5.2 Електроенергія. Потужність та ккд

Для переносу зарядів у замкнутому колі джерело електроенергії витрачає енергію, яка дорівнює добутку ЕРС джерела на кількість заряду, який перенесений через це коло - .

Якщо напруга на зажимах джерела постійна, електроенергія, яка витрачається у зовнішньому колі - .

Частина енергії у електричному колі втрачається:

Таким чином, електроенергія - це робота струму.

Потужність - це швидкість, з якою виконується робота, чи швидкість, з якою відбувається перетворення енергії, і яка числено дорівнює відношенню роботи до часу, за який вона була виконана. Позначається - Р, Вт.

Величина, яка характеризує швидкість, з якою відбувається перетворення механічної чи іншого виду енергії в електричну в джерелі, називається потужністю генератора:

Величина, яка характеризує швидкість, з якою відбувається перетворення електричної енергії в інші види енергії у зовнішньому колі, називається потужністю споживача:

Потужність, яка характеризує нетехнологічні витрати електроенергії, наприклад на теплові втрати усередині генератора, називається потужністю втрат:

По закону збереження енергії:

Коефіцієнт корисної дії (ККД) показує яка частина, чи який відсоток енергії перетворено, а який втрачено:

ККД вказується у паспортних даних електрообладнання.

5.3 Закон Джоуля - Ленца

При проходженні струму в провіднику відбувається перетворення електричної енергії у теплову. Швидкість процесу перетворення характеризується потужністю:

Згідно закону Ома: , тоді теплова потужність буде:

або

Кількість електроенергії перетвореної у теплову за час t дорівнює:

Тобто, при проходженні струму в провіднику відбувається зіткнення заряджених часток з молекулами та іонами. При цьому енергія часток передається молекулам, що призводе до нагрівання провідника. Цей процес нагріву провіднику при проходженні по ньому струму описує закон Джоуля-Ленца: кількість тепла, яке виділяється струмом у провіднику, пропорціональна квадрату струму, опору провідника та часу проходження струму скрізь провідник: Q-[Дж]

6 Режими роботи джерела електричної енергії

6.1 Узагальнений закон Ома

Вузол електричного кола - це місце з’єднання трьох і більше гілок. Між собою. Вузли позначаються літерами А,Б,В…,або цифрами 1,2,3…

Гілкою електричного кола називають, частину електричного кола по якій проходить струм одного напрямку та одного значення.

Просте електричне коло - це коло, яке має один замкнений контур (рис.6.1).

Для електричного кола з внутрішнім колом, яке має одне джерело живлення з ЕРС Е та внутрішнім опором r₀, й зовнішнім колом, яке має опір R:

У простому колі струм на всіх ділянках кола один, тому згідно закону Ома:

Таким чином, струм у колі буде дорівнювати:

Цей вираз називають законом Ома для електричного кола чи узагальненим законом Ома.

Рисунок 6.1 - Схема найпростішого електричного кола