Курс лекции и примеры решения задач по электротехнике и электронике

Контрольная
Типовой

Курсовая

Практикум
Карта

Электрическая энергия и электрическая мощность

Электрическая энергия

Рис. 1.13

Изобразим схему простейшей электрической цепи, состоящей из источника ЭДС с внутренним сопротивлением  и приемника с сопротивлением  (рис. 1.13).

Из закона Ома (1.9)

.

Учитывая, что , запишем

. (1.13)

Умножим левую и правую части уравнения на

,  (1.14)

где  – работа (энергия) источника.

Так как , то  (1.15) 

где  – энергия, передаваемая потребителю;  – энергия, расходуемая на потери во внутреннем сопротивлении источника.

Следует отметить, что работа и энергия – понятия равноценные. Энергия – способность источника совершать работу. Чтобы измерить энергию источника, надо измерить работу, которую он совершает, расходуя эту энергию.

Размерность энергии  В·А·с = Дж.

На практике за единицу энергии принимают 1 кВт·ч = 3600000 Дж.

Электрическая мощность

Электрическая мощность – это физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии

 (1.16)

Размерность мощности – ватт (вт). 1 вт – мощность, при которой за одну секунду совершается работа в один джоуль.

Мощность, отдаваемая (полезная) источником энергии потребителю (приемнику)

 (1.17)

Потери мощности во внутреннем сопротивлении

.  (1.18)

При работе источника на нагрузку в виде сопротивления преобразование электрической энергии в электрическую мощность выражают с помощью закона Джоуля-Ленца. Мощность, выделяемая (или потребляемая) в сопротивлении R:

.

КПД источника энергии

Отношение мощности приемника (полезной мощности)  к мощности источника энергии   называется его коэффициентом полезного действия (КПД):

  (1.19)

Из последней формулы видно, что чем меньше внутреннее сопротивление , тем выше КПД источника. Определим, при каком условии источник энергии развивает полезную максимальную мощность. Преобразуем формулу (1.17), учитывая (1.9)

.  (1.20)

Исследуем уравнение (1.20) на максимум

  (1.21)

отсюда .

Тогда формула (1.20) приобретает вид

.  (1.22)

Таким образом, источник ЭДС развивает максимальную полезную мощность, когда внешнее сопротивление равно внутреннему сопротивлению источника.

Однако такой режим является невыгодным, так как в этом случае 50 % энергии теряется во внутреннем сопротивлении источника

(1.23)

Режим цепи, при котором внешнее сопротивление цепи равно внутреннему сопротивлению источника энергии, называется режимом согласованной нагрузки. Такой режим используется в телемеханике, электросвязи и автоматике, где передаются малые мощности. Мощные источники, как правило, работают на приемник сопротивлением  = (10...20) , обеспечивая максимальный КПД (более 95 %).

Прием - некоторая из услуг, которые устраивают шаловливые кискиБийска http://biysk.prostitutki.black/priem/, приезжайте к нам и презентуйте себе красотку, которая осуществит для вас всё, что вы захотите.

На главную страницу: Лабораторные по электротехнике