Работа и мощность электрического тока
Работа электрического тока - мера количества энергии.
Работа, совершаемая электрическим током за время tпри известном напряжении UИ силе тока I равна произведению напряжения на силу тока и время его действия. A=UIt
Работа измеряется в джоулях (1Дж=1В·А·с).
1 Дж – это работа, совершаемая электрическим током силой 1 А при напряжении U=1 В в течение 1c.
Скорость совершения работы характеризуется мощностью.
Мощностью Р называется отношение работы А к промежутку времени t, за который она совершена. Таким образом, в электрической цепи:
=UI
Мощность измеряется в ваттах (1 Вт=1 Дж/с). 1 Ватт - это мощность, при которой за 1 с совершается работа в 1 Дж.
Тепловое действие тока.
В случае, когда проводник неподвижен и химических превращений в нем не происходит, работа тока затрачивается на увеличение внутренней энергии проводника, в результате чего проводник нагревается. При этом количество выделившейся теплоты определяется по закону Джоуля – Ленца.
Закон Джоуля-Ленца.
Количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении по нему постоянного тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.
Q=I2Rt, Дж
Т.е. количество выделенного тепла равно количеству электрической энергии, полученной данным проводником при прохождении по нему тока.
Каждый проводник может пропускать, не перегреваясь, ток определенной силы. Для определения токовой нагрузки пользуются понятием плотность тока: это сила тока, приходящаяся на 1 мм2 площади поперечного сечения проводника. J= 
.
В природе и технике непрерывно происходят процессы превращения энергии из одного вида в другой (рис.1.22). В источниках электрической энергии различные виды энергии преобразуются в электрическую энергию.
Например:
· в электрических генераторах 1, приводимых во вращение каким-либо механизмом, происходит превращение в электрическую энергию механической;
· в термогенераторах 2 – тепловой;
· в аккумуляторах 9 при их разряде и гальванических элементах 10– химической;
· в фотоэлементах 11 – лучистой.
Приёмники электрической энергии, наоборот, электрическую энергию преобразуют в другие виды энергии.
Например:
· в электродвигателях 3 электрическая энергия превращается в механическую;
· в электронагревательных приборах 5 – в тепловую;
· в электролитических ваннах 8 и аккумуляторах 7при их заряде – в химическую;
· в электрических лампах 6 – в лучистую и тепловую;
· в антеннах 4 радиопередатчиков – в лучистую.
Рисунок 1.22. Пути превращения энергии из одного вида в другой
Контрольные вопросы
1. Назовите примеры преобразования энергии из одного вида в другой.
2. Дайте определение мощности.
3. Чему равна работа, совершаемая электрическим током за определённое время при известном напряжении и силе тока?
4. Что принято за единицу электрической энергии?
5. Перечислите причины потери энергии при превращении электрической энергии в другие виды энергии.
6. Дайте определение коэффициента полезного действия.
7. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.
8. Дайте определение плотности тока.
9. В каких случаях нагревается проводник?
10. Есть ли связь между понятиями «электрический заряд» и «количество электричества»?
11. Какое силовое действие оказывает электрическое поле?
12. Какой энергетический смысл вложен в понятие «электрический потенциал поля в данной точке»?
Тема 2. Электромагнетизм