В любой замкнутой электрической цепи источник затрачивает электрическую энергию W ист на перемещение единицы положительного заряда по всей цепи: и на внутреннем и на внешнем участках.
Энергия источника определяется выражением:
Wист=Eq=EIt= (U0+U)It;
Энергия источника (полезная), которая расходуется на потребителе:
W = UIt;
Энергия источника (потери), которая расходуется на внутреннем сопротивлении источника: W=U0It;
Преобразование электрической энергии в другие виды энергий происходит с определенной скоростью. Эта скорость определяет электрическую мощность элементов электрической цепи:
Мощность источника определяется соотношением:
Мощность потребителя определяется соотношением:
Коэффициент полезного действия КПД электрической цепи η определяется отношением мощности потребителя к мощности источника:
Закон Джоуля - Ленца
Ток, протекая по проводнику, нагревает его (в этом случае электрическая энергия преобразуется в тепловую). Количество выделенного тепла будет определяться количеством электрической энергии, затраченной в этом проводнике.
|
|
Коэффициент 0,24 (электротермический эквивалент) устанавливает зависимость между электрической и тепловой энергией.
Режимы работы электрических цепей.
В электрических цепях все основные элементы делятся на активные и пассивные. Активными считаются элементы, в которых преобразование энергии сопровождается возникновением ЭДС (аккумуляторы, генераторы). Элементы, в которых ЭДС не возникает, называются пассивными.
Параметры электрических цепей:
1.Ток в замкнутой цепи:
2.Напряжение на клеммах источника:
3.Падение напряжения на сопротивлении источника:
4.Полезная мощность (мощность потребителя):
Электрические цепи могут работать в трех режимах:
· режим холостого хода (цепь разомкнута) R =∞:
Iхх =0, U=E, U0=0, P=0.
· режим короткого замыкания R =0:
· режим нагрузки R ≠0:; ; ;.
Условие максимальной отдачи мощности: полезная мощность максимальна, когда сопротивление потребителя R станет равным внутреннему сопротивлению источника R0.
КПД при максимальной отдаче мощности равно 50%, к 100% КПД приближается в режиме, близком к холостому ходу.