Delo in moč električnega toka
Električni tok, ki teče skozi žice, deluje tako, da električno energijo spremeni v katero koli drugo energijo: toplotno, svetlobno, mehansko, kemično itd. Za več podrobnosti glejte tukaj: Delovanje električnega toka
Če na porabnik električne energije pripeljemo napetost enega volta, to pomeni, da vir električne energije, ki prenaša en odvod električne energije skozi porabnik, v njem porabi en joul električne energije.
Električni tok to energijo pretvori v drugo vrsto energije, zato je običajno reči, da električni tok, ki teče skozi porabnik, opravlja delo ... Količina tega dela je enaka količini električne energije, ki jo porabi vir.
Moč je vrednost, ki označuje hitrost, pri kateri pretvorbo energijeali hitrost opravljenega dela.
V izvoru EMF pod vplivom kemičnih sil (v primarnih celicah in baterijah) ali elektromagnetnih sil v električnih generatorjih pride do ločevanja nabojev.
Delo, ki ga opravijo zunanje sile v viru, ko se naboj premakne v ali, kot se reče, "razvije" v viru Električna energija, se najde po formuli:
A = QE
Če je vir zaprt za zunanji tokokrog, se naboji nenehno sproščajo vanj in zunanje sile še vedno opravljajo delo A = QE ali glede na to, da je Q = It, A = EIt.
Od zakon o ohranitvi energije električna energija, ki jo v istem času ustvari vir EMF, se "porabi" (tj. pretvori) v druge vrste energije v odsekih električnega tokokroga.
Del energije se porabi v zunanjem delu:
A1 = UQ = UIt,
kjer je U priključna napetost vira, ki pri zaprtem zunanjem tokokrogu ni več enaka EMF.
Drugi del energije se "izgubi" (pretvori v toploto) znotraj vira:
A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt
V zadnji formuli, Uo — to je razlika med EMF in napetostjo priključka vira, ki se imenuje notranji padec napetosti ... Torej,
Uo = E — U,
kje
E = U + Uo
tj. Izvorna emf je enaka vsoti napetosti na sponkah in notranjega padca napetosti.
Primer. Električni kotliček je priključen na 220 voltno omrežje. Določiti je treba energijo, porabljeno v kotličku za 12 minut, če je tok v grelnem elementu kotlička 2,5 A.
A = 220 · 2,5 · 60 = 396000 J.
Vrednost, ki označuje hitrost pretvorbe energije ali hitrost opravljenega dela, se imenuje moč (oznaka P):
P = A / t
Moč električnega toka je njegovo delo na enoto časa.
Vrednost, ki označuje hitrost, s katero se mehanska ali druga energija pretvori v električno energijo v viru, se imenuje moč generatorja:
Pr = A / t = EIt / t = EI
Vrednost, ki označuje hitrost pretvorbe električne energije v zunanjih odsekih tokokroga v druge vrste energije, imenovana potrošniška moč:
P1 = A1 / t = UIt / t = UI
Moč, ki označuje neproduktivno porabo električne energije, na primer za toplotne izgube v generatorju, se imenuje izguba moči:
Po = (A — A1) / t = UoIt / t = UoI
Po zakonu o ohranitvi energije je moč generatorja enaka vsoti moči; uporabniki in izgube:
Pr = P1 + Po
Enote za delo in moč
Enoto moči najdemo s formulo P = A / t = j / s Električni tok razvije moč v enem vatu, če vsako sekundo opravi delo, ki je enako enemu joulu.
Enota za merjenje moči j / s se imenuje vat (oznaka W), tj. 1 W = 1 j/s.
Po drugi strani pa iz A = QE 1 J = 1 Kx l V, od koder je 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, kar pomeni, da je vat moč električnega toka v 1 A pri napetosti 1 V .
Večji enoti moči sta hektovat 1 GW = 100 W in kilovat — 1 kW = 103 W
Električna energija se običajno izračuna v: vatnih urah (Wh) ali več enotah: hektovatnih urah (GWh) in kilovatnih urah (kWh).1 kilovatna ura = 3.600.000 joulov.