Energie a elektrická energie

Elektrická energie je potenciální práce, kterou může elektrický náboj vykonat v elektromagnetickém poli. Elektrickou energii lze na chvíli uchovat v kondenzátoru, v proudové cívce dokonce ve vibračním okruhu… A nakonec se elektrická energie může přeměnit na mechanickou nebo tepelnou energii, na energii výboje, záře atd.

Obecně, když se vysloví fráze "elektrická energie", může to být míněno nabití kondenzátoru nebo baterie, nebo můžete – počet kilowatthodin navinutých měřičem. V každém případě se vždy jedná o změření určitého množství již odvedené práce elektřinou, nebo té, která bude teprve provedena. Tak či onak je elektrická energie vždy energií elektrického náboje.

Pokud je elektrický náboj v klidu (nebo se pohybuje po ekvipotenciální trajektorii) umístěný v elektrickém poli, pak hovoříme o potenciální energii A, která závisí na výši Q poplatku (měřeno v coulombech) a z rozdílu potenciálu U v poli, mezi bodem, kde je náboj v počátečním okamžiku, a bodem, vůči němuž je energie daného náboje vypočítána.

Potenciální elektrická energie souvisí s polohou náboje v elektrickém poli. Například 1 coulomb náboje (6,24 kvintilionů elektronů) s rozdílem potenciálů (napětí) 12 voltů má energii 12 joulů. To znamená, že když se za těchto podmínek přesune všechen tento náboj z bodu s potenciálem 12 voltů do bodu s potenciálem 0 voltů, elektrické pole vykoná práci A rovnou 12 J. Když se náboj pohne, pak mluvíme o kinetické energii nositele náboje nebo energie elektrického proudu.

Když se náboj pohybuje působením elektrického pole z místa s vyšším potenciálem do nižšího potenciálu, elektrické pole funguje, potenciální energie náboje klesá a stává se energií magnetického pole pohybujícího se náboje a kinetická energie pohybujícího se náboje je nosičem náboje.

Pokud se např. nabité částice pohybují vlivem vnějších sil (např. EMF je generováno baterií) uvnitř wolframové spirály překonávají odpor látky spirály, interagují s atomy wolframu, srážejí se s nimi, otáčejí je, když se spirála zahřívá, uvolňuje se teplo a je vyzařováno světlo. Nabité částice při nárazu do hmoty spirály ztrácejí svou kinetickou energii, energie částic pohybujících se vlivem vnějších sil se nyní přeměňuje na tepelnou energii vibrací krystalové mřížky spirály a na energii elektromagnetického vlny světla.

Když mluvíme o elektrické energii, máme na mysli rychlost přeměny elektrické energie. Například konverzní poměr energie elektrárny při napájení 100wattovou žárovkou se rovná 100 J/s – 100 joulů energie za sekundu – má 100 wattů. Obvykle se pro zjištění výkonu násobí proud I a napětí U. To se děje proto, že proud I je množství náboje Q, které prošlo spotřebičem za čas t rovný jedné sekundě. Napětí — rozdíl je stejný potenciální rozdíl, který náboj překonal. Ukazuje se tedy, že výkon W = Q * U / t = Q * U / 1 = I * U.

Jmenovitý výkon napájecího zdroje je obvykle omezen napětím na jeho svorkách a proudem, který může napájecí zdroj dodat ve jmenovitém režimu. Uživatelský výkon je rychlost, kterou je elektřina spotřebovávána při jmenovitém napětí aplikovaném na terminály uživatele.

Energie a síla elektrického proudu Výukový program na filmovém pásu v továrně:

Energie a výkon elektrického proudu - 1964