Az elektromos áram munkája és teljesítménye

A vezetékeken áthaladó elektromos áram úgy működik, hogy az elektromos energiát bármilyen más energiává alakítja: hő, fény, mechanikai, vegyi stb. További részletekért lásd itt: Az elektromos áram hatása

Ha egy voltos feszültséget kapcsolunk az elektromos energia fogyasztójára, az azt jelenti, hogy az elektromos energiaforrás, amely egy elektromos áramot továbbít a fogyasztón, egy joule elektromos energiát fogyaszt el benne.

Az elektromos áram ezt az energiát másfajta energiává alakítja, és ezért szokás azt mondani, hogy a fogyasztón áthaladó elektromos áram igenis működik... Ennek a munkának a mennyisége megegyezik a forrás által elfogyasztott elektromos energia mennyiségével.

A teljesítmény az az érték, amely azt a sebességet jellemzi, amelyen energiaátalakításvagy a munkavégzés üteme.

Az EMF forrásában kémiai erők (primer cellákban és akkumulátorokban) vagy elektromágneses erők hatására az elektromos generátorokban a töltések szétválnak.

Külső erők által végzett munka a forrásban, amikor a töltés bemozdul, vagy ahogy mondani szokás, "fejlődik" a forrásban Elektromos energia, a következő képlettel található:

A = QE

Ha a forrás zárva van egy külső áramkör előtt, akkor folyamatosan töltések szabadulnak fel benne, és a külső erők továbbra is munkát végeznek A = QE, vagy tekintettel arra, hogy Q = It, A = EIt.

Tól től az energia megmaradásának törvénye Az EMF-forrás által ugyanebben az időben előállított elektromos energiát az elektromos áramkör szakaszaiban más típusú energiává "elköltik" (vagyis alakítják).

Az energia egy részét a külső rész tölti el:

A1 = UQ = UIt,

ahol U a forráskapocs feszültsége, amely zárt külső áramkör mellett már nem egyenlő az EMF-el.

Az energia egy másik része "elvész" (hővé alakul) a forrás belsejében:

A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt

Az utolsó képletben Uo - ez az EMF és a forrás kivezetési feszültsége közötti különbség, amelyet belső feszültségesésnek neveznek…

Uo = E - U,

ahol

E = U + Uo

azaz A forrás emf egyenlő a kapocsfeszültség és a belső feszültségesés összegével.

Egy példa. Az elektromos vízforraló 220 voltos hálózatra csatlakozik. Meg kell határozni a vízforralóban 12 percig fogyasztott energiát, ha a vízforraló fűtőelemében az áram 2,5 A.

A = 220 · 2,5 · 60 = 396000 J.

Az energiaátalakítási sebességet vagy a munkavégzés sebességét jellemző értéket teljesítménynek nevezzük (P jelölés):

P = A/t

Az elektromos áram erőssége az egységnyi idő alatti munkája.

Azt az értéket, amely azt a sebességet jellemzi, amellyel a mechanikai vagy egyéb energia egy forrásban elektromos energiává alakul át, generátorteljesítménynek nevezzük:

Pr = A / t = EIt / t = EI

Az az érték, amely azt a sebességet jellemzi, amellyel az áramkör külső szakaszaiban az elektromos energia más típusú energiává alakul, amelyet fogyasztói teljesítménynek neveznek:

P1 = A1 / t = UIt / t = UI

Az elektromos energia nem produktív felhasználását jellemző teljesítményt, például a generátoron belüli hőveszteségre, teljesítményveszteségnek nevezzük:

Po = (A — A1) / t = UoIt / t = UoI

Az energiamegmaradás törvénye szerint a generátor teljesítménye egyenlő a teljesítmények összegével; felhasználók és veszteségek:

Pr = P1 + Po

A munka és a teljesítmény mértékegységei

A teljesítményegység a következő képletből adódik: P = A / t = j / sec. Egy elektromos áram egy wattban fejleszt teljesítményt, ha másodpercenként egy joule-nak megfelelő munkát végez.

A j / s teljesítmény mértékegységét wattnak (W jelölés) nevezik, azaz. 1 W = 1 j/s.

Másrészt A = QE 1 J = 1 Kx l V-ből, ahonnan 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, vagyis a watt az elektromos áram teljesítménye 1 A 1 V feszültség mellett.

A nagyobb teljesítményegységek a hektowatt 1 GW = 100 W és a kilowatt - 1 kW = 103 W

Az elektromos energiát általában: wattóra (Wh) vagy többszörös mértékegység: hektowattóra (GWh) és kilowattóra (kWh) 1 kilowattóra = 3 600 000 joule.