Arbeid og kraft av elektrisk strøm

Elektrisk strøm som går gjennom ledninger fungerer ved å gjøre elektrisk energi om til enhver annen energi: varme, lys, mekanisk, kjemisk, etc. For mer detaljer se her: Virkning av elektrisk strøm

Hvis en spenning på en volt påføres forbrukeren av elektrisk energi, betyr det at kilden til elektrisk energi, som overfører en anheng av elektrisitet gjennom forbrukeren, bruker en joule elektrisk energi i den.

Elektrisk strøm omdanner denne energien til en annen type energi, og derfor er det vanlig å si at den elektriske strømmen som går gjennom forbrukeren virker... Mengden av dette arbeidet er lik mengden elektrisk energi som forbrukes av kilden.

Effekt er verdien som karakteriserer hastigheten som energiomdannelseeller hastigheten arbeidet utføres med.

I kilden til EMF under påvirkning av kjemiske krefter (i primærceller og batterier) eller elektromagnetiske krefter i elektriske generatorer, oppstår separasjon av ladninger.

Arbeid utført av eksterne krefter i kilden når ladningen beveger seg inn eller, som det sies, "utviklet" i kilden Elektrisk energi, finnes av formelen:

A = QE

Hvis kilden er lukket for en ekstern krets, frigjøres ladninger kontinuerlig inn i den og de ytre kreftene jobber fortsatt A = QE, eller gitt at Q = It, A = EIt.

Fra loven om bevaring av energi elektrisk energi generert av en EMF-kilde i løpet av samme tid "brukes" (dvs. omdannes) til andre typer energi i seksjonene av den elektriske kretsen.

En del av energien brukes i den ytre delen:

A1 = UQ = UIt,

hvor U er kildespenningen, som med den eksterne kretsen lukket ikke lenger er lik EMF.

En annen del av energien er "tapt" (omdannet til varme) inne i kilden:

A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt

I den siste formelen, Uo - dette er forskjellen mellom EMF og kildespenningen, som kalles det interne spenningsfallet ... Derfor,

Uo = E – U,

hvor

E = U + Uo

dvs. Kilden emk er lik summen av terminalspenningen og det interne spenningsfallet.

Et eksempel. Den elektriske vannkokeren er koblet til et 220 volt nettverk. Det er nødvendig å bestemme energien som forbrukes i kjelen i 12 minutter, hvis strømmen i varmeelementet til kjelen er 2,5 A.

A =220 · 2,5 · 60 = 396000 J.

Verdien som karakteriserer hastigheten som energien konverteres med eller hastigheten som arbeidet utføres med kalles effekt (notasjon P):

P = A/t

Styrken til en elektrisk strøm er dens arbeid per tidsenhet.

Verdien som karakteriserer hastigheten som mekanisk eller annen energi omdannes til elektrisk energi i en kilde kalles generatorkraft:

Pr = A/t = EIt/t = EI

Verdien som karakteriserer hastigheten som transformasjonen av elektrisk energi i eksterne deler av kretsen til andre typer energi, kalt forbrukerkraft:

P1 = A1 / t = UIt / t = UI

Kraften som karakteriserer det ikke-produktive forbruket av elektrisk energi, for eksempel for varmetap inne i generatoren, kalles effekttap:

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

I henhold til loven om bevaring av energi, er kraften til generatoren lik summen av potensene; brukere og tap:

Pr = P1 + Po

Arbeids- og kraftenheter

Kraftenheten er funnet fra formelen P = A / t = j / sek. En elektrisk strøm utvikler effekt i en watt hvis den utfører arbeid lik en joule hvert sekund.

Måleenheten for effekt j/s kalles watt (betegnelse W), dvs. 1 W = 1 j/s.

På den annen side, fra A = QE 1 J = 1 Kx l V, hvorav 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, dvs. watt er kraften til en elektrisk strøm i 1 A ved en spenning på 1 V .

De større kraftenhetene er hektowatten 1 GW = 100 W og kilowatten - 1 kW = 103 W

Elektrisk energi beregnes vanligvis i: watt-timer (Wh) eller flere enheter: hektowatt-timer (GWh) og kilowatt-timer (kWh) 1 kilowatt-time = 3 600 000 joule.