ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ИСТОЧНИКА ЭДС

(ответы к лабе)

Лаб.раб.№13

1)Физическая величина, определяемая работой сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС) источника:

Единица ЭДС – вольт (В).

Сторонняя сила, действующая на заряд q₀, может быть выражена через напряженность поля сторонних сил

Тогда работа сторонних сил по перемещению заряда q₀ на замкнутом участке цепи будет равна:

2) Работа электрического тока показывает, сколько электрической энергии, т. е. энергии электрического поля, превратилось в другие виды энергии, или сколько было получено и израсходовано электрической энергии.

Что же представляет из себя работа?

Вспомним, что прохождение тока по проводнику всегда сопровождается хотя бы одним из явлений – действий тока. При этом всегда происходит превращение электроэнергии в другие виды энергии: тепловую (электроутюг), механическую (электродвигатель) и др. Чтобы наблюдать какое-либо действие тока, необходимо наличие самого тока (I). Но, чтобы ток в проводнике возник, на его концы необходимо подать напряжение (U). И, поскольку для любого наблюдения необходимо время (t), то мы имеем все три величины, при помощи которых вычисляется работа тока: A=IUt.

Итак, под выражением "ток совершает работу" мы будем понимать превращение электроэнергии в другие виды энергии. В таком случае работа тока – есть величина, показывающая количество электроэнергии, превращенной потребителем тока в другие виды энергии – тепло, свет, движение и др.

Для измерения работы тока (чаще говорят "потребленной электроэнергии") служат специальные измерительные приборы – счетчики потребленной электроэнергии (см. рисунок).

Обычно счетчики учитывают израсходованную электроэнергию не в джоулях, а в более крупных единицах работы – киловатт-часах. Например, счетчик, изображенный на рисунке, показывает значение 254.7 кВт·ч.

Найдем связь этой единицы работы с более привычной нам единицей измерения – джоулем:

1 кВт·ч = 1000 Вт · 3600 с = 1000 Дж/с · 3600с = 3600000 Дж/сc = 3600000 Дж = 3.6 МДж.

3) Мощность равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. Мощность в механике принято обозначать буквой N, в электротехнике — буквой Р. Следовательно, мощность равна:

Р = А/t.

Пользуясь этой формулой, найдем мощность электрического тока. Так как работа тока определяется формулой А = IUt, то мощность электрического тока равна: P=IU

За единицу мощности ватт (Вт) принята мощность тока силой 1 А на участке с напряжением 1 В. Следовательно, 1 Вт = 1 А·1 В.

Ватт сравнительно небольшая мощность, на практике используют более крупные единицы, кратные ватту: 1 гВт (гектоватт) = 102 Вт, 1 кВт (киловатт) = 103 Вт, 1 МВт (мегаватт) = 106 Вт, 1 ГВт (гигаватт) = 109 Вт.

6) Полная мощность

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на её зажимах: S = U×I; связана с активной и реактивной мощностями соотношением:

где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0). Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (VA, ВА).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

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

Она определяется по формуле:

где P_об-полная мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, вт;

Е- э. д. с. источника, B; I-величина тока в цепи, A.

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

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

8) Величина U_oI соответствует мощности, бесполезно расходуемой внутри источника, Ее называют мощностью потерь P_o=U_oI.

Таким образом, полная мощность равна сумме полезной мощности и мощности потерь P_об=P_пол+P₀.

9) 10) Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме

11)

12) Таким образом, полная мощность равна сумме полезной мощности и мощности потерь P_об=P_пол+P₀.

13)

14) Ток короткого замыкания равен отношению ЭДС источника к своему внутреннему сопротивлению, внешнее сопротивление в пределе стремится к нулю. Замыкаем накоротко сам на себя. I_к = E/r