Работа и мощность электрического

ТОКА

Способность тела производить работу называется энергией этого тела. Энергия не исчезает, а переходит из одной формы в другую. Электрическая энергия может быть превращена в механическую, тепловую, химическую и т.д. Энергия тела тем больше, чем большую работу может произвести это тело при своем движении.Для переноса зарядов в замкнутой цепи источник электрической энергии затрачивает известную энергию и совершает работу, Дж:

 

где Е — ЭДС источника, В; q — количество электричества, Кл.

 

 

Однако не вся работа, произведенная источником энергии, сообщается приемнику энергии, так как часть ее расходуется на преодоление внутреннего сопротивления источника и проводов. Таким образом, источник электрической энергии производит полезную работу

 

где U — напряжение на зажимах приемника, В.

При неизменном токе количество электричества равно произведению силы тока в цепи на время его прохождения:

 

 

Тогда формулу работы можно представить в следующем виде:

 

 

Работа электрического тока равна произведению напряжения, силы тока в цепи и времени его прохождения.

Согласно закону Ома U=IR поэтому формулу работы можно записать следующим образом.

Однако ни одна из указанных формул не определяет размеров генератора электрической энергии, от которого получена эта работа, так как и большой, и малый генераторы могут производить одинаковую работу, но в различные промежутки времени. Поэтому размеры генератора определяются не выполненной работой, а его мощностью. Это относится к любому электротехническому аппарату и любой машине (электродвигатели, электрические лампы, нагревательные приборы и т. д.)

Мощностью называется работа произведенная или потребляемая в 1с.

 

Мощность можно представить следующей формулой:

 

 

 

Единицей измерения мощности является ватт (Вт):

1 Вт = 1 ООО мВт = 1 ООО ООО мкВт.

Для измерения больших мощностей применяют мега- и киловатты:

1 МВт = 1 ООО кВт = 1 ООО ООО Вт.

 

Так как ватт-секунда (джоуль) является малой единицей, то работа обычно выражается в более крупных единицах: ватт-часах [Вт *ч] и киловатт-часах [кВт-ч]. Соотношения между этими единицами и джоулем следующие:

 

1 Вт • ч = 3 600 Дж; 1 кВт • ч = 3 600 ООО Дж

Мощность во внешней цепи при напряжении U на зажимах генератора

 

 

Для измерения мощности электрического тока применяется прибор, называемый ваттметром

Запомните

Сопротивление внешней цепи R, при котором источник энергии отдает приемнику наибольшую мощность, равно внутреннему сопротивлению источника:

 

Однако при равенстве внутреннего сопротивления генератора сопротивлению внешней цепи полезная мощность генератора недостаточна и работа его в таких условиях неэкономична, так как половина всей мощности, развиваемой генератором, затрачивается на преодоление его внутреннего сопротивления.

 

Пример.4. Источник энергии с ЭДС Е = 120 В и внутренним сопротивлением = 10 Ом замыкается на нагрузку, сопротивление которой последовательно принимает следующие значения: R = 50: 20; 10; 5 Ом.Определить мощность, отдаваемую источником энергии во внешнюю ‘Цепь, при различных сопротивлениях нагрузки.

Решение

Сила тока в замкнутой цепи

 

Мощность во внешней цепи

 

При R =50 Ом

 

При R =20 Ом

 

При R =10 Ом

 

При R =5Ом

 

Из приведенного расчета видим, что наибольшая мощность во внешней цепи 360 Вт будет при сопротивлении нагрузки, равном внутреннему сопротивлению источника энергии, т.е. при R = = 10 Ом.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. По каким действиям можно судить о работе электрического тока?

2. В каких единицах измеряется работа электрического тока?

3. Что называется электрической мощностью и в каких единицах она из­

меряется?

4. При каких условиях источник электрической энергии отдает приемнику наибольшую мощность?