Práca a sila elektrického prúdu

Elektrický prúd prechádzajúci drôtmi funguje tak, že premieňa elektrickú energiu na akúkoľvek inú energiu: tepelnú, svetelnú, mechanickú, chemickú atď. Viac podrobností nájdete tu: Pôsobenie elektrického prúdu

Ak je na spotrebič elektrickej energie privedené napätie jeden volt, znamená to, že zdroj elektrickej energie prenášajúci jeden prívesok elektriny cez spotrebič spotrebuje v ňom jeden joule elektrickej energie.

Elektrický prúd premieňa túto energiu na iný druh energie, a preto sa zvykne hovoriť, že elektrický prúd prechádzajúci spotrebičom skutočne pracuje... Množstvo tejto práce sa rovná množstvu elektrickej energie spotrebovanej zdrojom.

Výkon je hodnota charakterizujúca rýchlosť, pri ktorej premena energiealebo rýchlosť, akou sa práca vykonáva.

V zdroji EMP pod vplyvom chemických síl (v primárnych článkoch a batériách) alebo elektromagnetických síl v elektrických generátoroch dochádza k oddeleniu nábojov.

Práca vykonaná vonkajšími silami v zdroji, keď sa náboj pohybuje dovnútra alebo, ako sa hovorí, "vyvinutý" v zdroji Elektrická energia, sa nachádza podľa vzorca:

A = QE

Ak je zdroj uzavretý voči vonkajšiemu okruhu, potom sa do neho neustále uvoľňujú náboje a vonkajšie sily stále vykonávajú prácu A = QE, alebo vzhľadom na to, že Q = It, A = EIt.

Od zákon zachovania energie elektrická energia generovaná zdrojom EMP počas toho istého času sa "spotrebuje" (tj premení) na iné druhy energie v sekciách elektrického obvodu.

Časť energie sa minie vo vonkajšej časti:

A1 = UQ = UIt,

kde U je svorkové napätie zdroja, ktoré sa pri uzavretom vonkajšom obvode už nerovná EMF.

Ďalšia časť energie sa „stratí“ (premení sa na teplo) vo vnútri zdroja:

A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt

V poslednom vzorci Uo — toto je rozdiel medzi EMF a napätím na svorke zdroja, ktorý sa nazýva vnútorný pokles napätia... Preto

Uo = E – U,

kde

E = U + Uo

t.j. Zdrojové emf sa rovná súčtu koncového napätia a vnútorného poklesu napätia.

Príklad. Rýchlovarná kanvica je napojená na 220 voltovú sieť. Je potrebné určiť energiu spotrebovanú v kanvici za 12 minút, ak je prúd vo vykurovacom telese kanvice 2,5 A.

A = 220 · 2,5 · 60 = 396 000 J.

Hodnota charakterizujúca rýchlosť, ktorou sa energia premieňa alebo rýchlosť, ktorou sa vykonáva práca, sa nazýva výkon (označenie P):

P = A/t

Sila elektrického prúdu je jeho práca za jednotku času.

Hodnota charakterizujúca rýchlosť, ktorou sa mechanická alebo iná energia premieňa na elektrickú energiu v zdroji, sa nazýva výkon generátora:

Pr = A/t = EIt/t = EI

Hodnota charakterizujúca rýchlosť transformácie elektrickej energie vo vonkajších častiach obvodu na iné druhy energie, nazývané spotrebná energia:

P1 = A1 / t = UIt / t = UI

Výkon charakterizujúci neproduktívnu spotrebu elektrickej energie, napríklad pre tepelné straty vo vnútri generátora, sa nazýva strata výkonu:

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

Podľa zákona zachovania energie sa výkon generátora rovná súčtu výkonov; používatelia a straty:

Pr = P1 + Po

Jednotky práce a výkonu

Výkonovú jednotku nájdeme zo vzorca P = A / t = j / s. Elektrický prúd vyvinie výkon v jednom watte, ak každú sekundu vykoná prácu rovnajúcu sa jednému joulu.

Jednotka merania výkonu j / s sa nazýva watt (označenie W), t.j. 1 W = 1 j/s.

Na druhej strane z A = QE 1 J = 1 Kx l V, odkiaľ 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, to znamená, že watt je výkon elektrického prúdu v 1 A pri napätí 1 V .

Väčšie jednotky výkonu sú hektowatt 1 GW = 100 W a kilowatt — 1 kW = 103 W

Elektrická energia sa zvyčajne počíta v: watthodinách (Wh) alebo viacerých jednotkách: hektowatthodinách (GWh) a kilowatthodinách (kWh) 1 kilowatthodina = 3 600 000 joulov.