При этом напряжение цепи равно ЭДС источника питания
Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца
При замыкании электрической цепи возникает электрический ток и расходуется электрическая энергия. При этом источник питания затрачивает энергию на перемещение зарядов по цепи, т.е. совершает работу. Единица измерения энергии (работы) – Джоуль (Дж). Энергия, затраченная источником, определяется по формуле:
где E – электродвижущая сила источника, I – сила тока, t – время.
Поскольку, как следует из закона Ома для замкнутой цепи, э.д.с. можно представить в виде:
где U – напряжение потребителя, U0 – падение напряжения на источнике питания, выражение для энергии источника можно представить в виде:
Где W – энергия потребителя, W0 – потери энергии внутри источника питания.
Величина, представляющая собой скорость преобразования энергии (совершения работы), называется мощностью и выражается формулой:
Где W- энергия, t – время. Единица измерения мощности – Ватт (1Вт=1Дж/1с).
Мощность источника питания можно определить по формуле:
Мощность потребителя:
Мощность потерь:
В замкнутой цепи мощности источника, потребителя и потерь связаны выражением:
Отношение мощности потребителя (полезной мощности) к мощности источника питания называется электрическим коэффициентом полезного действия (КПД) и выражается формулой:
При прохождении электрического тока через сопротивление R свободные электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки вещества. При этом кинетическая энергия электронов передается ионам, что приводит к увеличению их амплитуды колебаний, а, следовательно, к нагреванию проводника. При этом выделяется определенное количество теплоты, которое определяется законом Джоуля-Ленца: количество теплоты, выделяемой при прохождении тока в проводнике, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. Математически закон Джоуля-Ленца выражается формулой:
|
|
|
где Q – количество теплоты, I- сила тока, R – сопротивление, t – время.
Режимы работы электрической цепи
Понятие режима работы. Элементы электрической цепи могут работать при различных значениях подаваемых на них ЭДС, протекающих в них токов создаваемых на них падений напряжения, т.е. в различных режимах.
Режим электрической цепи - совокупность режимов работы отдельных ее элементов. Среди бесчисленного множества возможных режимов наиболее характерными являются следующие режимы работы электротехнических устройств:
− номинальный;
− режим холостого хода;
− режим короткого замыкания;
|
|
|
− режим согласованной нагрузки.
Рассмотрим электрическую цепь с регулируемой нагрузкой. Величина тока в цепи определяется переменным сопротивлением приемника Rн при изменении Rн от бесконечности до нуля.
1. Номинальный режим работы будет при номинальном значении сопротивления приемника (при Rн = Rном).
|
Номинальный режим – это основной режим, на который рассчитана электрическая цепь заводом-изготовителем по условиям длительной гарантированной работы.
Номинальному режиму работы соответствует номинальные данные:
− номинальное напряжения Uном;
− номинальная мощность Pном;
− номинальный ток Iноми др.
Ток, соответствующий значению Uвых = Uном, называется номинальным током. Он соответствует паспортному режиму работы источника (например, аккумулятора).
Номинальные данные указываются в паспорте приемника и источника электроэнергии.
2. Режим холостого хода – это режим работы в отсутствие нагрузки.
|
В режиме холостого хода электрическая цепь разомкнута,
Rн= ∞, при этом ток цепи, согласно закону Ома
При этом напряжение цепи равно ЭДС источника питания
U = E.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!