Поскольку падение напряжения IR показывает, какое количество электрической энергии превратилось во внутреннюю энергию участка цепи при прохождении единичного заряда, то, если по участку цепи пройдёт заряд q, увеличение внутренней энергии участка будет равно Irq, но поскольку q=It, получаем Irq = I2Rt. Таким образом, работа тока, определяющая электрическую энергию, которая затрачивается на тепловое действие в данном участке цепи, выражается формулой (13).
Aт=I2Rt. (14)
Заметим, что эта формула справедлива для любого участка цепи, в том числе и для генератора.
Работа сторонних сил в генераторе, которой оценивают полученное в нём количество электрической энергии за счёт других видов энергии, находится из соотношения. Так как q=It, получаем
A=εIt. (15)
Формулу (14) можно применять и к потребителю. В этом случае ε обозначает противо – ЭДС, а работа А определяет, какое количество электрической энергии превратилось в механическую или химическую энергию.
Напомним, что при вычислениях в СИ работа получается в Джоулях (ватт-секундах). Однако в электротехнике работу обычно выражают в ватт-час или киловатт-час:
1 Вт×ч = 3,6× 103, 1кВт×ч = 103 Вт×ч = 3,6×106 Дж.
Мощность электрического тока
Вспомним, что мощностью называют величину, характеризующую скорость выполнения работы. Мощность тока на участке цепи измеряют работой тока за единицу времени. Поскольку в электронике мощность принято обозначать Р, имеем:
P=A/t. (16)
Единицей мощности в СИ является ватт: 1 Вт = 1 Дж/с.
Подставляя в (15) значения А из формул предыдущего параграфа, получим формулы для вычисления мощности в электрических цепях. Мощность тока на участке цепи без ЭДС можно вычислять по любой из следующих формул (при расчётах надо выбирать ту из них, которая удобнее для рассматриваемого участка):
P = UI, (17)
P = U2/R, (18)
P = I2R. (19)
Когда потребитель имеет ЭДС, формула:
Pn = UI (20)
даёт полную мощность тока, а формула:
Pn = I2R (21)
дает мощность тока, затрачиваемую на тепловое действие .Формула
P=εI (22)
Позволяет определить мощность тока, затраченную на получение других видов энергии, кроме внутренней. Для генератора формула (21) определяет мощность, затраченную на получение электрической энергии в генераторе за счет других видов энергии.
При расчетах следует помнить, что мощность тока во всей внешней цепи при любом соединении равна сумме мощностей на отдельных участках цепи. Отметим, что мощность тока в подводящих проводах часто называют потерей мощности.
Тепловое действие электрического тока
Закон Джоуля - Ленца
Тепловое действие тока на опытах было изучено английским учёным Дж. Джоулем и русским физиком Э. Ленцем. Количество тепла, выделенного током в проводнике, равно работе электрического поля по преодолению сопротивления проводника:
Q=AT=I2Rt (23)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.