Мощность и работа тока

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок

На нагрев нити накала электрической или электронной лампы, электропаяльника, электроплитки или иного прибора затрачивается некоторое количество электроэнергии. Эта энергия, отдаваемая источником тока (или получаемая от него нагрузкой) в течение 1 с, называется мощностью тока. За единицу мощности тока принят ватт (Вт). Ватт — это мощность, которую развивает постоянный ток 1 А при напряжении 1 В. В формулах мощность тока обозначают латинской буквой Р (читается «пэ»). Электрическую мощность в ваттах получают умножением напряжения в вольтах на ток в амперах, т. е.

P=U\cdot L

Если, например, источник постоянного тока напряжением 4,5 В создает в цепи ток 0,1 А, то мощность тока будет: P=U\cdot L=4,5\cdot 0,1=0,45{\text{ Вт}}. Пользуясь этой формулой, можно, например, подсчитать мощность, потребляемую лампочкой плоского карманного фонаря, если умножить 3,5 В на 0,28 А. Получим около 1 Вт.

Изменив эту формулу так: I={\frac  {P}{U}}, можно узнать ток, протекающий через электрический прибор, если известны потребляемая им мощность и подводимое к нему напряжение. Каков, например, ток, идущий через электрический паяльник, если известно, что при напряжении 220 В он потребляет мощность 40 Вт?

I={\frac  {P}{U}}={\frac  {40}{220}}\approx 0,18{\text{ A}}

Если известны ток и сопротивление цепи, но неизвестно напряжение, мощность можно подсчитать по такой формуле: P=I^{2}R.

Когда же известны напряжение, действующее в цепи, и сопротивление этой цепи, то для подсчета мощности используют такую формулу: P={\frac  {U^{2}}{R}}.

Ватт — сравнительно небольшая единица мощности. Когда приходится иметь дело с электрическими устройствами, приборами или машинами, потребляющими токи в десятки, сотни ампер, используют единицу мощности киловатт (пишут кВт), равную 1000 Вт. Мощности электродвигателей заводских станков, например, могут быть от нескольких единиц до десятков киловатт.

Количественный расход электроэнергии оценивают ватт-секундами, т. е. умножением мощности, потребляемой прибором, на время его работы в секундах. Если, например, лампочка плоского электрического фонарика (ее мощность, как ты уже знаешь, около 1 Вт) горела 25 с, значит, расход энергии составил 25 ватт-секунд. Однако ватт-секунда — величина очень малая. Поэтому на практике используют более крупные единицы расхода электроэнергии: ватт-час, гектоватт-час и киловатт-час.

Чтобы расход энергии был выражен в ватт-часах или киловатт-часах, нужно соответственно мощность в ваттах или киловаттах умножить на время в часах. Если, например, прибор потребляет мощность 0,5 кВт в течение 2 ч, то расход энергии составит 0,5 • 2 = 1 кВт • ч; 1 кВт • ч энергии будет также израсходован, если в цепи будет идти ток мощностью 2 кВт в течение получаса, 4 кВт в течение четверти часа и т. д. Электрический счетчик, установленный в доме или квартире, где ты живешь, учитывает расход электроэнергии в киловатт-часах. Умножив показания счетчика на стоимость 1 кВт • ч (4 коп.), ты узнаешь, на какую сумму израсходовано энергии за неделю, месяц.

При работе с гальваническими элементами или батареями говорят об их электрической емкости в ампер-часах, которая выражается произведением величины разрядного тока на длительность работы в часах. Начальная емкость батареи 3336Л, например, 0,5 А • ч. Подсчитай: сколько времени будет батарея непрерывно работать, если разряжать ее током 0,28 А (ток лампочки фонаря)? Примерно один и три четверти часа. Если же эту батарею разряжать более интенсивно, например током 0,5 А, она будет работать меньше одного часа. Таким образом, зная емкость гальванического элемента или батареи и токи, потребляемые их нагрузками, можно подсчитать время, в течение которого будут работать эти источники тока.

Начальная емкость, а также рекомендуемый разрядный ток или сопротивление внешней цепи, определяющее разрядный ток элемента или батареи, обычно указывают на их этикетках.