Работа и мощность электрического тока

Опубликовано 13.02.2010 Ведущий Евгений Глазков

Для переноса зарядов в замкнутой цепи источник электрической энергии затрачивает энергию, равную произведению ЭДС источника на количество электричества, перенесенного через эту цепь.
Однако не вся эта энергия является полезной, т. е. не вся работа, произведенная источником энергии, предается приемнику энергии, так как часть ее расходуется на преодоление внутреннего сопротивления источника и проводов.
Таким образом, источник энергии производит полезную работу, равную произведению напряжения на количество электричества.
Где U - напряжение на зажимах приемника, Q- количество электричества, равное произведению силы тока в цепи на время прохождения.
Однако ни одна из указанных формул не определяет размеров генератора электрической энергии, от которого получена эта работа, так как и большой и малый генераторы могут дать одинаковую работу, но в различные промежутки времени. Поэтому размеры генератора определяются не выполненной работой, а его мощностью.
Мощностью называется работа, производимая (или потребляемая) в одну секунду.
Мощность выражается следующими формулами:
Работа выражается в ньютон-метрах или в ватт-секундах, т. е. в джоулях, а мощность - в ваттах.
Из формулы мощности следует, что при очень малом внешнем сопротивлении r сила тока в цепи велика, а напряжение на зажимах генератора при этом мало. При сопротивлении внешней цепи r, равном нулю, напряжение на зажимах генератора U также равно нулю. Следовательно, и мощность Р, отдаваемая во внешнюю цепь, равна нулю.
При очень большом внешнем сопротивлении (когда внешняя цепь разомкнута, сопротивление ее составляет бесконечно большую величину) сила тока в цепи равна нулю. Мощность, отдаваемая во внешнюю цепь, и в этом случае равна нулю.
Таким образом, с увеличением сопротивления внешней цепи мощность сначала возрастает от нуля до какой-то наибольшей (максимальной) величины, а затем убывает до нуля.