Мощность и работа тока

На нагрев нити накала электрической или электронной лампы, электро­паяльника, электроплитки или иного прибора затрачивается некоторое коли­чество электроэнергии. Эта энергия, отдаваемая источником тока (или получае­мая от него нагрузкой) в течение 1 с, называется мощностью тока. За единицу мощности тока принят ватт (Вт). Ватт — это мощность, которую развивает постоянный ток 1 А при напряжении 1 В. В формулах мощность тока обозначают латинской буквой Р (читается «пэ»). Электрическую мощ­ность в ваттах получают умножением напряжения в вольтах на ток в ам­перах, т. е.

Р= UI.

Если, например, источник постоянного тока напряжением 4,5 В создает в цепи ток 0,1 А, то мощность тока будет: Р = UI= 4,5 0,1 = 0,45 Вт. Поль­зуясь этой формулой, можно, например, подсчитать мощность, потребляемую лампочкой плоского карманного фонаря, если умножить 3,5 В на 0,28 А. По­лучим около 1 Вт.

Изменив эту формулу так: I = P/U, можно узнать ток, протекающий через электрический прибор, если известны потребляемая им мощность и подводи­мое к нему напряжение. Каков, например, ток, идущий через электрический паяльник, если известно, что при напряжении 220 В он потребляет мощность 40 Вт?  

I= P/U = 40/220 = 0,18 А.

Если известны ток и сопротивление цепи, но неизвестно напряжение, мощ­ность можно подсчитать по такой формуле:

Р = I2R.

Когда же известны напряжение, действующее в цепи, и сопротивление этой цепи, то для подсчета мощности используют такую формулу: Р= U2/R.

Ватт — сравнительно небольшая единица мощности. Когда приходится иметь дело с электрическими устройствами, приборами или машинами, потреб­ляющими токи в десятки, сотни ампер, используют единицу мощности ки­ловатт (пишут кВт), равную 1000 Вт. Мощности электродвигателей заводских станков, например, могут быть от нескольких единиц до десятков киловатт.

Количественный расход электроэнергии оценивают ватт-секундами, т. е. умножением мощности, потребляемой прибором, на время его работы в секундах. Если, например, лампочка плоского электрического фонарика (ее мощность, как ты уже знаешь, около 1 Вт) горела 25 с, значит, расход энер­гии составил 25 ватт-секунд. Однако ватт-секунда — величина очень малая. Поэ­тому на практике используют более крупные единицы расхода электроэнергии: ватт-час, гектоватт-час и киловатт-час.

Чтобы расход энергии был выражен в ватт-часах или киловатт-часах, нужно соответственно мощность в ваттах или киловаттах умножить на время в часах. Если, например, прибор потребляет мощность 0,5 кВт в течение 2 ч, то расход энергии составит 0,5-2= 1 кВт-ч; 1 кВт-ч энергии будет также израсходован, если в цепи будет идти ток мощностью 2 кВт в течение полу­часа, 4 кВт в течение четверти часа и т. д. Электрический счетчик, установлен­ный в доме или квартире, где ты живешь, учитывает расход электроэнергии в киловатт-часах. Умножив показания счетчика на стоимость 1 кВт • ч (4 коп.), ты узнаешь, на какую сумму израсходовано энергии за неделю, месяц.

При работе с гальваническими элементами или батареями говорят об их электрической емкости в ампер-часах, которая выражается произведе­нием величины разрядного тока на длительность работы в часах. Начальная емкость батареи 3336л, например, 0,5 А • ч. Подсчитай: сколько времени будет батарея непрерывно работать, если разряжать ее током 0,28 А (ток лампочки фонаря)? Примерно один и три четверти часа. Если же эту батарею разря­жать более интенсивно, например током 0,5 А, она будет работать меньше одного часа. Таким образом, зная емкость гальванического элемента или батареи и токи, потребляемые их нагрузками, можно подсчитать время, в течение которого будут работать эти источники тока.

Начальная емкость, а также рекомендуемый разрядный ток или сопротив­ление внешней цепи, определяющее разрядный ток элемента или батареи, обычно указывают на их этикетках.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель