Sähkövirran toiminta ja teho

Johtojen läpi kulkeva sähkövirta toimii muuttamalla sähköenergian muuksi energiaksi: lämmöksi, valoksi, mekaaniseksi, kemialliseksi jne. Katso lisätietoja täältä: Sähkövirran toiminta

Jos sähköenergian kuluttajaan syötetään yhden voltin jännite, se tarkoittaa, että sähköenergian lähde, joka siirtää yhden sähköriipuksen kuluttajan läpi, kuluttaa siinä yhden joulen sähköenergiaa.

Sähkövirta muuttaa tämän energian toisenlaiseksi energiaksi, ja siksi on tapana sanoa, että kuluttajan läpi kulkeva sähkövirta toimii... Tämän työn määrä on yhtä suuri kuin lähteen kuluttaman sähköenergian määrä.

Teho on arvo, joka kuvaa nopeutta, jolla energian muuntaminentai työntekonopeus.

EMF-lähteessä kemiallisten voimien (primäärisoluissa ja akuissa) tai sähkögeneraattoreiden sähkömagneettisten voimien vaikutuksen alaisena tapahtuu varausten erottelua.

Ulkoisten voimien tekemä työ lähteessä, kun varaus liikkuu sisään tai, kuten sanotaan, "kehittyy" lähteessä Sähköenergia, löytyy kaavasta:

A = QE

Jos lähde on suljettu ulkoisesta piiristä, siihen vapautuu jatkuvasti varauksia ja ulkoiset voimat tekevät edelleen työtä A = QE, tai kun Q = It, A = EIt.

From energian säilymisen laki EMF-lähteen samana aikana tuottama sähköenergia "kulutetaan" (eli muunnetaan) muun tyyppiseksi energiaksi sähköpiirin osissa.

Osa energiasta kuluu ulompaan osaan:

A1 = UQ = UIt,

missä U on lähdeliittimen jännite, joka ulkoisen piirin ollessa suljettuna ei ole enää sama kuin EMF.

Toinen osa energiasta "hukkaa" (muuntuu lämmöksi) lähteen sisällä:

A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt

Viimeisessä kaavassa Uo - tämä on ero EMF:n ja lähteen liittimen jännitteen välillä, jota kutsutaan sisäiseksi jännitehäviöksi…

Uo = E - U,

missä

E = U + Uo

eli Lähde emf on yhtä suuri kuin napajännitteen ja sisäisen jännitehäviön summa.

Esimerkki. Vedenkeitin on kytketty 220 voltin verkkoon. On tarpeen määrittää kattilan 12 minuutin energiankulutus, jos kattilan lämmityselementin virta on 2,5 A.

A = 220 · 2,5 · 60 = 396 000 J.

Arvoa, joka kuvaa energian muuntumisnopeutta tai työntekonopeutta, kutsutaan tehoksi (merkintä P):

P = A/t

Sähkövirran voimakkuus on sen työ aikayksikköä kohti.

Arvoa, joka kuvaa nopeutta, jolla mekaaninen tai muu energia muunnetaan sähköenergiaksi lähteessä, kutsutaan generaattoritehoksi:

Pr = A/t = EIt/t = EI

Arvo, joka kuvaa nopeutta, jolla sähköenergia muuttuu piirin ulkoisissa osissa muun tyyppiseksi energiaksi, jota kutsutaan kuluttajatehoksi:

P1 = A1 / t = UIt / t = UI

Tehoa, joka kuvaa ei-tuotannollista sähköenergian kulutusta, esimerkiksi generaattorin sisäisten lämpöhäviöiden vuoksi, kutsutaan tehohäviöksi:

Po = (A - A1) / t = UoIt / t = UoI

Energian säilymislain mukaan generaattorin teho on yhtä suuri kuin tehojen summa; käyttäjät ja tappiot:

Pr = P1 + Po

Työn ja tehon yksiköt

Tehoyksikkö saadaan kaavasta P = A / t = j / s. Sähkövirta kehittää tehoa yhdellä watilla, jos se suorittaa yhden joulen verran työtä sekunnissa.

Tehon j/s mittayksikköä kutsutaan watiksi (nimitys W), ts. 1 W = 1 j/s.

Toisaalta A = QE 1 J = 1 Kx l V, jolloin 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, eli watti on sähkövirran teho 1 A jännitteellä 1 V .

Suuremmat tehoyksiköt ovat hektowatti 1 GW = 100 W ja kilowatti - 1 kW = 103 W

Sähköenergia lasketaan tavallisesti: wattitunteina (Wh) tai useina yksiköinä: hektowattitunteina (GWh) ja kilowattitunteina (kWh) 1 kilowattitunti = 3 600 000 joulea.