2015-02-24
452
Источник электрической энергии совершает полезную работу в замкнутой электрической цепи, при этом возникает электрический ток. Работа источника связана с перемещением электрического заряда Q и зависит от ЭДС:
A = E∙Q. (1.49)
Так как Q = I∙ t, E = U+UBT, то A = (U+UBT)I∙t или A = U∙I∙t + UBТ ∙I∙t,
где U∙I∙t = А - работа, совершаемая источником на внешнем участке цепи,
UBТ ∙I∙t = АBT - потери энергии внутри источника.
Используя закон Ома для участка цепи, можно записать:
. (1.50)
Мощностью источника постоянного тока называют работу источника, совершаемую за единицу времени:
. (1.51)
Мощность потребителей:
. (1.52)
Мощность потерь энергии внутри источника:
. (1.53)
Единица мощности - ватт (Вт):
.
Единица электрической работы - джоуль (Дж):
.
На практике пользуются единицей мощности киловатт (кВт): 
и единицей работы (киловатт-час): 
.
При прохождении тока по проводнику свободные электроны, перемещаясь под действием поля, сталкиваются с ионами кристаллической решетки проводника. При этом кинетическая энергия электронов передается ионам, увеличивая при этом их амплитуду колебания, что приводит к нагреванию проводника. Количество теплоты, выделяемой в проводнике при прохождении тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока, и носит название закона Джоуля - Ленца:
[Дж]. (1.54)
Преобразование электрической энергии в тепловую энергию имеет большое практическое значение и широко используется в нагревательных приборах, в устройствах электрического освещения. Однако часто тепловые потери являются нежелательными, например, в электрических машинах, трансформаторах и других устройствах, что снижает их КПД. Во избежание перегрева проводов, обмоток электрических машин, электрических аппаратов установлены нормы допустимого значения силы тока и сечений проводников, которые приводятся в Правилах устройства электрических установок.
Например, необходимо рассчитать сечение провода на допустимый ток. Если расстояние между источником электрической энергии и потребителем 
[ м ], то длина двух проводов - 2 [ м ]. Сопротивление проводов сечением S [ м ²] с удельным сопротивлением 
[ Ом · м ] равно: 
. Падение напряжения на проводах 
, тогда сечение проводов 
. Найденное сечение проводов округляют до большего стандартного ближайшего значения.
Для защиты электрических аппаратов, машин и приборов от больших токов используются предохранители и автоматы.
При расчете параметров электрических цепей необходимо соблюдать баланс мощностей: алгебраическая сумма мощностей всех источников энергии электрической цепи равна арифметической сумме мощностей всех приемников энергии:
. (1.55)
Если 
и 
совпадают по направлению, то мощности источников электрической энергии положительны. При несовпадении направлений и - мощности источников электрической энергии отрицательны.
