Treball i potència del corrent elèctric
El corrent elèctric que passa pels cables funciona convertint l'energia elèctrica en qualsevol altra energia: calor, llum, mecànica, química, etc. Per a més detalls consulteu aquí: Acció del corrent elèctric
Si s'aplica una tensió d'un volt al consumidor d'energia elèctrica, vol dir que la font d'energia elèctrica, transferint un penjoll d'electricitat a través del consumidor, consumeix un joule d'energia elèctrica.
El corrent elèctric converteix aquesta energia en un altre tipus d'energia i, per tant, s'acostuma a dir que el corrent elèctric que passa pel consumidor sí que funciona... La quantitat d'aquest treball és igual a la quantitat d'energia elèctrica que consumeix la font.
La potència és el valor que caracteritza la velocitat a la qual conversió d'energiao el ritme al qual es fa el treball.
A la font d'EMF sota la influència de forces químiques (en cèl·lules primàries i bateries) o forces electromagnètiques en generadors elèctrics, es produeix la separació de càrregues.
Treball realitzat per forces externes a la font quan la càrrega es mou o, com es diu, "desenvolupada" a la font Energia elèctrica, es troba amb la fórmula:
A = QE
Si la font està tancada a un circuit extern, aleshores s'hi alliberen càrregues contínuament i les forces externes encara fan feina A = QE, o donat que Q = It, A = EIt.
Des de llei de conservació de l'energia l'energia elèctrica generada per una font EMF durant el mateix temps es "gasta" (és a dir, es converteix) en altres tipus d'energia en les seccions del circuit elèctric.
Part de l'energia es gasta a la secció exterior:
A1 = UQ = UIt,
on U és la tensió terminal de la font, que amb el circuit extern tancat ja no és igual a la FEM.
Una altra part de l'energia es "perd" (transformada en calor) dins de la font:
A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt
En l'última fórmula, Uo: aquesta és la diferència entre la tensió del terminal de la font i la CEM, que s'anomena caiguda de tensió interna... Per tant,
Uo = E — U,
on
E = U + Uo
és a dir La fem de font és igual a la suma de la tensió terminal i la caiguda de tensió interna.
Un exemple. El bullidor elèctric està connectat a una xarxa de 220 volts. Cal determinar l'energia consumida a la tetera durant 12 minuts, si el corrent a l'element de calefacció de la tetera és de 2,5 A.
A =220 · 2,5 · 60 = 396000 J.
El valor que caracteritza la velocitat a la qual es converteix l'energia o la velocitat a la qual es fa el treball s'anomena potència (notació P):
P = A/t
La força d'un corrent elèctric és el seu treball per unitat de temps.
El valor que caracteritza la velocitat a la qual l'energia mecànica o d'un altre tipus es converteix en energia elèctrica en una font s'anomena potència del generador:
Pr = A / t = EIt / t = EI
El valor que caracteritza la velocitat a la qual es transforma l'energia elèctrica en seccions externes del circuit en altres tipus d'energia, anomenada potència del consumidor:
P1 = A1 / t = UIt / t = UI
La potència que caracteritza el consum no productiu d'energia elèctrica, per exemple per a les pèrdues de calor a l'interior del generador, s'anomena pèrdua de potència:
Po = (A — A1) / t = UoIt / t = UoI
Segons la llei de conservació de l'energia, la potència del generador és igual a la suma de les potències; usuaris i pèrdues:
Pr = P1 + Po
Unitats de treball i potència
La unitat de potència es troba a partir de la fórmula P = A / t = j / s. Un corrent elèctric desenvolupa potència en un watt si realitza un treball igual a un joule cada segon.
La unitat de mesura de la potència j/s s'anomena watt (designació W), és a dir. 1 W = 1 j/s.
D'altra banda, a partir de A = QE 1 J = 1 Kx l V, d'on 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, és a dir, el watt és la potència d'un corrent elèctric en 1 A a una tensió d'1 V .
Les unitats de potència més grans són l'hectowatt 1 GW = 100 W i el quilowatt — 1 kW = 103 W
L'energia elèctrica es calcula normalment en: watt-hora (Wh) o unitats múltiples: hectowatt-hora (GWh) i quilowatt-hora (kWh) 1 quilowatt-hora = 3.600.000 joules.