Arbejde og kraft af elektrisk strøm

Elektrisk strøm, der passerer gennem ledninger, virker ved at omdanne elektrisk energi til enhver anden energi: varme, lys, mekanisk, kemisk osv. For flere detaljer se her: Virkning af elektrisk strøm

Hvis en spænding på en volt påføres forbrugeren af ​​elektrisk energi, betyder det, at kilden til elektrisk energi, der overfører et vedhæng af elektricitet gennem forbrugeren, bruger en joule elektrisk energi i den.

Elektrisk strøm omdanner denne energi til en anden type energi, og derfor er det sædvanligt at sige, at den elektriske strøm, der går gennem forbrugeren, virker... Mængden af ​​dette arbejde er lig med mængden af ​​elektrisk energi, der forbruges af kilden.

Effekt er den værdi, der karakteriserer den hastighed, hvormed energiomsætningeller den hastighed, hvormed arbejdet udføres.

I kilden til EMF under påvirkning af kemiske kræfter (i primære celler og batterier) eller elektromagnetiske kræfter i elektriske generatorer forekommer adskillelse af ladninger.

Arbejde udført af eksterne kræfter i kilden, når ladningen bevæger sig ind eller, som det siges, "udviklet" i kilden Elektrisk energi, findes ved formlen:

A = QE

Hvis kilden er lukket til et eksternt kredsløb, frigives ladninger konstant ind i det, og de eksterne kræfter udfører stadig arbejde A = QE, eller givet at Q = Det, A = EIt.

Fra lov om energibevarelse elektrisk energi genereret af en EMF-kilde i løbet af samme tid "bruges" (dvs. omdannes) til andre typer energi i sektionerne af det elektriske kredsløb.

En del af energien bruges i den ydre sektion:

A1 = UQ = UIt,

hvor U er kildens terminalspænding, som med det eksterne kredsløb lukket ikke længere er lig med EMF.

En anden del af energien er "tabt" (omdannet til varme) inde i kilden:

A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt

I den sidste formel, Uo - dette er forskellen mellem EMF og kildeterminalspændingen, som kaldes det interne spændingsfald... Derfor,

Uo = E — U,

hvor

E = U + Uo

dvs. Kilde-emk er lig med summen af ​​terminalspændingen og det interne spændingsfald.

Et eksempel. Elkedlen er tilsluttet et 220 volt netværk. Det er nødvendigt at bestemme den energi, der forbruges i kedlen i 12 minutter, hvis strømmen i kedlens varmeelement er 2,5 A.

A =220 · 2,5 · 60 = 396000 J.

Værdien, der karakteriserer den hastighed, hvormed energi omdannes eller den hastighed, hvormed arbejdet udføres, kaldes effekt (notation P):

P = A/t

Styrken af ​​en elektrisk strøm er dens arbejde pr. tidsenhed.

Værdien, der karakteriserer den hastighed, hvormed mekanisk eller anden energi omdannes til elektrisk energi i en kilde, kaldes generatorkraft:

Pr = A/t = EIt/t = EI

Værdien, der karakteriserer den hastighed, hvormed omdannelsen af ​​elektrisk energi i eksterne dele af kredsløbet til andre typer energi, kaldet forbrugerkraft:

P1 = A1 / t = UIt / t = UI

Den effekt, der karakteriserer det ikke-produktive forbrug af elektrisk energi, for eksempel til varmetab inde i generatoren, kaldes effekttab:

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

Ifølge loven om energibevarelse er generatorens effekt lig summen af ​​kræfterne; brugere og tab:

Pr = P1 + Po

Arbejds- og kraftenheder

Effektenheden findes ud fra formlen P = A / t = j / sek. En elektrisk strøm udvikler effekt i en watt, hvis den udfører arbejde svarende til en joule hvert sekund.

Måleenheden for effekt j/s kaldes watt (betegnelse W), dvs. 1 W = 1 j/s.

På den anden side, fra A = QE 1 J = 1 Kx l V, hvorfra 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, dvs. watt er effekten af ​​en elektrisk strøm i 1 A ved en spænding på 1 V .

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

Elektrisk energi beregnes normalt i: watt-timer (Wh) eller flere enheder: hektowatt-timer (GWh) og kilowatt-timer (kWh) 1 kilowatt-time = 3.600.000 joule.