Работа и мощност на електрически ток

Електрическият ток, преминаващ през проводниците, работи, завъртайки се електрическа енергия във всяка друга енергия: топлинна, светлинна, механична, химическа и др. За повече подробности вижте тук: Действие на електрически ток

Ако към потребителя на електрическа енергия се приложи напрежение от един волт, това означава, че източникът електрическа енергия, прехвърляйки един висулка електричество през потребител, консумира един джаул електрическа енергия в него.

Електрически ток преобразува тази енергия в друг вид енергия и следователно е обичайно да се казва, че електрическият ток, преминаващ през потребителя върша работа… Размерът на тази работа е равен на количеството електрическа енергия, консумирани от източника.

Мощност е стойността, характеризираща скоростта, с която преобразуване на енергияили скоростта, с която се извършва работата. 

В източника на ЕМП под въздействието на химични сили (в първични клетки и батерии) или електромагнитни сили в електрически генератори се случва разделяне на зарядите.

Работа, извършена от външни сили в източника, когато зарядът се движи В или,както се казва, «развит» в източника Електрическа енергия, се намира по формулата:

A = QE

Ако източникът е затворен към външна верига, тогава в него непрекъснато се отделят заряди и външните сили все още вършат работата A = QE, или като се има предвид, че Q = То, A = EIt.

От закон за съхранение на енергия електрическа енергия, генерирана от източникЕМП за същото време се «изразходва» (т.е. преобразува) в други видове енергия в участъците на електрическата верига.

Част от енергията се изразходва във външната секция:

A1 = UQ = UIt,

където U е напрежението на клемите на източника, което със затворен външен кръг вече не е равен на ЕМП.

Друга част от енергията се „губи“ (преобразува се в топлина) вътре в източника:

A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt

В последната формула Uo — това е разликата между ЕМП и напрежението на клемите на източника, което се нарича вътрешен спад на напрежението… Поради това,

Uo = E — U,

където

E = U + Uo

т.е. ЕМП на източника е равна на сумата от напрежението на терминала и вътрешния спад на напрежението.

Пример. Електрическата кана е свързана към мрежа от 220 волта. Необходимо е да се определи консумираната енергия в чайника за 12 минути, ако токът в нагревателния елемент на чайника е 2,5 A.

А =220 · 2,5 · 60 = 396000 Дж.

Извиква се стойността, характеризираща скоростта, с която се преобразува енергията, или скоростта, с която се извършва работата мощност (обозначение P):

P = A / t

Силата на електрически ток е неговата работа за единица време.

Стойността, характеризираща скоростта, с която механична или друга енергия се превръща в електрическа енергия в източник, се нарича мощност на генератора:

Pr = A / t = EIt / t = EI

Стойността, характеризираща скоростта, с която трансформацията на електрическа енергия във външнаучастъци от веригата в други видове енергия, наречени потребителска мощност:

P1 = A1 / t = UIt / t = UI

Мощността, характеризираща непродуктивното потребление на електрическа енергия, например за топлинни загуби вътре в генератора, се нарича загуба на сила:

Po = (A — A1) / t = UoIt / t = UoI

Съгласно закона за запазване на енергията, мощността на генератора е равна на сумата от мощностите; потребители и загуби:

Pr = P1 + По

Мерни единици за работа и мощност

Захранващият блок се намира от формулата P = A / t = j / sec.Електрическият ток развива мощност в едно ват, ако изпълнява работа, равна на един джаул всяка секунда.

Единицата за измерване на мощност j / s се нарича ват (обозначение W), т.е. 1 W = 1 j / s.

От друга страна, от A = QE 1 J = 1 Kx l V, откъдето 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, тоест ват е мощността на електрически ток в 1 A при напрежение 1 V.

По -големите единици на мощност са хектоват 1 GW = 100 W и киловат — 1 kW = 103 Вт

Електрическата енергия обикновено се изчислява в: ват-часове (Wh) или множество единици: хектоват-часове (GWh) и киловат-часове (kWh).1 киловатчас = 3 600 000 джаула.