Energia és erő
2. Energia és villamos energia
2.1. Az elektromos terheléshez szolgáltatott energia
Tekintsünk egy q elektromos töltést, amelyet egy egyenletes E modulusú elektromos mező mozgásba hoz. Amikor a töltés elmozdul egy d távolsággal, akkor az F = qE elektromos erő működik ΔW = qE.d. Az A kezdőpont és a B végpont között a terhelés potenciálkülönbségen ment keresztül, vagy elektromos feszültség (V B - V A) = U = E.d .
Tehát az U elektromos feszültségnek kitett q terhelés ΔW = q.U energiát kap
ΔW-t Joule-ban (J), q-ban Coulomb-ban (C) és U-ban (V) fejezzük ki.
Vegyük most figyelembe a Q terhelések egy csoportját, amelynek átlagos sebessége irányban, irányban és normában azonos. Ez a terhelési csoport a egyenáram amelynek I intenzitása kielégíti a Q = I.Δt összefüggést, ahol Δt megfelel az elmozdulás időtartamának.
A Q = I.Δt helyettesítésével a ΔW = Q.U összefüggésben azt kapjuk:
az U egyenfeszültségnek kitett és I egyenárammal keresztezett dipólus által kapott energiát megadó összefüggés:
ΔW = U.I.Δt
A ΔW-t Joule-ban (J), U-ban (V), I-t amperben (A) és Δt-t másodperc (ek) ben fejezzük ki.
Gyakorlat: Egy 12 V-os akkumulátor 10 A-es áramot von be egy órán át egy elektromos vevőbe. Számítsa ki az akkumulátor belső energiaváltozását.
2.2. Elektromos energia
Folyamatos üzemben a dipól által elnyelt P elektromos teljesítmény ellenőrzi a P = ΔW/Δt összefüggést, a következő összefüggésre következtetünk:
Az U egyenfeszültségnek kitett és I egyenárammal keresztezett dipólus elektromos teljesítménye:
P = U.I
P W-ban van kifejezve (W), U voltban (V) én pedig Amperében (NÁL NÉL).
Megjegyzés: Ez az összefüggés csak folyamatos üzemi körülmények között érvényes, azonban a változó sebességű p (t) teljesítmény pillanatnyi értékére érvényes.
2.3. A kondenzátor által tárolt energia
Határozzuk meg a töltött kondenzátorban tárolt energiát.
Ehhez az I C = cte állandó áramnál feltöltött kondenzátort veszünk figyelembe. Egy gyakorlati munkamenet során láttuk, hogy az kondenzátor kapcsain az u C feszültség az idővel arányosan növekszik, ugyanez vonatkozik a kondenzátor által elnyelt p C teljesítményre is, mert p C = u C. A teljesítményváltozásokat az idő függvényében kapjuk meg a 2. ábra grafikonján.