăm timpul în SI: Δt = 5 min = 300 s.
  2. Legea lui Joule: Q = R·I²·Δt = 20·2²·300 = 20·4·300 = 24 000 J.
  3. Răspuns corect: A.

Problema 4 din 6

O sursă cu E = 12 V și r = 1 Ω alimentează un rezistor cu R = 5 Ω. Puterea pierdută în interiorul sursei este:

Vezi rezolvarea
  1. Legea lui Ohm pentru circuitul simplu: I = E/(R + r) = 12/6 = 2 A.
  2. Puterea pierdută în interiorul sursei: P_int = r·I² = 1·2² = 4 W.
  3. Verificare: P_total = E·I = 24 W, P_ext = R·I² = 20 W, iar 24 = 20 + 4.
  4. Răspuns corect: C.

Problema 5 din 6

Doi rezistori, R1 = R și R2 = 2R, sunt legați în paralel la aceeași tensiune U. Raportul puterilor disipate P1/P2 este:

Vezi rezolvarea
  1. În paralel, ambii rezistori au aceeași tensiune U, deci folosim P = U²/R.
  2. P1/P2 = (U²/R1)/(U²/R2) = R2/R1 = 2R/R = 2.
  3. Răspuns corect: C.

Problema 6 din 6

Un fierbător electric cu puterea P = 2000 W funcționează 30 min în fiecare zi. Energia consumată în 30 de zile este:

Vezi rezolvarea
  1. Exprimăm puterea în kW și timpul în ore: P = 2 kW, Δt = 30 · 0,5 h = 15 h.
  2. W = P·Δt = 2 kW · 15 h = 30 kWh.
  3. Răspuns corect: A.