Arbete och kraft av elektrisk ström

Elektrisk ström som passerar genom ledningar fungerar genom att omvandla elektrisk energi till vilken annan energi som helst: värme, ljus, mekanisk, kemisk, etc. För mer information se här: Verkan av elektrisk ström

Om en spänning på en volt appliceras på konsumenten av elektrisk energi, betyder det att källan till elektrisk energi, som överför ett hängande av elektricitet genom konsumenten, förbrukar en joule elektrisk energi i den.

Elektrisk ström omvandlar denna energi till en annan typ av energi, och därför är det vanligt att säga att den elektriska strömmen som passerar genom konsumenten fungerar... Mängden av detta arbete är lika med mängden elektrisk energi som förbrukas av källan.

Effekt är det värde som kännetecknar den hastighet med vilken energiomvandlingeller i vilken takt arbetet utförs.

I källan till EMF under inverkan av kemiska krafter (i primära celler och batterier) eller elektromagnetiska krafter i elektriska generatorer, sker separation av laddningar.

Arbete utfört av yttre krafter i källan när laddningen rör sig in eller, som det sägs, "utvecklas" i källan Elektrisk energi, hittas av formeln:

A = QE

Om källan är stängd till en extern krets, så släpps laddningar kontinuerligt in i den och de yttre krafterna arbetar fortfarande A = QE, eller givet att Q = It, A = EIt.

Från lagen om energibevarande elektrisk energi som genereras av en EMF-källa under samma tid "förbrukas" (dvs. omvandlas) till andra typer av energi i sektionerna av den elektriska kretsen.

En del av energin spenderas i den yttre delen:

A1 = UQ = UIt,

där U är källans terminalspänning, som med den externa kretsen sluten inte längre är lika med EMF.

En annan del av energin "försvinner" (omvandlas till värme) inuti källan:

A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt

I den sista formeln, Uo — är detta skillnaden mellan EMF och källans terminalspänning, som kallas det interna spänningsfallet... Därför,

Uo = E — U,

var

E = U + Uo

dvs. Källans emk är lika med summan av terminalspänningen och det interna spänningsfallet.

Ett exempel. Vattenkokaren är ansluten till ett 220 volts nät. Det är nödvändigt att bestämma energin som förbrukas i vattenkokaren i 12 minuter, om strömmen i vattenkokarens värmeelement är 2,5 A.

A =220 · 2,5 · 60 = 396000 J.

Värdet som kännetecknar den hastighet med vilken energi omvandlas eller den hastighet med vilken arbete utförs kallas effekt (notation P):

P = A/t

Styrkan hos en elektrisk ström är dess arbete per tidsenhet.

Värdet som kännetecknar den hastighet med vilken mekanisk eller annan energi omvandlas till elektrisk energi i en källa kallas generatorkraft:

Pr = A/t = EIt/t = EI

Värdet som kännetecknar den hastighet med vilken omvandlingen av elektrisk energi i externa delar av kretsen till andra typer av energi, kallad konsumentkraft:

P1 = A1 / t = UIt / t = UI

Effekten som kännetecknar den icke-produktiva förbrukningen av elektrisk energi, till exempel för värmeförluster inuti generatorn, kallas effektförlust:

Po = (A - A1) / t = UoIt / t = UoI

Enligt lagen om energibevarande är generatorns effekt lika med summan av effekterna; användare och förluster:

Pr = P1 + Po

Enheter för arbete och kraft

Kraftenheten hittas från formeln P = A / t = j / sek. En elektrisk ström utvecklar effekt i en watt om den utför arbete lika med en joule varje sekund.

Måttenheten för effekt j/s kallas watt (beteckning W), dvs. 1 W = 1 j/s.

Å andra sidan, från A = QE 1 J = 1 Kx l V, varav 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, det vill säga watt är effekten av en elektrisk ström i 1 A vid en spänning på 1 V .

De större kraftenheterna är hektowatten 1 GW = 100 W och kilowatten - 1 kW = 103 W

Elektrisk energi beräknas vanligtvis i: wattimmar (Wh) eller flera enheter: hektowattimmar (GWh) och kilowattimmar (kWh) 1 kilowattimmar = 3 600 000 joule.