Занятие 13. Энергия и мощность электрического тока.

а) Энергия электрического тока.

Для создания электрического тока в цепи источник должен обладать необходимой энергией. Величина этой энергии определяется по формуле:

 

 

          или          

 

 

Где: W – энергия электрического тока, Вт·ч

       U – напряжение на зажимах цепи, В.

       I – сила тока, А.

       R – сопротивление цепи, Ом.

       t – время протекания тока, час.

 

б) мощность электрического тока    

Различные источники электрической энергии могут за один и тот же промежуток времени выдавать различное количество электрической энергии.

 Способность источника выдавать в единицу времени определенное количество электрической энергии, а потребитель, соответственно, – потреблять эту энергию характеризуется мощностью источника (потребителя).

 

 

 Значение мощности электрического тока определяется из выражения: 

 

                                  или                        

 

Где: W – энергия электрического тока, Вт·ч

       t - время работы источника (потребителя), час.

       Р – мощность источника (потребителя), Вт.

       U – напряжение, В

       I – сила тока, А.

       R – сопротивление цепи, Ом.

 

Мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, называется полной мощностью.

Она определяется по формуле

 

 

где: Pобщ -полная мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, Вт;

Е - э. д. с. источника, В;

I -величина тока в цепи, А.

 

В общем виде электрическая цепь состоит из внешнего участка (нагрузки) с сопротивлением R и внутреннего участка с сопротивлением R₀ (сопротивлением источника тока).

Заменяя в выражении полной мощности величину э. д. с. через напряжения на участках цепи, получим

 

Величина UI соответствует мощности, развиваемой на внешнем участке цепи (нагрузке), и называется полезной мощностью Pпол=UI

Величина U_oI соответствует мощности, бесполезно расходуемой внутри источника, её называют мощностью потерь P_o=U_oI.

Таким образом, полная мощность равна сумме полезной мощности и мощности потерь

 

P_общ=P_пол+P_о

в) Коэффициент полезного действия электрической цепи

Отношение полезной мощности к полной мощности, развиваемой источником, называется коэффициентом полезного действия, сокращенно к. п. д.,и обозначается η

Из определения следует

 

При любых условиях коэффициент полезного действия η ≤ 1.  

 

 

 

Рис.13.1 Энергетическая диаграмма электрической цепи

 

 

Рассмотрим элементарную электрическую цепь, содержащую источник ЭДС с внутренним сопротивлением r, и внешним сопротивлением R

 

 

Рис.13.2. Схема электрической цепи

 

КПД определяется как отношение полезной мощности  к затраченной:

 

 

или

 

 

 

Обычно электрический к. п. д. принято выражать в процентах.