Робота та потужність струму
Кожен з нас вдома має лічильник, за свідченнями якого ми щомісячно платимо за електрику. Ми оплачуємо якусь кількість кіловат-годин. Що ж таке цей кіловат-годинник? За що ми платимо? Розберемося :)
Ми використовуємо електроенергію з певними цілями. Електричний струм виконує якусь роботу, тому функціонують наші електроприлади. Що ж таке – робота електричного струму? Відомо, що робота струму по переміщенню електричного заряду на деякому відрізку ланцюга дорівнює чисельному напрузі на цій ділянці. Якщо ж заряд відрізнятиметься, наприклад, у велику сторону, то й робота, відповідно, буде виконана велика.
Робота струму на ділянці ланцюга: формула
Отже, ми приходимо до того, що робота струму дорівнює добутку напруги на ділянці електричного кола на величину заряду. А заряд, як відомо, можна знайти твором сили струму на час проходження струму. Отже, отримуємо формулу для визначення роботи струму:
A = Uq, q = It, отримуємо A = UIt;
де A – робота, U – напруга, I – сила струму, q – заряд, t – час.
Вимірюється робота струму у джоулях (1 Дж). 1 Дж = 1 В * 1 А * 1 с. Тобто, щоб виміряти роботу, яку здійснив струм, нам потрібні три прилади: амперметр, вольтметр і годинник. Лічильники електроенергії, які стоять у квартирах, ніби поєднують у собі всі ці перераховані вище прилади в одному. Вони вимірюють роботу, виконану струмом. Робота струму в нашій квартирі - це енергія, яку він витратив на всіх приладах, що включені в мережу квартири. Це є те, за що ми платимо. Однак, ми платимо не за джоулі, а за кіловат-годинник. Звідки з'являються ці одиниці?
Потужність електричного струму
Щоб розібратися зцим питанням треба розглянути ще одне поняття - потужність електричного струму. Потужність струму – це робота струму, досконала за одиницю часу. Тобто потужність можна знайти, розділивши роботу на якийсь час. А робота, як ми вже знаємо – це витвір сили струму на напругу та тимчасово. Таким чином, час скоротиться, і ми отримаємо добуток сили струму на напругу. Для потужності струму формула матиме такий вигляд:
P=A/t , A=UIt , отримуємо P=UIt/t , тобто P=UI ;
де P – потужність струму. Потужність вимірюється у ватах (1 Вт). Застосовують кратні величини – кіловати, мегавати.
Робота та потужність електричного струму пов'язані найтіснішим чином. Практично, робота – це потужність струму у кожен час, взята за певний проміжок часу. Саме тому лічильники у квартирах вимірюють роботу струму не в джоулях, а в кіловат-годинах. Просто величина потужності в 1 ват – це дуже невелика потужність, і якби ми платили за ват-в-секунду, ми оплачували б десятки і сотні тисяч таких одиниць. Для спрощення розрахунків і прийняли одиницю «кіловат-година».