Прохождение электрического тока по проводнику сопровождается выделением тепла. Согласно закону Джоуля – Ленца, вся электрическая энергия, сообщаемая проводнику в результате работы сил электрического поля, превращается в тепловую энергию. С помощью закона Ома можно записать для потребителя с сопротивлением R:
. (1.27)
Обычно под законом Джоуля – Ленца понимают уравнение, определяющее не энергию, а мощность тепловых потерь
. (1.28)
В приведенных выражениях тепловая энергия и мощность выражаются в джоулях (Дж)и ваттах (Вт) соответственно.
Сформулированный закон распространяется на ветви, содержащие как пассивные, так и активные элементы. С этой целью пользуются обобщенным законом Ома (1.25)
(1.29)
Выражения (1.29), записанные для ветви с источником напряжения, справедливы и для ветви с источником тока, если произвести подстановку вместо и вместо .
Отсюда следует закон сохранения энергии, согласно которому алгебраическая сумма мощностей, подводимых ко всем ветвям разветвленной электрической цепи, равна нулю:
|
|
(1.30)
Существует еще одна форма записи баланса мощности:
(1.31)
В левой части суммируются мощности источников энергии, а в правой – мощности, преобразованные в потребителях в тепло. Мощности источников, отдающих энергию, берутся со знаком «+», а работающих в режиме потребителей – со знаком «–» (рис. 1.19).
Иногда пользуются уравнением баланса мощности в арифметической форме
. (1.32)
Здесь мощности противодействующих источников считаются положительными, но при балансе учитываются как мощности потребителей.