Работа и мощность электрического тока

Мощность - величина, характеризующая скорость, с котором происходит преобразование энергии, или скорость, с которой совершается работа.

В источнике ЭДС под действием химических сил (в первичных элементах и аккумуляторах) или электромагнитных в электрических генераторах происходит разделение зарядов.

Работа, которая совершается сторонними силами в источнике при перемещений заряда Q или, как принято говорить, "выработанная" в источнике электрическая энергия, находится по формуле:

A = QE

Если источник замкнут на внешнюю цепь, то в нем непрерывно происходит разделение зарядов, причем сторонние силы по-прежнему совершают работу А = QE, или, имея в виду, что Q = It, A = EIt.

По закону сохранения энергии электрическая энергия, выработанная в источнике ЭДС, за то же время "расходуется" (т. е. преобразуется) в другие виды энергии в участках электрической цепи.

Часть энергии затрачивается во внешнем участке:

A1 = UQ = UIt,

где U — напряжение на зажимах источника, которое при замкнутой внешней цепи уже не равно ЭДС.

Другая часть энергии "теряется" (преобразуется, в тепло) внутри источника:

A2 = A - A1 = (E - U)It = UoIt

В последней формуле Uo - это разность ЭДС и напряжения на зажимах источника, которая называется внутренним падением напряжения. Таким образом,

Uo = E - U,

откуда

E = U + Uo

т. е. ЭДС источника равна сумме напряжения на зажимах и внутреннего падения напряжения.

Величина, характеризующая скорость, с котором происходит преобразование энергии, или скорость, с которой совершается работа, называется мощностью (обозначение Р):

P = A / t

Величина, характеризующая скорость, с которой механическая или другая энергия преобразуется в источнике в электрическую, называется мощностью генератора:

Pг = A / t = EIt / t = EI

Величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование электрической энергии во внешних участках цепи в другие виды энергии, называется мощностью потребителя:

P1 = A1 / t = UIt / t = UI

Мощность, характеризующая непроизводительный расход электрической энергии, например на тепловые потери внутри генератора, называется мощностью потерь:

Po = (A - A1) / t = UoIt / t = UoI

По закону сохранения энергии мощность генератора равна сумме мощностей; потребителей и потерь:

Pг = P1 + Po

Единицы измерения работы и мощности

Единица измерения мощности находится из формулы P = A / t = дж/сек.

Единица измерения мощности дж/сек называется ватт (обозначение Вт), т. е. 1 Вт = 1 дж/сек.

С другой стороны, из A = QE 1 дж = 1 Кх l В, откуда 1 Вт = (1В х 1К) / 1с1 = 1В х 1 А = 1 ВА, т. е. ватт есть мощность электрического тока в 1 А при напряжении 1 В.

Более крупными единицами мощности являются гектоватт 1 гВт = 100 Вт и киловатт - 1 кВт = 10³ Вт.

Электрическая энергия подсчитывается обыкновенно в: ватт-часах (Вт-ч) или кратных единицах: гектоватт-часах (гВт-ч) и киловатт-часах (кВт-ч).

ЛЕКЦИЯ 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ: ПОНЯТИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ, УСЛОВНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ, ЭЛЕМЕНТЫ, МЕТОДЫ РАСЧЕТА. ИСТОЧНИКИ ТОКА: ТИПЫ, ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ, СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ, ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ.

 

Электрическая цепь - это совокупность различных элементов, образующих путь для прохождения электрического тока.

 

Условия существования тока в электрической цепи:

· наличие источника ЭДС (наличие разности потенциалов на зажимах источника)

· замкнутая электрическая цепь

· наличие свободных носителей заряда

Классификация электрических цепей: