W budowie
Prezentacja modułu

Moduł 13 — Moc prądu elektrycznego i tabliczki znamionowe — kurs Prąd elektryczny stały (kurs podstawowy)

Moduł 11 kursu Prąd elektryczny stały: definicja mocy P = U·I, postacie ze wzoru Ohma (P = I²R, P = U²/R), jednostka wat (W) oraz odczyt tabliczek znamionowych.

  • 45 min
  • 18 slajdów
  • Notatki nauczyciela: N
  • Strona modułu: otwórz
Plan · 45 min

Co dziś robimy

  1. 5 minDefinicja i wzór na moc prądu: $P = U \cdot I$ Poznasz definicję mocy prądu elektrycznego jako szybkości wykonywania pracy: $P =…
  2. 5 minTrzy równoważne postacie wzoru na moc teza, kod i pytanie kontrolne
  3. 5 minJednostka mocy — wat ($\text{W}$) $1\text{ kW} = 1000\text{ W} = 10^3\text{ W}$ (kilowat — moce czajników, pralek, silników…
  4. 5 minTabliczka znamionowa urządzenia elektrycznego teza, kod i pytanie kontrolne
  5. 9 minRysunek: typowa tabliczka znamionowa czajnika elektrycznego Natężenie prądu roboczego: \[ I = \frac{P}{U} = \frac{2300\text{ W}}{230\text{ V}} =…
  6. 5 minAnimacja: kalkulator mocy ze wskaźnikiem watomierza teza, kod i pytanie kontrolne
  7. 6 minPrzykłady obliczeniowe z pełnym rozwiązaniem Wypisujemy dane: $U = 12\text{ V}$, $R = 2{,}4\ \Omega$.
  8. 5 minPodsumowanie bilet wyjściowy i zadanie domowe
Atom 1 z 7 · ~5 min

Definicja i wzór na moc prądu: $P = U \cdot I$

Co oznacza, że czajnik ma moc 2200 W, a żarówka LED zaledwie 9 W? Jak ze wzoru na pracę wyprowadzić wzór na moc prądu, jak odczytywać tabliczki znamionowe urządzeń i dlaczego moc grzałki rośnie aż czterokrotnie przy dwukrotnym wzroście…

  • Poznasz definicję mocy prądu elektrycznego jako szybkości wykonywania pracy: $P = \frac{W}{t}$.
  • Wyprowadzisz wzór podstawowy: $P = U \cdot I$ oraz wzory powiązane z prawem Ohma: $P = I^2 \cdot R = \frac{U^2}{R}$.
  • Zrozumiesz jednostkę wat ($\text{W} = \text{J}/\text{s} = \text{V} \cdot \text{A}$) oraz jej wielokrotności ($\text{kW}$, $\text{MW}$).
  • Nauczysz się odczytywać tabliczki znamionowe sprzętów domowych i obliczać prąd oraz opór roboczy.
Sprawdzenie · atom 1 · ~2 min

Pytanie do klasy

Czym jest moc prądu elektrycznego?

Zestawienie · atom 2 · ~3 min

Trzy równoważne postacie wzoru na moc

Korzystając z prawa Ohma ($U = I \cdot R$ lub $I = \frac{U}{R}$), możemy zapisać wzór na moc w trzech postaciach, dobierając najwygodniejszą w zależności od dostępnych danych:

Wzór Znane wielkości Kiedy stosujemy?
$P = U \cdot I$ Napięcie $U$ i natężenie $I$ Wzór uniwersalny (dla każdego odbiornika, także nieliniowego).
$P = I^2 \cdot R$ Natężenie $I$ i opór $R$ Połączenie szeregowe (gdzie prąd $I$ jest jednakowy dla wszystkich elementów).
$P = \frac{U^2}{R}$ Napięcie $U$ i opór $R$ Połączenie równoległe i sieć domowa (gdzie napięcie $U = 230\text{ V}$ jest stałe).
Sprawdzenie · atom 2 · ~2 min

Pytanie do klasy

Znane są napięcie $U$ i opór $R$. Która postać wzoru pozwala od razu obliczyć moc?

Atom 3 z 7 · ~5 min

Jednostka mocy — wat ($\text{W}$)

Jednostką mocy w układzie SI jest wat (symbol: $\text{W}$), nazwany na cześć szkockiego inżyniera Jamesa Watta:

  • $1\text{ kW} = 1000\text{ W} = 10^3\text{ W}$ (kilowat — moce czajników, pralek, silników samochodowych),
  • $1\text{ MW} = 1\ 000\ 000\text{ W} = 10^6\text{ W}$ (megawat — moce lokomotyw elektrycznych, turbin wiatrowych),
  • $1\text{ GW} = 10^9\text{ W}$ (gigawat — moce wielkich elektrowni jądrowych i węglowych).
  • Urządzenie ma moc $1\text{ wata}$, jeżeli w ciągu $1\text{ sekundy}$ zużywa lub wytwarza $1\text{ dżul}$ energii.
Sprawdzenie · atom 3 · ~2 min

Pytanie do klasy

Która równość poprawnie definiuje jednego wata?

Atom 4 z 7 · ~5 min

Tabliczka znamionowa urządzenia elektrycznego

Każde certyfikowane urządzenie elektryczne posiada tabliczkę znamionową (naklejkę lub tabliczkę metalową) określającą parametry, przy których sprzęt pracuje poprawnie i bezpiecznie:

  • Tabliczka znamionowa urządzenia elektrycznego
Sprawdzenie · atom 4 · ~2 min

Pytanie do klasy

Po co producent umieszcza na urządzeniu tabliczkę znamionową?

Atom 5 z 7 · ~9 min

Rysunek: typowa tabliczka znamionowa czajnika elektrycznego

Mając napięcie znamionowe $U = 230\text{ V}$ oraz moc znamionową $P = 2300\text{ W}$:

  • Natężenie prądu roboczego: \[ I = \frac{P}{U} = \frac{2300\text{ W}}{230\text{ V}} = 10\text{ A} \]
  • Opór grzałki podczas pracy: \[ R = \frac{U^2}{P} = \frac{230^2\text{ V}^2}{2300\text{ W}} = \frac{52900}{2300}\ \Omega = 23\ \Omega \]
Jak z tabliczki znamionowej wyznaczyć prąd i opór?

Mając napięcie znamionowe $U = 230\text{ V}$ oraz moc znamionową $P = 2300\text{ W}$:

  1. Natężenie prądu roboczego: \[ I = \frac{P}{U} = \frac{2300\text{ W}}{230\text{ V}} = 10\text{ A} \]
  2. Opór grzałki podczas pracy: \[ R = \frac{U^2}{P} = \frac{230^2\text{ V}^2}{2300\text{ W}} = \frac{52900}{2300}\ \Omega = 23\ \Omega \]
Ilustracja · atom 5 · ~3 min

Rysunek: typowa tabliczka znamionowa czajnika elektrycznego

CZAJNIK ELEKTRYCZNY TYP EK-220 Napięcie znamionowe: 220–240 V ~ 50/60 Hz Moc znamionowa: 1850–2200 W Klasa ochronności: I CE IP20
Tabliczka znamionowa: podaje napięcie zasilania, częstotliwość sieci oraz moc znamionową urządzenia.
Sprawdzenie · atom 5 · ~2 min

Pytanie do klasy

Co oznacza zapis „220–240 V ~ 50/60 Hz” na tabliczce czajnika?

Symulacja · atom 6 · ~3 min

Animacja: kalkulator mocy ze wskaźnikiem watomierza

Sprawdzenie · atom 6 · ~2 min

Pytanie do klasy

W symulatorze podwojono napięcie na żarówce, nie zmieniając oporu. Co zaobserwujesz?

Atom 7 z 7 · ~6 min

Przykłady obliczeniowe z pełnym rozwiązaniem

Treść zadania: Żarówka świateł mijania w samochodzie ma opór włókna $R = 2{,}4\ \Omega$ i jest zasilana z instalacji o napięciu $U = 12\text{ V}$. Oblicz natężenie prądu płynącego przez żarówkę oraz jej moc.

  • Wypisujemy dane: $U = 12\text{ V}$, $R = 2{,}4\ \Omega$.
  • Obliczamy natężenie prądu z prawa Ohma: \[ I = \frac{U}{R} = \frac{12\text{ V}}{2{,}4\ \Omega} = 5\text{ A} \]
  • Obliczamy moc ze wzoru $P = U \cdot I$: \[ P = 12\text{ V} \times 5\text{ A} = 60\text{ W} \] (Sprawdzenie ze wzoru $P = \frac{U^2}{R}$: $P = \frac{144}{2{,}4} =…
  • Odpowiedź: Żarówka pobiera prąd $5\text{ A}$ i ma moc $60\text{ W}$.
Rozwiązanie krok po kroku:
  1. Wypisujemy dane: $U = 12\text{ V}$, $R = 2{,}4\ \Omega$.
  2. Obliczamy natężenie prądu z prawa Ohma: \[ I = \frac{U}{R} = \frac{12\text{ V}}{2{,}4\ \Omega} = 5\text{ A} \]
  3. Obliczamy moc ze wzoru $P = U \cdot I$: \[ P = 12\text{ V} \times 5\text{ A} = 60\text{ W} \] (Sprawdzenie ze wzoru $P = \frac{U^2}{R}$: $P = \frac{144}{2{,}4} = 60\text{ W}$).
  4. Odpowiedź: Żarówka pobiera prąd $5\text{ A}$ i ma moc $60\text{ W}$.
Sprawdzenie · atom 7 · ~2 min

Pytanie do klasy

Żarówka ma opór $2{,}4\ \Omega$ i jest zasilana napięciem $12\text{ V}$. Jakie natężenie przez nią płynie?

Zamknięcie · ~3 min

Co zabrać z lekcji

  • Poznasz definicję mocy prądu elektrycznego jako szybkości wykonywania pracy: $P = \frac{W}{t}$.
  • Trzy równoważne postacie wzoru na moc
  • $1\text{ kW} = 1000\text{ W} = 10^3\text{ W}$ (kilowat — moce czajników, pralek, silników samochodowych),
  • Tabliczka znamionowa urządzenia elektrycznego
Bilet wyjściowy: Którym wzorem sprawdzisz wynik, dysponując wyłącznie danymi z treści zadania, czyli $U$ i $R$?
Odpowiedź: a) $P = \frac{U^2}{R} = \frac{144}{2{,}4} = 60\text{ W}$
Hyżyk· Moduł 13 — Moc prądu elektrycznego i tabliczki znamionowe — moduł 1 / 1