Lavoro e potenza della corrente elettrica
La corrente elettrica che passa attraverso i fili funziona trasformando l'energia elettrica in qualsiasi altra energia: calore, luce, meccanica, chimica, ecc. Per maggiori dettagli vedi qui: Azione della corrente elettrica
Se al consumatore di energia elettrica viene applicata una tensione di un volt, significa che la fonte di energia elettrica, trasferendo un pendente di elettricità attraverso il consumatore, consuma un joule di energia elettrica in esso.
La corrente elettrica converte questa energia in un altro tipo di energia, quindi è consuetudine affermare che la corrente elettrica che passa attraverso il consumatore funziona davvero... La quantità di questo lavoro è uguale alla quantità di energia elettrica consumata dalla fonte.
La potenza è il valore che caratterizza la velocità alla quale conversione di energiao la velocità con cui il lavoro viene svolto.
Nella fonte di campi elettromagnetici sotto l'influenza di forze chimiche (nelle celle primarie e nelle batterie) o forze elettromagnetiche nei generatori elettrici, si verifica la separazione delle cariche.
Lavoro svolto da forze esterne nella sorgente quando la carica entra o, come si dice, "sviluppata" nella sorgente Energia elettrica, si trova con la formula:
A = QE
Se la sorgente è chiusa a un circuito esterno, le cariche vengono continuamente rilasciate al suo interno e le forze esterne continuano a svolgere il lavoro A = QE, o dato che Q = It, A = EIt.
Da legge di conservazione dell'energia l'energia elettrica generata da una sorgente EMF nello stesso tempo viene "spesa" (cioè convertita) in altri tipi di energia nelle sezioni del circuito elettrico.
Parte dell'energia viene spesa nella sezione esterna:
A1 = UQ = UIt,
dove U è la tensione del terminale sorgente, che con il circuito esterno chiuso non è più uguale all'EMF.
Un'altra parte dell'energia viene "persa" (trasformata in calore) all'interno della sorgente:
A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt
Nell'ultima formula, Uo — questa è la differenza tra l'EMF e la tensione del terminale sorgente, che è chiamata caduta di tensione interna... Pertanto,
Uo = E — U,
Dove
E = U + Uo
cioè. La fem della sorgente è uguale alla somma della tensione del terminale e della caduta di tensione interna.
Un esempio. Il bollitore elettrico è collegato a una rete da 220 volt. È necessario determinare l'energia consumata nel bollitore per 12 minuti, se la corrente nell'elemento riscaldante del bollitore è di 2,5 A.
LA =220 · 2,5 · 60 = 396000 J.
Il valore che caratterizza la velocità con cui l'energia viene convertita o la velocità con cui viene svolto il lavoro è chiamato potenza (notazione P):
P = A / t
La forza di una corrente elettrica è il suo lavoro per unità di tempo.
Il valore che caratterizza la velocità con cui l'energia meccanica o di altro tipo viene convertita in energia elettrica in una sorgente è chiamata potenza del generatore:
Pr = A / t = EIt / t = EI
Il valore che caratterizza la velocità con cui la trasformazione dell'energia elettrica nelle sezioni esterne del circuito in altri tipi di energia, chiamata potenza del consumatore:
P1 = A1 / t = UIt / t = UI
La potenza che caratterizza il consumo non produttivo di energia elettrica, ad esempio per le dispersioni termiche all'interno del generatore, si chiama potenza dissipata:
Po = (A — A1) / t = UoIt / t = UoI
Per la legge di conservazione dell'energia, la potenza del generatore è uguale alla somma delle potenze; utenti e perdite:
Pr = P1 + Po
Unità di lavoro e potenza
L'unità di potenza si ricava dalla formula P = A / t = j / sec Una corrente elettrica sviluppa potenza in un watt se compie un lavoro pari a un joule ogni secondo.
L'unità di misura della potenza j / s è chiamata watt (designazione W), ad es. 1 W = 1 j/s.
Invece da A = QE 1 J = 1 Kx l V, da cui 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, cioè il watt è la potenza di una corrente elettrica in 1 A con una tensione di 1 V .
Le unità di potenza maggiori sono l'ettowatt 1 GW = 100 W e il kilowatt — 1 kW = 103 W
L'energia elettrica è solitamente calcolata in: wattora (Wh) o più unità: ettowattora (GWh) e kilowattora (kWh) 1 kilowattora = 3.600.000 joule.