Робота і потужність електричного струму

Відео: 2.03-2 Закон Джоуля-Ленца. Робота і потужність електричного струму

У кожній замкненого кола в обов`язковому порядку має місце подвійне перетворення енергії. У джерелі струму відбувається видозміна будь-якої енергії (наприклад, в генераторі - механічної) в електричну, а в ланцюзі струму вона знову перетворюється в рівносильне кількість енергії іншого виду. Міра перетворення в ланцюзі струму електроенергії в будь-які інші види енергії - величина роботи струму.

Але ми розуміємо, що робота і потужність електричного струму є роботою електричних сил поля, які переміщують заряди- тому її легко підрахувати.

Робота по перенесенню електричного заряду в електричному полі оцінюється твором величини перенесеного заряду на величину різниці потенціалів між точками на початку і кінці перенесення, тобто на величину напруги:

Відео: ДПА-9 Лабораторна робота №10 "Вимірювання потужності електричного струму"

A = qU.

Очевидно, що це співвідношення може бути застосовано і для оцінки таких понять, як робота і потужність електричного струму. Про величину заряду, що протік в ланцюзі, ми можемо судити по струму, поточного в ланцюзі, і часу його протікання, так як q = It.

Використовуючи таке співвідношення, ми отримуємо формулу, яка має величину роботи струму на окремій ділянці ланцюга, що має напругу U:

A = UIt.

Робота і потужність електричного струму вимірюються в такий спосіб: якщо вимірювати струм в амперах, час роботи в секундах, а напруга в вольтах, то роботу - в джоулях (Дж).

Таким чином, 1 джоуль = 1 ампер х 1 вольт х 1 секунду.

Відео: Робота і потужність струму. Закон Джоуля-Ленца. урок 67

Потужність вимірюється ватами (Вт):

1 ват = 1 джоуль / 1 секунда, або 1 ват = 1 вольт х 1 ампер.

Питання про підрахунок величини роботи струму на цій ділянці зовсім не пов`язаний з питанням про те, в який вид енергії перетвориться на даній ділянці електрична енергія. Ця робота є мірою електроенергії, перетвореної в інші види.

Електричний струм, виконуючи роботу, може розпалювати нитка електролампи, плавити метали, обертати якір електродвигуна, викликати хімічні перетворення і т.д. У всіх випадках робота і потужність електричного струму визначають рівень перетворення електроенергії в інші форми - механічну енергію, енергію теплового руху і т.д.

Знаючи, що потужність P = A / t, можна отримати формулу, за допомогою якої розраховується потужність струму на окремій ділянці ланцюга:

P = UI.

Відео: Робота і потужність постійного струму

Робота і потужність постійного струму можуть бути обчислені за допомогою цих формул, а також за допомогою амперметра, вольтметра. На практиці роботу електричного поля вимірюють спеціальним приладом - лічильником. Проходячи через лічильник, всередині нього починає здійснювати обороти легкий алюмінієвий диск, і його швидкість обертання буде прямо пропорційна силі струму і напруги. Число оборотів, яке він зробить за певний час, допоможе зробити висновки про досконалої за цей час роботі. Лічильники електроенергії можна побачити в кожній квартирі.

Потужність струму вимірюють, використовуючи спеціальний прилад - ватметр. У пристрої цього приладу поєднуються принципи вольтметра і амперметра.

На багатьох електричних приладах і технічних пристроях вказується їх потужність. Наприклад, потужність лампочки розжарювання може бути 25 Вт, 75 Вт і ін., потужність пилососа або праски близько 1000 Вт, потужність електродвигунів може досягати дуже великих значень - до декількох тисяч кіловат. При цьому мають на увазі потужність струму, який проходить через той чи інший прилад.

Робота і потужність змінного струму розраховуються інакше. Так, для обчислення роботи, яку здійснюють змінним струмом за певний проміжок часу, можна скористатися формулою:

P = 1 / 2I U cos &phi-. Найчастіше цю формулу записують в такому вигляді: P = IU cos &phi-, де I і U - значення напруги і сили струму, яке в 2 рази менше відповідних амплітудних значень.

Формула обчислення потужності змінного струму буде такою ж, як і для постійного.

Одиниці енергії і роботи:

1 ват-секунда = 1 Дж 1 ват-година = 3600 Дж-

1 гектоватт-годину = 360000 Дж-

1 кіловат-годину = 3600000дж.

Одиниці потужності:

1 ампер-вольт = 1 Вт-

1 гектоватт = 100 Вт-

1 кіловат = 1000 Вт.