Trabalho e potência da corrente elétrica

A corrente elétrica que passa pelos fios funciona transformando a energia elétrica em qualquer outra energia: calor, luz, mecânica, química, etc. Para mais detalhes veja aqui: Ação da corrente elétrica

Se uma tensão de um volt for aplicada ao consumidor de energia elétrica, isso significa que a fonte de energia elétrica, transferindo um pingente de eletricidade através do consumidor, consome um joule de energia elétrica nele.

A corrente elétrica converte essa energia em outro tipo de energia, por isso costuma-se dizer que a corrente elétrica que passa pelo consumidor realiza trabalho... A quantidade desse trabalho é igual à quantidade de energia elétrica consumida pela fonte.

Potência é o valor que caracteriza a velocidade na qual conversão de energiaou a taxa na qual o trabalho é feito.

Na fonte de EMF sob a influência de forças químicas (em células primárias e baterias) ou forças eletromagnéticas em geradores elétricos, ocorre a separação de cargas.

Trabalho realizado por forças externas na fonte quando a carga se move para dentro ou, como se diz, "desenvolvida" na fonte Energia elétrica, é encontrado pela fórmula:

A = QE

Se a fonte estiver fechada para um circuito externo, então as cargas estão sendo continuamente liberadas nela e as forças externas ainda estão realizando trabalho A = QE, ou dado que Q = It, A = EIt.

De lei da conservação da energia a energia elétrica gerada por uma fonte EMF durante o mesmo tempo é "gasta" (ou seja, convertida) em outros tipos de energia nas seções do circuito elétrico.

Parte da energia é gasta na seção externa:

A1 = UQ = UIt,

onde U é a tensão terminal da fonte, que com o circuito externo fechado não é mais igual à EMF.

Outra parte da energia é "perdida" (transformada em calor) dentro da fonte:

A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt

Na última fórmula, Uo - esta é a diferença entre o EMF e a tensão do terminal da fonte, que é chamada de queda de tensão interna... Portanto,

Uo = E — U,

onde

E = U + Uo

ou seja A fem da fonte é igual à soma da tensão terminal e a queda de tensão interna.

Um exemplo. A chaleira elétrica está conectada a uma rede de 220 volts. É necessário determinar a energia consumida na chaleira por 12 minutos, se a corrente no elemento de aquecimento da chaleira for de 2,5 A.

A = 220 · 2,5 · 60 = 396000 J.

O valor que caracteriza a taxa na qual a energia é convertida ou a taxa na qual o trabalho é realizado é chamado de potência (notação P):

P = A/t

A força de uma corrente elétrica é seu trabalho por unidade de tempo.

O valor que caracteriza a taxa na qual a energia mecânica ou outra é convertida em energia elétrica em uma fonte é chamada de potência do gerador:

Pr = A / t = EIt / t = EI

O valor que caracteriza a taxa na qual a transformação de energia elétrica em seções externas do circuito em outros tipos de energia, chamada de energia do consumidor:

P1 = A1 / t = UIt / t = IU

A potência que caracteriza o consumo não produtivo de energia elétrica, por exemplo para perdas de calor dentro do gerador, é chamada de potência perdida:

Po = (A — A1) / t = UoIt / t = UoI

De acordo com a lei de conservação de energia, a potência do gerador é igual à soma das potências; usuários e perdas:

Pr = P1 + Po

Unidades de trabalho e potência

A unidade de potência é encontrada a partir da fórmula P = A / t = j / s Uma corrente elétrica desenvolve potência em um watt se realiza um trabalho igual a um joule a cada segundo.

A unidade de medida de potência j / s é chamada watt (designação W), ou seja. 1 W = 1 j / s.

Por outro lado, de A = QE 1 J = 1 Kx l V, onde 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, ou seja, o watt é a potência de uma corrente elétrica em 1 A a uma tensão de 1 V .

As maiores unidades de potência são o hectowatt 1 GW = 100 W e o quilowatt - 1 kW = 103 W

A energia elétrica geralmente é calculada em: watt-hora (Wh) ou unidades múltiplas: hectowatt-hora (GWh) e quilowatt-hora (kWh) 1 quilowatt-hora = 3.600.000 joules.