Работа, мощность и тепловое действие тока

Электрический ток не только переносит энергию, но и совершает работу, выделяет тепло и создаёт магнитные поля. Рассмотрим, как вычисляется работа и мощность электрического тока, а также изучим тепловое действие тока, которое лежит в основе работы многих электротехнических устройств.

Работа электрического тока

Работа электрического тока — это энергия, которую электрическое поле передаёт заряженным частицам для их перемещения в проводнике.

• Единица измерения: Джоуль (Дж).
• Обозначение: A.
• Формула:

  $$ A = U\cdot Q $$

  где:
  U — напряжение (В),
  Q — заряд (Кл).

Так как заряд Q=I⋅t , то работа тока может быть выражена через силу тока I и время t: $$ A = U\cdot I\cdot t $$

Пример: Если напряжение U=12В, ток I=2А, а время t=10с, то работа тока: $$ A = 12\cdot2\cdot10=240 Дж $$

Мощность электрического тока

Мощность электрического тока — это скорость выполнения работы или скорость передачи энергии.

• Единица измерения: Ватт (Вт).
• бозначение: P.
• Формула:

  $$ P = \frac{A}{t} = U\cdot I $$

  где:
  A — работа (Дж),
  t — время (с),
  U — напряжение (В),
  I — ток (А).

Если напряжение U=220В, а ток I=5А, то мощность:

$$ P = 220\cdot5=1100Вт $$

Тепловое действие тока (закон Джоуля-Ленца)

Тепловое действие тока — это явление выделения тепла при прохождении тока через проводник. Количество теплоты Q определяется законом Джоуля-Ленца.

$$ Q = I^2\cdot R\cdot t $$

где:
Q — количество теплоты (Дж),
I — сила тока (А),
R — сопротивление проводника (Ом),
t — время (с).

Если ток I=3А, сопротивление R=10 Ом, а время t=5с, то количество теплоты:

$$ Q = 3^2\cdot 10\cdot 5 = 450Дж $$

Залючение

• Работа тока характеризует энергию, переданную электрическим полем заряженным частицам.
• Мощность тока показывает скорость передачи энергии.
• Тепловое действие тока описывает выделение тепла в проводнике и используется в нагревательных приборах.