Рад и снага електричне струје
Електрична струја која пролази кроз жице функционише тако што електричну енергију претвара у било коју другу енергију: топлоту, светлост, механичку, хемијску итд. За више детаља погледајте овде: Дејство електричне струје
Ако се на потрошача електричне енергије примени напон од један волт, то значи да извор електричне енергије, преносећи један привезак електричне енергије кроз потрошач, у њему троши један џул електричне енергије.
Електрична струја ову енергију претвара у другу врсту енергије, те је стога уобичајено рећи да електрична струја која пролази кроз потрошача ради... Количина овог рада једнака је количини електричне енергије коју потроши извор.
Снага је вредност која карактерише брзину којом конверзија енергијеили брзину којом се рад обавља.
У извору ЕМФ под утицајем хемијских сила (у примарним ћелијама и батеријама) или електромагнетних сила у електричним генераторима долази до раздвајања наелектрисања.
Рад спољних сила у извору када се наелектрисање креће унутра или, како се каже, "развија" у извору Електрична енергија, налази се по формули:
А = КЕ
Ако је извор затворен за спољашње коло, онда се наелектрисања непрекидно ослобађају у њега и спољашње силе и даље врше рад А = КЕ, или с обзиром да је К = Ит, А = ЕИт.
Од закон одржања енергије електрична енергија коју генерише ЕМФ извор за исто време се „троши“ (тј. претвара) у друге врсте енергије у деловима електричног кола.
Део енергије се троши у спољашњем делу:
А1 = УК = УИт,
где је У напон на терминалу извора, који са затвореним спољним колом више није једнак ЕМФ.
Други део енергије се "губи" (трансформише се у топлоту) унутар извора:
А2 = А — А1 = (Е — У) Ит = УоИт
У последњој формули, Уо — ово је разлика између ЕМФ-а и напона на терминалу извора, која се назива унутрашњи пад напона… Дакле,
Уо = Е — У,
где
Е = У + Уо
тј. Изворна емф је једнака збиру напона на терминалу и унутрашњег пада напона.
Пример. Електрични чајник је прикључен на мрежу од 220 волти. Потребно је одредити енергију која се троши у котлићу за 12 минута, ако је струја у грејном елементу котла 2,5 А.
А =220 · 2,5 · 60 = 396000 Ј.
Вредност која карактерише брзину којом се енергија претвара или брзину којом се рад обавља назива се снага (ознака П):
П = А / т
Јачина електричне струје је њен рад у јединици времена.
Вредност која карактерише брзину којом се механичка или друга енергија претвара у електричну енергију у извору назива се снага генератора:
Пр = А / т = ЕИт / т = ЕИ
Вредност која карактерише брзину трансформације електричне енергије у спољним деловима кола у друге врсте енергије, која се назива потрошачка снага:
П1 = А1 / т = УИт / т = УИ
Снага која карактерише непродуктивну потрошњу електричне енергије, на пример за губитке топлоте унутар генератора, назива се губитком снаге:
По = (А — А1) / т = УоИт / т = УоИ
По закону одржања енергије снага генератора једнака је збиру снага; корисници и губици:
Пр = П1 + По
Јединице рада и снаге
Јединица за напајање се налази из формуле П = А / т = ј / сец. Електрична струја развија снагу у једном вату ако обавља рад једнак једном џулу сваке секунде.
Јединица мерења снаге ј/с назива се ват (ознака В), тј. 1 В = 1 ј/с.
С друге стране, из А = КЕ 1 Ј = 1 Кк л В, одакле је 1 В = (1В к 1К) / 1с1 = 1В к 1 А = 1 ВА, то јест, ват је снага електричне струје у 1 А при напону од 1 В.
Веће јединице снаге су хектоват 1 ГВ = 100 В и киловат — 1 кВ = 103 В
Електрична енергија се обично израчунава у: ват-часовима (Вх) или више јединица: хектоват-часовима (ГВх) и киловат-часовима (кВх).1 киловат-час = 3.600.000 џула.