Основы электротехники сильных токов. Электрические и магнитные явления, страница 26

0 — 1000x80=*= 80 000 калорий.

Найденное значение для Q ж Iподставляем в формулу закона Джоуля я Ленца и подучаем:

80000 = 0,24 X 20 X 5« X { = 0,24 X 20 X 25 X t = 120 X t.

Отсюда определим к

80 000
{=———±=667 секунд, т. е. приблизительно 11 минут.       '

Следовательно, по нашему расчету вышло, что 1 л воды должен закипеть через 11 минут, а на самом деле он закипает минут через 17 — 20. Ошибка про­изошла потому, что мы предполагали, что все количество тепла, выделяемое про­водником, по закону Джоуля и Ленца, идет на нагрев воды, т. е. на повышение ее температуры. На самом же деле часть тепла расходуется на нагревание стенок посуды, в которую была налита вода, а часть тепла рассеивается в окружающий воздух. Поэтому кипятильники имеют такое устройство, чтобы в них происходила возможно меньшая потеря тепла.

§ 40. Электрическая мощность и электрическая энергия,

Итак, при прохождении по проводнику электрического тока выде­ляется тепло. Откуда же это тепло берется? Мы знаем, что тепло является одной из форм работы. Так, например, при трении выде­ляется тепло, так как совершается работа на преодоление силы трения.

Очевидно, и в нашем случае на преодоление электрического сопро­
тивления ток также должен был совершить работу, которая и выдели- "'
лась в' виде тепла.                                      ,

Мы знаем, что по закону Джоуля и Ленца количество тепла, вы­деляющееся в проводнике под действием электрического тока, равно:

Q= 0,24 X RX Р X tкалорий.

Следовательно, электрическая работа тока также равна: А = 0,24 X Л X /2 X tкалорий.

Однако, не веегд# удобно электрическую работу выражать в тешго-' вых единицах (калориях), так, как электрическая работа может пере­ходить не только в тепло, но также и в другую форму механической л работы. Поэтому ^а единицу электрической работы приняли особую единицу и назвали ее джоуль:

4                                 1 джоуль = 0,24 калории.

Следовательно, для того чтобы электрическую работу выразить, в джоулях, нужно работу, выраженную в калориях, разделить на 0,24:

• ■'■                        0 24 X Л X I3X t                             \

адектрйческая: работа А = ——■■   </—^— = Л X 1г X tджоулей. 1

Однако, на практике чаще приходится иметь дело с электрической иощиостью, т. е. с работой электрического тока в 1 секунду. Ясно, что для получения электрической мощности нужно электрическую работу, выраженную в джоулях, разделить на число секунд t, тогда нйдутам работу в 1 секунду, т. е. электрическую мощность

'psss—r =s-12S__2S_ s= j?x /* джоулей в i секуаду

Чтобы не говорить много слов («джоулей в одну секунду»), ввелщ

новую единицу для измерения электрической мощности и назвали ещ

ватт.                                                                               я

Следовательно,    '          • '    .   .                             Я

1 ватт —1 джоулю в 1 секунду.                            л ,1

И вместо того чтобы говорить «электрическая мощность равна!

50 джоулей в 1 секунду», говорят просто: «электрическая мощность!

равна 50 ваттам». ■                                                     

Итак, мы получили понятие о двух новых электрических единицах: 1

1 джоуль — единица электрической работы,            1

1 ватт — единица электрической мощности.            ']

Мы уже видели, что электрическая мощность равна:      з

Р=ДХР ватт.

И если 7? = 1 ом и сила тока 7=1 ампер, то электрическая )
мощность Р будет равна 1 ватту.            ,                            \

Следовательно, можем сказать, что ватт представ лет такую электрическую мощность, которая расходуется током силою в 1 ампер при прохождении чвр-'-з сопротивление в 1 ом-

А потому для того, чтобы вычислить величину электрической мощ­ности, расходуемой током, нужно сопротивление проводника умножить на квадрат силы тока.

Например, если ток, силой в 5 ампер, проходит через сопротивление 10 ом, то при этом будет расходоваться мощность (электрическая ра­бота в секунду):

Р=В X Р= Ю Х53 = 10X25 = 250 ватт. Формулу для электрической мощности*    А

P=RXPватт

можно представлять еще в другом виде. Действительно, по закону Ома, сила тока зависит от напряжения Vна концах данного сопротивления:

1=^  или Т=/Х&    'С1

Следовательно, электрическая мощность1? ■ ._

р=Rх /а = RX1X /= УХ 1 ватт.

Итак, для вычисления электрической .мощности мы иМоем две равновначащие формулы:                        j

Г P=JRXI* ватт I 1 P=VXlватт, f

Первой формулой пользуются в тех случаях, когда дано значение сопротивления Л, а напряжение Vявляется неизвестным. Второй же формулой пользуются, «огда дано напряжение Vв вольтах п сила тока Jв амперах, причем д 1я получен :Я электриче кой мощности $ ватшах умножают число вольт на число ампер.

Отсюда можно дать такое определение единице электрической, мощ­ности:

Ватт есть мощность неизменяющегося электрического тока, силою в один ампер при напряжении в один вольт.

Чтобы не иметь дела с большими числами, часто пользуются еще следующими производными единицами электрической мощности:

1 гектоватт= 100 ватт, 1 киловатт = 1000' ватт.

Механическую мощность, как известно, измеряют килограммомет­рами, в 1 секунду и лошадиными силами, причем:

1 лош. сила = 75 килограммометров в 1 сек.

Для того чтобы уметь переходить от механической мощности к электрической; нужно знать, что

1 лош. сила = 736 ватт.

Для обратного перехода от электрической мощности к ме&аничэекой полезно знать, что

1 киловатт = 1,36 лош. силы.

Так как 1 ватт представляет электрическую мощность, т. е. работу   , в 1 секунду, то для получения полной работы, совершенной электри­ческим током в течение нескольких секунд, нужно число ватт умно­жить на число секунд; тогда получим работу в джоулях или в ватт-секундах.

Например, металлическая лампочка мощностью в 25 ватт в тече­ние двух часов горения производит .работу, равную: A=25X2X'6OX6Q —18000° джоулей или  180000 ватт-секунд.

Чтобы не имет дела с большими цифрами, для измерения электри­ческой работы приняли еще следующие единицы: