Práce a síla elektrického proudu
Elektrický proud procházející dráty funguje tak, že mění elektrickou energii na jakoukoli jinou energii: tepelnou, světelnou, mechanickou, chemickou atd. Další podrobnosti naleznete zde: Působení elektrického proudu
Je-li na spotřebič elektrické energie přivedeno napětí jednoho voltu, znamená to, že zdroj elektrické energie, přenášející jeden přívěsek elektřiny přes spotřebič, v něm spotřebuje jeden joul elektrické energie.
Elektrický proud tuto energii přeměňuje na jiný druh energie, a proto je zvykem říkat, že elektrický proud procházející spotřebičem skutečně pracuje... Množství této práce se rovná množství elektrické energie spotřebované zdrojem.
Výkon je hodnota charakterizující rychlost, při které přeměna energienebo rychlost, jakou se práce provádí.
Ve zdroji EMP pod vlivem chemických sil (v primárních článcích a bateriích) nebo elektromagnetických sil v elektrických generátorech dochází k oddělení nábojů.
Práce vykonávaná vnějšími silami ve zdroji, když se náboj pohybuje dovnitř nebo, jak se říká, "vyvíjí se" ve zdroji Elektrická energie, se nachází podle vzorce:
A = QE
Pokud je zdroj uzavřen na vnější okruh, pak se do něj neustále uvolňují náboje a vnější síly stále konají práci A = QE, nebo za předpokladu, že Q = It, A = EIt.
Z zákon zachování energie elektrická energie generovaná zdrojem EMP za stejnou dobu je "vynakládána" (tj. přeměněna) na jiné druhy energie v úsecích elektrického obvodu.
Část energie se spotřebuje ve vnější části:
A1 = UQ = UIt,
kde U je svorkové napětí zdroje, které se při uzavřeném vnějším obvodu již nerovná EMF.
Další část energie se „ztratí“ (přemění na teplo) uvnitř zdroje:
A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt
V posledním vzorci Uo — to je rozdíl mezi EMF a napětím na svorce zdroje, který se nazývá vnitřní úbytek napětí…
Uo = E – U,
kde
E = U + Uo
tj. Zdroj emf se rovná součtu svorkového napětí a vnitřního úbytku napětí.
Příklad. Rychlovarná konvice je připojena k síti 220 V. Je nutné určit energii spotřebovanou v konvici za 12 minut, pokud je proud v topném tělese konvice 2,5 A.
A = 220 · 2,5 · 60 = 396 000 J.
Hodnota charakterizující rychlost, s jakou se energie přeměňuje nebo rychlost, kterou se vykonává práce, se nazývá výkon (zápis P):
P = A/t
Síla elektrického proudu je jeho práce za jednotku času.
Hodnota charakterizující rychlost, jakou se mechanická nebo jiná energie přeměňuje na elektrickou energii ve zdroji, se nazývá výkon generátoru:
Pr = A/t = EIt/t = EI
Hodnota charakterizující rychlost přeměny elektrické energie ve vnějších částech obvodu na jiné typy energie, nazývané spotřební výkon:
P1 = A1 / t = UIt / t = UI
Výkon charakterizující neproduktivní spotřebu elektrické energie, například pro tepelné ztráty uvnitř generátoru, se nazývá ztrátový výkon:
Po = (A — A1) / t = UoIt / t = UoI
Podle zákona zachování energie je výkon generátoru roven součtu výkonů; uživatelé a ztráty:
Pr = P1 + Po
Jednotky práce a síly
Jednotku výkonu zjistíme ze vzorce P = A / t = j / s. Elektrický proud vyvine výkon v jednom wattu, pokud každou sekundu vykoná práci rovnající se jednomu joulu.
Jednotka měření výkonu j / s se nazývá watt (označení W), tzn. 1 W = 1 j/s.
Na druhou stranu z A = QE 1 J = 1 Kx l V, odkud 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, to znamená, že watt je výkon elektrického proudu v 1 A při napětí 1 V .
Větší jednotky výkonu jsou hektowatt 1 GW = 100 W a kilowatt — 1 kW = 103 W
Elektrická energie se obvykle počítá v: watthodinách (Wh) nebo více jednotkách: hektowatthodinách (GWh) a kilowatthodinách (kWh) 1 kilowatthodina = 3 600 000 joulů.