Teljesítmény és elektromos energia

Az elektromos energia az a potenciális munka, amelyet egy elektromos töltés végezhet az elektromágneses térben. Az elektromos energiát egy ideig kondenzátorban, áramtekercsben lehet tárolni, akár rezgőkörben… És végül az elektromos energia átalakítható mechanikai vagy hőenergiává, kisülési, izzási stb. energiává.

Általánosságban elmondható, hogy amikor az "elektromos energia" kifejezést elhangzik, ez lehet érteni kondenzátor töltés vagy akkumulátort, vagy megteheti - a mérővel tekercselt kilowattórák számát. Mindenesetre mindig arról van szó, hogy meg kell mérni egy bizonyos mennyiségű elektromos árammal már elvégzett munkát, vagy azt, amit még el kell végezni. Így vagy úgy, az elektromos energia mindig egy elektromos töltés energiája.

Ha egy elektromos töltés nyugalomban van (vagy egy ekvipotenciális pálya mentén mozog) elektromos térben helyezkedik el, akkor A potenciális energiáról beszélünk, amely függ a Q díj összegéről (coulombban mérve) és a mezőben lévő U potenciálkülönbségből, azon pont között, ahol a töltés a kezdeti pillanatban van, és azon pont között, amelyhez viszonyítva az adott töltés energiáját számítjuk.

A potenciális elektromos energia a töltés elektromos térben elfoglalt helyzetéhez kapcsolódik. Például 1 coulomb töltés (6,24 kvintillion elektron) 12 voltos potenciálkülönbséggel (feszültséggel) 12 joule energiájú. Ez azt jelenti, hogy amikor ilyen körülmények között az összes töltést egy 12 voltos potenciálú pontból egy 0 voltos potenciálú pontba mozgatjuk, az elektromos tér 12 J-nak megfelelő A munkát végez. Amikor a töltés mozog, akkor beszélünk a töltéshordozó vagy energiavillamos áram mozgási energiájáról.

Amikor egy töltés elektromos tér hatására egy magasabb potenciálú pontból egy alacsonyabb potenciál felé mozog, az elektromos tér működik, a töltés potenciális energiája csökken, a mozgó töltés mágneses terének energiájává válik és a a mozgó töltés kinetikus energiája töltéshordozó.

Ha például töltött részecskék külső erők hatására mozognak (pl. Az EMF-et az akkumulátor generálja) egy wolframspirál belsejében legyőzik a spirálanyag ellenállását, kölcsönhatásba lépnek a volfrámatomokkal, ütköznek velük, forgatják őket, ahogy a spirál felmelegszik, hő szabadul fel és fény bocsát ki. A spirál anyagába ütközve a töltött részecskék elveszítik mozgási energiájukat, a külső erők hatására mozgó részecskék energiája most átalakul a spirál kristályrácsának rezgéseinek hőenergiájává és elektromágneses energiává. fényhullámok.

Amikor elektromos energiáról beszélünk, az elektromos energia átalakulási sebességére gondolunk. Például a konverziós arány erőművi energia 100 wattos izzólámpával működtetve 100 J/s-nak felel meg – másodpercenként 100 joule energia – 100 watt. A teljesítmény meghatározásához általában az I áramot és az U feszültséget megszorozzák, mivel az I áram a fogyasztón áthaladó Q töltés mennyisége egy másodperc alatt, t idő alatt. Feszültség — a különbség ugyanaz a potenciálkülönbség, mint amennyit a töltés legyőzött. Így kiderül, hogy a W = Q * U / t = Q * U / 1 = I * U teljesítmény.

A tápegység névleges teljesítményét általában a kapcsai feszültsége és az áramerősség korlátozza, amelyet a tápegység névleges üzemmódban képes leadni. A felhasználói teljesítmény az a sebesség, amellyel a felhasználó termináljaira adott névleges feszültség mellett fogyasztanak el áramot.

Az elektromos áram energiája és ereje a képernyőn bemutató gyári filmszalag:

Az elektromos áram energiája és teljesítménye - 1964