РАБОТА И МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
В замкнутой электрической цепи (рис.), состоящей из источника питания и приемника энергии, под действием э. д. с. источника происходит беспрерывное разделение зарядов.Работа, затраченная внешними силами за время t на перемещение электрического заряда q в источнике питания, или электрическая энергия, полученная за счет преобразования какого-либо другого вида энергии,
Аи = Wи= Eq=Elt.
Согласно закону сохранения энергии полученная электрическая энергия за то же время преобразуется в другие виды энергии во всех участках цепи, т. е. в нашем случае-, в приемнике энергии и источнике питания (преобразованием энергии в проводах пренебрегаем).
Работа Ап, совершаемая при перемещении заряда в приемнике, или равная ей энергия Wп, преобразуемая в другой вид энергии в приемнике,
Ап= Wп = Uпq = UпIt;
здесь Uп — напряжение на приемнике.
представляет собой энергию, преобразуемую в тепло в источнике питания.
Эта энергия может быть выражена
(E-Uп) It = W0=U0It,
откуда
U0 = E-Uп
представляет собой внутреннее падение напряжения.
Отношение совершенной работы к времени, в течение которого она выполнена, называется мощностью. Таким образом, мощность — это скорость, с которой происходит преобразование энергии.
Скорость, с которой какая-либо энергия преобразуется в электрическую в источнике питания, называется мощностью источника (генератора):
РИ=(EIt):t=EI
Скорость, с которой электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии в приемнике, называется мощностью приемника или потребителя:
Pп = (UпIt):t=UпI
Скорость непроизводительного расхода электрической энергии внутри источника питания называется мощностью потерь:
P0=U0I
В согласии с законом сохранения энергии мощность источника питания (генератора) равна сумме мощностей приемника и мощности потерь в генераторе; таким образом,
Pи =Рп + Р0
В международной системе единиц (СИ) единицей мощности служит ватт (вт) — мощность, при которой в каждую секунду совершается работа, равная 1дж, или мощность, при которой в каждую секунду 1 дж электрической энергии преобразуется в другой вид; таким образом, откуда
1 дж — 1 вт • 1 сек = 1 вт• сек;
следовательно, 1 джоуль равен 1 ватт-секунде. Из известно, что
1 дж = 1 в • 1 к;
таким образом,
следовательно, 1 вт — это мощность, развиваемая током в 1 а при напряженности в 1 в.
Пример 1-5. В сеть с напряжением U = 220 в включен электродвигатель мощностью Р = 5 квт. Определить силу тока электродвигателя. Согласно (1-26):
Р = UI,
откуда
I=P:U=5000:220≈23a
Пример 1-6. В сеть с напряжением U — 225 в включен нагревательный прибор, сила тока которого I = 4 а. Определить мощность прибора и стоимость энергии, израсходованной прибором в течение 2 ч. Стоимость 1 кет • ч электрической энергии составляет 4 коп.
Мощность прибора Р = UI = 225 • 4 = 900 вт.
Энергия, израсходованная прибором за 2 ч работы:
W = Pt = 900 • 2 = 1 800 вт•Ч = 1,8 /сет • ч. Стоимость израсходованной энергии
4•1,8 = 7,2 коп.
Статья на тему Работа и Мощность постоянного тока