Постоянный электрический ток · урок 11 из 20

Работа и мощность электрического тока

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R04 · PHY8-046

Паспорт: R04 «2.2 Постоянный электрический ток» (20 ч), урок 11/20, единица R04.13 «Работа и мощность электрического тока». Тип урока — Н. Опора: PHY8-042 (напряжение U = A/q), PHY8-041 (сила тока I = q/t), PHY8-044 (закон Ома).
Хронометраж: цели и актуализация 5 мин (сл. 2–3) · проблема и новый материал 15 мин (сл. 4–10) · опыт 7 мин (сл. 11) · закрепление 13 мин (сл. 12–15) · рефлексия и ДЗ 5 мин (сл. 17). Слайд 16 «Дополнительно» — для сильного класса, можно пропустить.
Оборудование: источник тока 4,5 В, резистор (≈ 8 Ом), амперметр, вольтметр, ключ, провода, секундомер (или часы); для показа — лампа или чайник с табличкой «220 В, … Вт».

R04.13

Цели урока

Сегодня вы научитесь

Вычислять работу тока

по формуле $A = U I t$ , в джоулях

Находить мощность тока

$P = U I$ · ватт, киловатт

Определять A и P на опыте

по амперметру, вольтметру и часам

Считать энергию в кВт·ч

по счётчику — и её стоимость

REQ-1.4 «описывать… физические явления, используя физические величины… обозначения и единицы» — сл. 5–10. REQ-1.7 «решать расчетные задачи в 2 – 3 действия» — сл. 12, 14, 15. REQ-1.12 «проводить косвенные измерения физических величин (… работа и мощность электрического тока)» — сл. 11. REQ-1.14 «характеризовать принципы действия… (счетчик электрической энергии, нагревательные электроприборы)» — сл. 7, 10. REQ-1.16 (экономия, безопасность) — сл. 9, 10.
Элемент содержания EL-7.12 «Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля–Ленца» (закон Джоуля–Ленца — следующий урок). Виды деятельности ФРП: «Определение работы электрического тока, протекающего через резистор. Определение мощности электрического тока, выделяемой на резисторе».

повторение: R04.7, R04.8, R04.11

Вспомним

Три величины цепи и связь между ними

U = \frac{A}{q}

напряжение — работа поля на 1 Клвольт: 1 В = 1 Дж / 1 Кл

I = \frac{q}{t}

сила тока — заряд через сечение за 1 сампер: 1 А = 1 Кл / 1 с

I = \frac{U}{R}

закон Ома для участка цепиR — сопротивление, Ом

R04.13

Проблема

Лампа и чайник в одной сети: где ток «работает» больше?

Одинаково

напряжение $U = 220$ В

Разное

сила тока: в чайнике в 33 раза больше

За 1 минуту

лампа чуть тёплая, вода в чайнике почти закипела

От чего зависит работа тока?

R04.13

Вывод формулы

Работа тока на участке цепи

$U = \frac{A}{q} \Rightarrow A = U \cdot q$ определение $U$

$I = \frac{q}{t} \Rightarrow q = I \cdot t$ определение $I$

$A = U \cdot q = U \cdot I \cdot t$ подставили $q$

A = U I t

R04.13

Формула работы тока

Работа тока равна произведению U, I и t

A = U I t

1 Дж = 1 В \cdot 1 А \cdot 1 с

Работа тока — сколько электрической энергии превратилось в другие виды.

A

работа токаджоуль, Дж; кДж, МДж

U

напряжение на участкевольт, В

I

сила токаампер, А

t

времясекунда, с

R04.13

Схема превращений энергии

Во что превращается работа тока

Работа тока = энергия, которую ток передал прибору; она превращается во внутреннюю энергию (нагревание), в энергию света, в механическую энергию. Закон сохранения энергии: «сколько получили от тока — столько отдали в других видах».
Вопрос: во что превращается работа тока в зарядке телефона? в вентиляторе? (Химическая энергия аккумулятора и тепло; механическая энергия и тепло.)
Вид деятельности ФРП «Исследование преобразования энергии при подъеме груза электродвигателем» — можно показать демонстрацию: двигатель с катушкой поднимает груз.

R04.13

Формула мощности

Мощность тока — работа за 1 с

P = \frac{A}{t} = U I

Мощность показывает, как быстро ток совершает работу.

A = P \cdot t

P

мощность токаватт, Вт

$1 Вт = 1 В \cdot 1 А = 1 \frac{Дж}{с}$

$1 кВт = 1000 Вт$ ; $1 МВт = 1 0^{6} Вт$

R04.13

Инфографика

Мощность бытовых приборов

R04.13

Единица работы тока

Киловатт-час и счётчик электроэнергии

1 кВт \cdot ч = 3, 6 \cdot 1 0^{6} Дж

$1000 Вт \cdot 3600 с = 3600000 Дж$

Лампа 60 Вт горит 5 ч в день. За 30 дней?

$t = 5 ч \cdot 30 = 150 ч$

$A = Pt = 0, 06 кВт \cdot 150 ч = 9 кВт \cdot ч$

$9 \cdot 6 = 54$ ₽ по тарифу 6 ₽ за 1 кВт·ч

светодиодная 10 Вт: $1, 5 кВт \cdot ч$ — всего 9 ₽

R04.13 · опыт

Опыт · косвенные измерения

Определяем работу и мощность тока в резисторе

Оборудование: источник, резистор, амперметр, вольтметр, ключ, секундомер

Соберите цепь по схеме, ключ разомкнут.
Замкните ключ, запишите $U$ и $I$ .
Через $t = 60$ с разомкните ключ.
Вычислите $P = U I$ и $A = Pt$ .

U, В	I, А	t, с	P, Вт	A, Дж
4,0	0,5	60	2,0	120

Виды деятельности ФРП: «Определение работы электрического тока, протекающего через резистор» и «Определение мощности электрического тока, выделяемой на резисторе». Это косвенные измерения (REQ-1.12): P и A не измеряем прибором, а вычисляем по U, I и t.
Техника безопасности (REQ-1.13): собирать и менять цепь только при разомкнутом ключе; «+» приборов — к «+» источника; цепь проверяет учитель.
Числа — пример (резистор ≈ 8 Ом, источник 4,5 В): P = 4,0 · 0,5 = 2,0 Вт; A = 2,0 · 60 = 120 Дж. У класса — свои значения. Вопрос: что покажет опыт, если вдвое увеличить время? (A вдвое больше, P та же.)

R04.13

Закрепление · образец

Чайник: 220 В, 5 А, работает 3 мин. P и A?

Дано:

$U = 220$ В

$I = 5$ А

$t = 3$ мин $= 180$ с

$P$ — ? $A$ — ?

$P = U I = 220 В \cdot 5 А = 1100 Вт$

$A = Pt = 1100 Вт \cdot 180 с = 198000 Дж$

$[A] = В \cdot А \cdot с = Вт \cdot с = Дж$ проверка единиц

Ответ: P = 1,1 кВт; A = 198 кДж.

R04.13

Осторожно

Типичные ошибки

Где ошибаются	Неверно	Верно
время в минутах	$A = 1100 \cdot 3 = 3300$ Дж	$t = 180$ с, $A = 198$ кДж
ток в миллиамперах	$4, 5 В \cdot 300 мА = 1350$ Вт	$0, 3$ А, $P = 1, 35$ Вт
что считает счётчик	мощность, кВт	работу тока, кВт·ч
перевод кВт·ч	$1 кВт \cdot ч = 1000$ Дж	$3, 6 \cdot 1 0^{6}$ Дж

R04.13

Закрепление

Решите

1базаЛампа фонарика:

U = 4, 5

В,

I = 0, 3

А. Найдите мощность.

2базаКакую работу совершает ток за 10 мин в резисторе при

U = 12

В,

I = 0, 5

А?

3базаУтюг мощностью 1,2 кВт работал 30 мин. Сколько это кВт·ч? Сколько Дж?

4повыш.Чайник 2200 Вт включён в сеть 220 В. Найдите силу тока и сопротивление спирали.

5повыш.Лампы 60 Вт и 100 Вт включены в сеть 220 В. В какой ток больше и во сколько раз?

6практикаСчётчик: 1 числа 03412 кВт·ч, 31 числа 03587 кВт·ч. Расход? Оплата по 6 ₽?

R04.13 · ОГЭ

В формате ОГЭ

ОГЭ, линия 10: работа тока

10Амперметр показывает силу тока 0,4 А, вольтметр — напряжение 6 В. Какую работу совершает электрический ток в резисторе R за 2 мин?

Ответ: Дж

R04.13 · дополнительно

Дополнительно

Мощность через сопротивление

P = U I

основная формула

P = I^{2} R

подставили $U = I R$

P = \frac{U ^{2}}{R}

подставили $I = \frac{U}{R}$

$R = 10 Ом, I = 2 А : U = 20 В; P = 20 \cdot 2 = 2^{2} \cdot 10 = \frac{2 0 ^{2}}{10} = 40 Вт$

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Что означает надпись «60 Вт» на лампе?
Чем работа тока отличается от мощности?
Что считает счётчик и в каких единицах?

Домашнее задание

$U = 12$ В, $I = 0, 5$ А. Работа тока за 2 мин?
Пылесос 1,6 кВт работал 15 мин: сколько кВт·ч и Дж?
* Выпишите мощности 3 приборов дома, сравните расход за сутки
Тренажёр:
reknow.ru/8/physics/8_physics_zakon_oma.htm

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-046 · Работа и мощность электрического тока

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R04 «2.2 Постоянный электрический ток», 20 ч · урок 11/20 · тип Н
Единицы → слайды	R04.13 «Работа и мощность электрического тока» → 2, 4–17 · повторение R04.7, R04.8, R04.11 → 3 · R04.12 (параллельное соединение) → 4
Результаты	REQ-1.4 (величины, обозначения, единицы) → 5, 6, 8, 10 · REQ-1.7 (расчётные задачи) → 12, 14, 15 · REQ-1.12 (косвенные измерения: работа и мощность тока) → 11 · REQ-1.13 (техника безопасности) → 11 · REQ-1.14 (счётчик, нагревательные приборы) → 7, 10 · REQ-1.16 (экономия, безопасность) → 9, 10 · REQ-1.15 (схемы) → 4, 11, 15
Элементы	EL-7.12 «Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля–Ленца» (часть 1) → 4–16
Виды деятельности	«Определение работы электрического тока, протекающего через резистор. Определение мощности электрического тока, выделяемой на резисторе» → 11 · «Исследование преобразования энергии при подъеме груза электродвигателем» → 7
ОГЭ	линия 10 (расчёт: работа тока) → 15
Вне урока	закон Джоуля–Ленца — PHY8-047; бытовые потребители и цепи — PHY8-048; короткое замыкание, предохранители — PHY8-049; КПД нагревателя — R04 далее; P = I²R, P = U²/R — только «Дополнительно» (сл. 16)
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending