Робота і потужність електричного струму

У кожній замкнутої ланцюга 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 на рівносильну кількість енергії іншого виду. Міра перетворення в ланцюзі струму електроенергії в які-небудь 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 з перенесення електричного заряду в електричному полі оцінюється твором величини перенесеного заряду на величину різниці потенціалів між точками на початку і наприкінці переносу, тобто на величину напруги:

A = qU.

Очевидно, що це співвідношення може бути застосовано і для оцінки таких понять, як робота і потужність електричного струму. Про величину заряду, протекшего 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 таким чином: 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.

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 на 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.

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 напрузі. Число оборотів, яке він зробить за певний час, допоможе зробити висновки про досконалу 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 та 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, що здійснюється змінним струмом за певний проміжок часу, можна скористатися формулою:

P = 1 / 2I? U? cos phi-. Найчастіше цю формулу записують у 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 та роботи:

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

1 гектоватт-год = 360000 Дж-

1 кіловат-годину = 3600000дж.

Одиниці потужності:

1 ампер-вольт = 1 Вт-

1 гектоватт = 100 Вт-

1 кіловат = 1000 Вт