Сколько энергии тратит маленькая лампа?

Ситуация и прогноз

Два прибора работают разное время. Более мощный не обязательно расходует больше энергии за день: важна длительность. Перед расчётом предположите, какой из двух учебных светильников получит больше энергии: 0,06 Вт за 60 с или 0,03 Вт за 180 с. Это продолжение нашего журнала: теперь оцениваем расход электрической энергии так же аккуратно, как раньше оценивали нагревание комнаты.

Новые слова без пропусков

Мощность P — скорость передачи энергии, P = E/t. Её единица ватт (Вт) равна джоулю в секунду. Для участка цепи P = UI: каждый кулон отдаёт U джоулей, а каждую секунду проходит I кулонов. Энергия E = Pt = UIt измеряется в джоулях. Ватт-час (Вт·ч) — тоже энергия: 1 Вт·ч = 3600 Дж. Киловатт-час (кВт·ч) = 1000 Вт·ч — единица в счёте за электричество; цену получают умножением кВт·ч на тариф, который зависит от места и условий.

Разбор учебных данных

По учебным данным лампа при 3 В получает ток 0,02 А в течение 60 с. P = 3 × 0,02 = 0,06 Вт. E = 0,06 × 60 = 3,6 Дж = 0,001 Вт·ч. Второй прибор 0,03 Вт за 180 с получает 5,4 Дж, хотя его мощность меньше. Числа заданы; они не доказывают, что любой светодиод работает при 3 В и 0,02 А.

Безопасная проверка

Нарисуйте столбики энергии для двух заданных приборов. Если у вас есть только бытовой счёт, найдите на нём единицу кВт·ч, но не меняйте настройки электропроводки и не открывайте щит. Можно решить всё на бумаге.

Ловушка в рассуждении

Ошибка — писать «0,06 Вт за минуту» как итоговый расход. Ватты описывают скорость; итог — 3,6 Дж или 0,001 Вт·ч. Ещё нельзя приравнивать потребление лампы к заряду, накопленному батарейкой.

Опорная карта

Перенос в новую задачу

Для 3 В, 0,01 А и 2 минут найдите мощность и энергию. Прежде чем считать, переведите минуты в секунды.

Запись в лабораторный журнал

Добавьте к сквозному «Лабораторному журналу моего мира» страницу с четырьмя строками: вопрос; прогноз до чтения ответа; наблюдение или расчёт по заданным числам; уточнённый вывод и условие его применимости. Если опыта не было, не пишите «измерено». После схемы объясните словами, где переносится заряд, где передаётся энергия и где модель идеализирует настоящий прибор.

Следующий урок: Контрольная точка: спроектируйте свет для модели комнаты