Електрична енергія

В електричному ланцюгу можна виділити дві ділянки: внутрішній – в джерелі струму і зовнішній – той, на якому включені різні прилади – споживачі енергії.

На внутрішньому ділянці електричної ланцюга відбувається перетворення неелектричної енергії (наприклад, механічної) в енергію електричного поля. А на зовнішній ділянці кола енергія електричного поля за рахунок роботи електричного струму перетворюється в інші види енергії. Наприклад, в електродвигунах енергія електричного поля перетворюється в механічну; в електричній лампі – у внутрішню енергію випромінювання; в електричному прасці – у внутрішню, причому ця енергія шляхом теплообміну віддається оточуючим тілам; при електролізі і при зарядці акумулятора – в енергію хімічних реакцій. Робота електричного струму показує, скільки електричної енергії, тобто енергії електричного поля, перетворилося в інші види енергії, або, що одне і те ж, скільки було отримано і витрачено електричної енергії. Щоб підрахувати роботу електричного струму, згадаємо визначення поняття напруги: U=A/q.
Отже, робота електричного струму дорівнює:

A =qU.

Електричний заряд можна виразити через силу струму та час його протікання. Підставивши в формулу для обчислення роботи q = It, отримаємо

Отже, робота електричного струму дорівнює добутку сили струму на напругу і час протікання струму по ланцюгу. Робота електричного струму виражається в джоулях (Дж).
1 дж = 1 вольт·1 ампер·1 секунда, або 1Дж=1В·1А·1с.
Для обліку досконалої електричним струмом роботи, а отже, для обліку витраченої (перетвореної) електричної енергії створені спеціальні прилади-лічильники електричної енергії. Встановлюють такі лічильники в квартирах. З курсу фізики VII класу ви знаєте, що потужність дорівнює відношенню досконалої роботи до часу, протягом якого ця робота була здійснена. Потужність в механіці прийнято позначати буквою N, в електротехніці – літерою Р. Отже, потужність дорівнює:P=A/t.
Користуючись цією формулою, знайдемо потужність електричного струму. Так як робота струму визначається формулою А = I·U·t, то потужність електричного струму дорівнює: P=IU.

За одиницю потужності ват (Вт) прийнята потужність струму силою 1 А на ділянці з напругою 1 Ст. Отже, 1Вт = 1А·1В. Ват порівняно невелика потужність, на практиці використовують більш великі одиниці, кратні ватту: 1 гВт (гектоватт) = 100 Вт, 1 кВт (кіловат) = 1000 Вт, 1 МВт (мегават) = 1000000 Вт. Виміряти потужність електричного струму можна за допомогою вольтметра та амперметра. Щоб обчислити шукану потужність, множать напруга на силу струму, знайдені за показаннями приладів. Існують спеціальні прилади – ватметри, які безпосередньо вимірюють потужність електричного струму в ланцюзі. У таблиці наведено потужності деяких джерел і споживачів електричного струму.

У паспортах приймачів струму – лампах, плитках, електродвигунах – зазвичай вказують потужність струму в них. По потужності легко визначити роботу струму за заданий проміжок часу, користуючись формулою A=Pt.
Висловлюючи потужність у ватах, а час у секундах, отримаємо роботу в джоулях:

1 Вт = 1 Дж/с, звідки 1 Дж = 1 Вт·с.

Однак цю одиницю роботи незручно використовувати в практиці, так як в споживачах електроенергії струм виробляє роботу протягом тривалого часу, наприклад у побутових приладах – протягом декількох годин, в електропоїздах – по кілька годин і навіть діб, а розрахунок витраченої енергії з електролічильника проводиться частіше всього за місяць. Тому при обчисленні роботи струму або затрачуваної і вироблюваної електричної енергії у всіх цих випадках доводиться переводити ці відрізки часу в секунди, що ускладнює розрахунки.
Тому в практиці, обчислюючи роботу струму, набагато зручніше час виражати в годинах, а роботу струму не в джоулях, а в інших одиницях: ват-година (Вт·год), гектоватт-годину (гВт·год), кіловат-година (кВт·год).

  • 1 Вт·1ч = 3600 Дж;
  • 1 гВт·1ч =360000 Дж;
  • 1 кВт·1ч =3600000 Дж.
Посилання на основну публікацію