Moc i Praca prądu elektrycznego

Załóżmy, że na zaciskach rezystora, przez który płynie prąd I, występuje róż­nica potencjałów (napięcie) U. Przy przepływie prądu I przez przekrój po­przeczny przewodnika w czasie t prze­mieści się ładunek

Q = I·t (2.15)

Energia zużytkowana na przemieszcze­nie tego ładunku

W = U·Q = U·I·t (2.16)

Energia ta wydziela się na rezystorze w postaci ciepła. Jednostką energii jest 1 dżul ( 1 J). Napiszmy równanie jedno­stek, odpowiadające równaniu wielko­ści (2.16)

[W] = [U]·[I]·[t] = V·A·s = W·s = J.

Korzystając z prawa Ohma w postaci (U=R·I) otrzymamy

W = R·I² ·t (2.17)

a w postaci (I=G·U)

U² · t

W = G·U² ·t = (2.18)

R

Równanie (2.17) wyraża praw o Joule'a-Lenza (1842), zgodnie z którym energia

elektryczna przekształcana na rezystan­cji w ciepło, jest wprost proporcjonalna do kwadratu prądu I, rezystancji prze­wodnika R i czasu t.

Stosunek energii prądu elektrycznego do czasu nazywamy mocą elektryczną i oznaczamy przez P,

W P = t = UI (2.19)

Jednostką mocy jest 1 wat (1 W = 1 J/1 s). Jednostka energii elektrycznej - dżul

jest więc iloczynem dwóch jednostek: wata i sekundy.

Jak wynika ze wzoru (2.19) moc elektryczna jest równa iloczynowi napięcia i prądu.

Jeżeli do wzoru (2.19) podstawimy ener­gię wzory (2.17) i (2.18), to otrzymamy

oraz

P = R·I² (2.20)

oraz

U²

P = G·U² = (2.21)

R

W obliczeniach układów elektrycznych stosuje się zarówno wzór (2.19) jak i wzory (2.20) i (2.21 ).

Zjawisko przekształcania energii elek­trycznej w energię cieplną znajduje sze­rokie zastosowanie w praktyce. Opiera się na nim budowa większości przemys­łowych i komunalnych urządzeń grzej­nych.

---