Робота і потужність електричного струму

Електричний струм, проходячи по колу, здійснює роботу, причому U=A/Q. Звідки випливає, що робота електричного струму:

A=QU

Підставивши сюди величину заряду Q=It , матимемо

A=UIt

де А- робота джерела, Дж; U-напруга джерела, B; I-струм у колі, А; t-час проходження струму,с. Одиницею роботи є джоуль(Дж).

Робота, яка здійснюється в електричному колі, дорівнює одному джоулю, якщо при напрузі в один вольт у колі проходить струм в один ампер за секунду:

Дж = В ∙ А ∙с

Застосовуючи закон Ома, з формули, дістаємо:

A=U I t=I R t = t.

Джерело електричної енергії здійснює роботу на зовнішній і внутрішній ділянках кола. Тому повна робота електричного кола:

A= E∙I∙t = (U+U0)∙It = UIt+U0It = UIt+I²Rit

Потужність електричного струму. Потужність електричного струму характеризує швидкість перетворення електричної енергії в інші види і визначається роботою, виконуваною за одиницю часу. Потужність, яка використовується споживачем, називається корисною потужністю і визначається за формулою:

P=A/t=U I t/t=UI

Застосовуючи закон Ома,маємо

P=UI=I²R=U²/R

Одиницею потужності є ват (Вт)

Один ват - це потужність, при якій за одну секунду виконується робота є один джоуль: Вт = В ∙ А ∙ с = Дж.с.

Прилад, яким вимірюється потужність, називається ватметром, він одночасно враховує і струм, і напругу.

Корисною потужністю (Р) називається потужність, яка віддається джерелом на зовнішнє коло споживання.

P=UI=

Баланс потужності визначається за формулою: Повна потужність джерела енергії при будь-якій величині опору навантаження дорівнює сумі потужностей на зовнішньому та внутрішньому опорах:

- потужність втрат всередині ждерела

Внутрішньою потужністю втрат (РВ) називається потужність, витрачена на нагрівання всередині джерела енергії.

Коефіцієнтом корисної дії називають відношення корисної потужності до загальної потужності, витраченої джерелом.

ККД розраховується за формулою:

η=P/Pд = U/E = R/(Ri + R)

Теплові дії електричного струму. Одним з видів перетворення електричної енергії в інші види є перетворення електричної енергії в теплову. Кількість тепла, що виділяється в провідниках , називається законом Джоуля-Ленца :

Q=I²R t

де Q- кількість тепла, Дж; I- струм у провіднику, А; R-опір провідника,Ом; t- час, с. Кількість тепла, що виділяється струмом у провіднику при сталому опорі, прямопропорційна опору провідника, квадрату величини струму і часу його проходження.

Режими роботи джерела електричної енергії .

1. Номінальний – коли всі прилади експлуатують зі своїми номінальними параметрами.

2. Робочий (нормальний) – коли всі прилади експлуатують з допустимими відхиленнями від нормальної величини .

3. Режим генератора- це коли напрями ЕРС та струму, збігаються.

- напруга між точками А і В.

4. Режим споживача – коли напрями ЕРС та струму не збігаються.

- напруга між точками А і В

5. Режим холостого ходу . Якщо змінити опір R та встановити на нескінченність R = ∞ , то електричне коло буде розімкнене. Такий режим називають режимом холостого ходу – режим ХХ відповідає положенню розімкненого кола.