Электрический ток, проходя по проводникам, совершает работу, превращая
электрическую энергию в какую-либо другую энергию: тепловую, световую, механическую, химическую и т.д. Подробнее об этом смотрите здесь: Действие электрического тока
Если к потребителю электрической энергии приложено напряжение один вольт, то это значит что источник электрической энергии, перенося один кулон электричества через потребитель, расходует в нем один джоуль электрической энергии.
Электрический ток превращает эту энергию в какой-либо иной вид энергии, а поэтому принято говорить, что электрический ток, проходя через потребитель совершает работу. Величина этой работы равна величине электрической энергии, израсходованной источником.
Мощность - величина, характеризующая скорость, с котором происходит преобразование энергии, или скорость, с которой совершается работа.
В источнике ЭДС под действием химических сил (в первичных элементах и аккумуляторах) или электромагнитных в электрических генераторах происходит разделение зарядов.
Работа, которая совершается сторонними силами в источнике при перемещений заряда Q или,как принято говорить, "выработанная" в источнике электрическая энергия, находится по формуле:
A = QE
Если источник замкнут на внешнюю цепь, то в нем непрерывно происходит разделение зарядов, причем сторонние силы по-прежнему совершают работу А = QE, или, имея в виду, что Q = It, A = EIt.
По закону сохранения энергии электрическая энергия, выработанная в источникеЭДС, за то же время "расходуется" (т. е. преобразуется) в другие виды энергии в участках электрической цепи.
Часть энергии затрачивается во внешнем участке:
A1 = UQ = UIt,
где U — напряжение на зажимах источника, которое при замкнутой внешней цепи уже не равно ЭДС.
Другая часть энергии "теряется" (преобразуется, в тепло) внутри источника:
A2 = A - A1 = (E - U)It = UoIt
В последней формуле Uo - это разность ЭДС и напряжения на зажимах источника, которая называется внутренним падением напряжения. Таким образом,
Uo = E - U,
откуда
E = U + Uo
т. е. ЭДС источника равна сумме напряжения на зажимах и внутреннего падения напряжения.
Пример. Электрический чайник подключен к сети с напряжением 220 Вольт. Необходимо определить энергию, израсходованную в чайнике за время 12 минут, если ток в нагревательном элементе чайника был равен 2,5 А.
А = 220 · 2,5 · 60 = 396000 Дж.
Величина, характеризующая скорость, с котором происходит преобразование энергии, или скорость, с которой совершается работа, называется мощностью (обозначение Р):
P = A / t
Мощностью электрического тока называется его работа, отнесенная к единице времени.
Величина, характеризующая скорость, с которой механическая или другая энергия преобразуется в источнике в электрическую, называется мощностью генератора:
Pг = A / t = EIt / t = EI
Величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование электрической энергии во внешнихучастках цепи в другие виды энергии, называется мощностью потребителя:
P1 = A1 / t = UIt / t = UI
Мощность, характеризующая непроизводительный расход электрической энергии, например на тепловые потери внутри генератора, называется мощностью потерь:
Po = (A - A1) / t = UoIt / t = UoI
По закону сохранения энергии мощность генератора равна сумме мощностей; потребителей и потерь:
Pг = P1 + Po
Единицы измерения работы и мощности
Единица измерения мощности находится из формулы P = A / t = дж/сек. Электрический ток развивает мощность в один ватт, если он ежесекундно совершает работу, равную одному джоулю.
Единица измерения мощности дж/сек называется ватт (обозначение Вт), т. е. 1 Вт = 1 дж/сек.
С другой стороны, из A = QE 1 дж = 1 Кх l В, откуда 1 Вт = (1В х 1К) / 1с1 = 1В х 1 А = 1 ВА, т. е. ватт есть мощность электрического тока в 1 А при напряжении 1 В.
Более крупными единицами мощности являются гектоватт 1 гВт = 100 Вт и киловатт - 1 кВт = 103 Вт.
Электрическая энергия подсчитывается обыкновенно в: ватт-часах (Вт-ч) или кратных единицах: гектоватт-часах (гВт-ч) и киловатт-часах (кВт-ч). 1 киловатт-час = 3600000 джоулям.