Работа и мощность тока

Любые машины, установки и приборы, приводимые в движение электричеством, являются потребителями электрической энергии.

Чем больше электрической энергии потребляет ежесекундно установка, тем больше масштаб производимых ею работ. Важнейшей характеристикой электрической машины, установки, прибора является мощность — количество потребляемой в секунду электрической энергии.

Чтобы узнать мощность установки, надо умножить электрическое напряжение, при котором она работает, на силу проходящего через установку тока. Почему это так — понять нетрудно. Как мы уже знаем, напряжение, подведённое к установке, показывает, какую работу совершает поле, перемещая через установку один кулон электричества. Сила тока в амперах выражает число кулонов, прошедших за 1 секунду. Если мы умножим работу, совершённую над каждым зарядом, на число зарядов, прошедших за секунду, то узнаем полную работу, совершённую электрическим полем за 1 секунду. А это и есть поглощённая в установке мощность. За счёт этой затрачиваемой ежесекундно электрической энергии совершается полезная работа установки.

Итак,

мощность=напряжение х сила тока.

Мощность измеряется в ваттах и киловаттах.

1 ватт — это такая мощность, которая выделяется в проводнике в том случае, когда напряжение поля на концах проводника равно одному вольту, а сила тока в проводнике— одному амперу. 1000 ватт составляет 1′киловатт.

Через дуговой фонарь, который мы видим на рис. 12, идёт ток в 5 ампер. Этот ток вызван электрическим полем напряжением в 55 вольт. Перемножая напряжение и силу тока, узнаем, что мощность дуги равна

55×5=275 ватт=0,275 киловатта.

Чем больше мощность дуги, тем больше даёт она тепла и света.

Мощность лампочки карманного фонаря равна примерно 1 ватту, т. е. 0,001 киловатта. Мощность советского шагающего экскаватора около 7000 киловатт.

Замечательным и очень важным для практики свойством электрической энергии является лёгкая возможность её концентрации и дробления. Современный советский тепловой генератор (турбогенератор) развивает мощность в 100 000 киловатт. Эта мощность равна мощности 40 тяжёлых паровозов ФД. От сети, питаемой этим генератором, черпает энергию огромный стан для прокатки металла мощностью свыше 25 ООО киловатт, и электрические часы, мощность которых всего лишь 0,000003 киловатта.

Мощность электрического прибора или установки показывает, сколько электроэнергии потребляется в одну секунду. Общее количество энергии, поступившей в установку за какое-то время, мы узнаем, если умножим мощность установки на время её работы:

энергия = мощность х время.

Эта величина характеризует объём работы, совершённой установкой.

Если бы вся поглощаемая электроэнергия шла на совершение полезной работы, то, умножая мощность на время, мы узнали бы величину работы, которую выполнила установка (например, подъёмный кран). Однако часть электроэнергии затрачивается на преодоление трения движущихся частей самой установки, на нагрев обмотки и другие непроизводительные работы. Поэтому полезная работа установки меньше, чем потребляемая ею электроэнергия. Отношение полезной работы к поглощённой энергии называется коэффициентом полезного действия установки. Электрические машины обладают высоким коэффициентом полезного действия.

В технике энергия и работа измеряются в кило-ват т-ч асах. 1 киловатт-час — это такая энергия, которая потребляется за час прибором мощностью в 1 киловатт. В качестве более мелкой единицы применяют 1 гектоватт-час, равный 0,1 киловатт-часа.

Представление о том, чему равна энергия в один киловатт-час, дают следующие цифры, приведённые известным советским энергетиком академиком А. В. Винтером.

Для выплавки 1 тонны чугуна или стали нужно затратить 20 киловатт-часов. На добычу каждой тонны нефти — 28 киловатт-часов. 40 киловатт-часов электроэнергии затрачивает электротрактор на вспашку 1 гектара.

Энергия в 1 киловатт-час позволяет выполнить любую из следующих работ:

1)    добыть и доставить на поверхность земли 75 килограммов угля;

2)    прокатать 50 килограммов металлических изделий;

3)    изготовить 10 метров хлопчатобумажной ткани;

4)    выпечь 88 килограммов хлеба;

5)    вывести в инкубаторе 30 цыплят