ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.06.2024
Просмотров: 78
Скачиваний: 0
РАБОТА И МОЩНОСТЬ ТОКА
Электрический ток способен совершать работу, т. е. по закону сохранения энергии энергия электри ческого тока может превращаться в другой вид энер гии (механическую, тепловую, световую и др.). Коли чество работы, совершаемой током за 1 секунду, на
зывается |
м о щ н о с т ь ю и обозначается |
буквой Р. |
||||||||
Единицей |
мощности является |
в а т т (Вт). |
|
|||||||
За |
ватт |
принята |
мощность |
электрического тока |
||||||
силой |
в 1 |
ампер |
при |
напряжении, равном |
1 вольту, |
|||||
т. е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P = I-U-, |
1 Bm= 1 А-1 В. |
|
|||||
Так |
как |
по |
закону |
Ома |
U= I-R, |
то |
мощность |
|||
Р = 1•/• R = I 2R. |
В том |
случае, когда известны сопро |
||||||||
тивление |
цепи |
и |
напряжение, |
можно |
пользоваться |
формулой, которая получается, если в исходной фор муле P —I-U вместо значения тока подставить его
выражение/ = -jj-; тогда
Р R '
Для определения работы электрического тока (Л), произведенной в течение определенного времени, не обходимо мощность в ваттах умножить на затрачен ное время в секундах:
A = P-t.
Работа тока характеризует расход электрической энергии. Единицей работы является в а т т - с е к у н д а
(Вт • сек). Если |
время выражено в часах, то работа |
получается в в а т т - ч а с а х (Вт-ч). |
|
Измеряют работу электрического тока с помощью |
|
специальных |
приборов — счетчиков электрической |
энергии.
Тепловое действие тока основано на том, что при прохождении по проводнику электрического тока элек троны сталкиваются с хаотически движущимися мо лекулами проводника и усиливают их движение, а это приводит к нагреву проводника, т. е. к выделению
15
тепла. Количество тепла измеряют к а л о р и я м и или д ж о у л я м и (кал или Док). Одна калория равна ко личеству тепла, которое необходимо для нагрева 1 г воды на 1° С.
По закону Джоуля — Ленца количество тепла, вы деляемого проводником, равно произведению силы тока в квадрате на сопротивление и время:
Q — l 2-R-t,
где Q — количество тепла, кал или Дж\ I — сила тока, А\
t — время, сек\
R — сопротивление, Ом.
На тепловом действии тока основана работа элек тронагревательных приборов и плавких предохрани телей в радиоаппаратуре.
Предохранитель, включенный в цепь, плавится при любом увеличении тока, благодаря этому электриче ская цепь автоматически размыкается, предотвращая порчу радиоаппаратуры.
В электрических цепях радиоустройств при по вреждении' изоляции могут возникнуть замыкания проводов, и приемники электрической энергии оказы ваются замкнутыми накоротко. При этом наблю дается значительное увеличение плотности тока и резкое повышение температуры, от которой не только может воспламениться изоляция проводов, но и рас плавиться провод.
Тепловое действие тока используется для размы кания поврежденной цепи в одном из автоматических устройств, широко применяемых на практике. Это устройство называется плавким предохранителем. Вследствие весьма малого сечения плотность тока в плавкой вставке значительно превышает плотность тока в проводнике, и уже при нормальном токе тем пература плавкой вставки оказывается значительно выше температуры провода. Поэтому даже при не большом увеличении тока в электрической цепи вставка плавится и цепь размыкается.
Для того чтобы предохранитель неограниченное время выдерживал рабочий ток в цепи и вместе с тем перегорал при увеличении тока, каждую плавкую вставку изготовляют на определенный номинальный
16
ток. По номинальному току предохранитель выби рают с соблюдением следующего условия:
с
где / н — номинальный ток предохранителя; / р — максимальный рабочий ток в цепи.
Естественно, что предохранитель, способный за щищать цепь от перегрузки ее током, будет защи щать эту цепь и в случаях коротких замыканий.
МАГНЕТИЗМ И ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
У неподвижного заряда есть только электрическое поле, и он взаимодействует лишь с электрическим по- . лем, которое приводит его в движение. Движущийся заряд (электрический ток) создает магнитное поле,
окружающее |
провод |
|
|||
ник с током. Силовые |
|
||||
линии |
вокруг |
провод |
|
||
ника представляют |
со |
|
|||
бой концентрические ок |
|
||||
ружности, которые рас |
|
||||
положены в плоскости, |
|
||||
■перпендикулярной |
к |
|
|||
проводнику. Направле |
|
||||
ние магнитных сило |
|
||||
вых линий определяет |
|
||||
ся по правилу буравчи |
Рис. 5. Правило буравчика: если |
||||
ка (рис. |
5). Если смот |
||||
реть вслед движущему |
ввинчивать буравчик по направле |
||||
нию тока, то его рукоятка будет |
|||||
ся электрону, то нап |
вращаться по направлению магнит |
||||
равление |
магнитных |
ных силовых линий; кружочек с |
|||
силовых |
линий |
будет |
плюсом показывает направление то |
||
против |
часовой |
стрел |
ка от вас, а с точкой — к вам |
||
|
ки. Движущийся поло жительный заряд создает магнитное поле обратной
направленности. Таким образом, положительные и от рицательные электрические заряды должны двигаться в противоположную сторону, чтобы возбудить магнит ное поле одинаковой направленности.
Если проводник, по которому течет ток, намотать на катушку, то магнитное поле катушки окажется ■значительно сильнее, чем поле прямого проводника.
Гео. публичная паучка»- тэхничэ ■,
библиотека ССс
Экзем пляр
ЧИТА П^илгл *->в
Величина магнитного поля катушки определяется произведением тока на число витков (ампер-витка ми). Магнитное поле катушки можно значительно увеличить, вставив внутрь ее стальной стержень. При этом магнитное поле сердечника оказывается в сотни и тысячи раз сильнее, чем собственное поле катушки.
Катушка с током и сердечником из стали назы вается электромагнитом. Он широко применяется в микрофонах, громкоговорителях, специальных ра диолампах-магнетронах и т. д. Если между полюсами постоянного магнита поместить проводник с током,
то проводник будет выталкивать
|
ся из магнитного поля. Это явле |
||
|
ние используется в электродина |
||
|
мических громкоговорителях, из |
||
|
мерительных приборах и т. д. |
||
|
Если по проводнику, находя |
||
|
щемуся в магнитном поле, пропу |
||
|
стить электрический ток, то про |
||
|
водник придет в движение. Ока |
||
|
зывается, |
можно |
получить и |
Рис. 6. Принцип вза обратный эффект. |
При движении |
||
имной индукции |
проводника |
в магнитном поле в |
|
|
нем возникает электрический ток. Возбуждение электрического тока в проводнике назы вается э л е к т р о м а г н и т н о й и н д у к ц и е й , а ток — и н д у к ц и р о в а н н ы м . На концах проводника, движущегося в магнитном поле, возникает Э Д С ин дукции. Но не только при пересечении магнитных си ловых линий в проводнике возникает индукцированный ток.
Как показывает опыт, индукцированный электри ческий ток возникает всегда при изменениях вели чины магнитного поля, в котором находится провод ник, по какой бы причине ни происходило это изме нение. Например, при замыкании и размыкании ключа К, находящегося в цепи I (рис. 6), отклоняется стрелка прибора, включенного в цепь II, которая имеет индуктивную связь с цепью I. Причиной появ ления тока является изменение величины магнитного поля, пересекающего витки катушек.
Явление возникновения ЭДС индукции водной ка тушке при изменении силы тока во второй (индук
18
тивно связанной) катушке называется в з а и м н о й и н д у к ц и е й . В основе работы трансформаторов ле жит принцип взаимной индукции.
Если через катушку проходит ток, величина кото рого по каким-либо причинам изменяется, то будет изменяться и магнитное поле, создаваемое этой ка тушкой, а при изменении магнитного поля в провод нике должны индукцироваться ЭДС и ток. На пер вый взгляд это звучит не
сколько странно: ток, иду |
|
|
|||||
щий через проводник, рож |
|
|
|||||
дает в |
проводнике |
новый |
|
|
|||
ток! Однако это действи |
|
|
|||||
тельно так, только при этом |
|
|
|||||
надо помнить, |
что Э Д С |
бу |
|
|
|||
дет возникать лишь при из |
|
|
|||||
менении |
магнитного |
поля |
|
|
|||
проводника, т; е. при изме |
|
|
|||||
нении величины тока, иду |
|
|
|||||
щего через проводник. |
Э Д С |
|
|
||||
такого |
рода |
называется |
|
|
|||
Э Д С |
с а м о и н д у к ц и и. |
|
|
||||
Причем |
направление |
Э Д С |
|
|
|||
самоиндукции |
всегда |
|
та |
Рис. 7. |
Простейший генера |
||
ково, |
что |
действие |
ее |
||||
противоположно |
вызвав |
тор |
переменного тока |
||||
|
|
шей ее причине.
Величина ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения тока в цепи и от формы катушки. Чем больше скорость изменения тока, а также чем больше диаметр и число витков катушки, тем больше ЭДС самоиндукции (индуктивность). Индуктивность ка тушки повышается при внесении в нее сердечника из ферромагнитного материала.
Обозначается индуктивность буквой L, измеряется она в г е н р и (Г). За 1 генри принята индуктивность такой катушки, в которой при скорости изменения тока 1 А/сек ЭДС самоиндукции равна 1 В. В радио технике приходится измерять индуктивность в тысяч ных долях генри — м и л л и г е н р и (мГ) и в миллион ных долях — м и к р о г е н р и (мкГ):
1 Г =1000 н Г = 1 000 000 мкГ.
19