ЕЛЕКТРИЧНЕ КОЛО

Явище електричного струму провідності має величезне практичне значення. З ним пов'язані найважливіші енергетичні перетворення: добування електричної енергії з інших видів енергії й зворотне їй перетворення; передавання електричної енергії на відстань.

Ці енергетичні перетворення здійснюються в електричних колах.

Електричне коло — це сукупність пристроїв і об'єктів, які утворюють шлях електричного струму. Окремий пристрій, що входить до складу електричного кола і виконує в ньому певну функцію, називається елементом електричного кола.

Електричні кола класифікують: за видом струму—кола постійного й змінного струму; за складом елементів — кола активні й пасивні, кола лінійні й нелінійні; за характером розподілу параметрів — кола із зосередженими й розподіленими параметрами.

Електричні кола змінного струму, крім того, розрізняють за кількістю фаз — однофазні, багатофазні (в основному трифазні).

ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ НА ІНШІ ВИДИ ЕНЕРГІЇ

В електричному колі електрична енергія одночасно утворюється в джерелі і перетворюється на інший вид енергії в приймачі. Тип приймача вибирають відповідно до необхідного для практичних цілей виду неелектричної енергії.

Перетворення електричної енергії на теплову

Фізичний процес перетворення електричної енергії на теплову розглянуто в § 2.2.

Подамо кількість виділеного тепла через напругу і струм.

Припустімо, що в провіднику, який має на кінцях різницю потенціалів U, заряд переміщених частинок.

Енергія електричного поля, витрачена на переміщення заряджених частинок W=UIt,

Робота сил електричного поля витрачається на нагрівання провідника, оскільки ніяких інших виявлень цієї роботи не спостерігається. Тому енергію W можна вважати такою, що дорівнює тепловій енергії приймача: W=I^2Rt

У цій формулі енергію подано в джоулях. Згідно із законом Ома; тоді формула   є математичним вираженням закону Ленца — Джоуля.

Кількість електричної енергії, що перетворюється в провіднику за одиницю часу на теплову енергію, пропорційна квадрату струму і електричному опору провідника.

Швидкість перетворення електричної енергії на інший вид енергії в приймачі називається потужністю приймача: P=UI

 Ця формула справедлива для будь-якого приймача незалежно від виду енергії, що утворюється внаслідок перетворення.

Якщо електрична енергія повністю перетворюється на теплову, то потужність приймача можна подати через струм у провіднику і його опір: P=I^2R

Явище перетворення в провідниках електричної енергії на теплову широко використовується на практиці. На цьому принципі ґрунтується дія більшості електричних промислових та побутових нагрівальних пристроїв.

Перетворення електричної енергії на світлову

Принцип перетворення електричної енергії на теплову покладено в основу роботи електричних ламп розжарювання. Нитка лампи, виготовленої з тугоплавкого металу (вольфраму), нагрівається при електричному струмі в ній до температури порядку 3000° C.

При високій температурі нитки лампи частина енергії випромінюється у вигляді світлової енергії, яка в загальному потоці енергії, випромінюваної лампою, становить менш як 10%.

Перетворення електричної енергії на хімічну

Акумулятор при заряджанні або електролітична ванна е приймачами електричної енергії.

E. р. с. акумулятора Ел при заряджанні зберігає той самий напрям, що й при розряджанні; струм же в акумуляторі змінює свій напрям на зворотний, оскільки він визначається не напрямом е. р. с. . акумулятора, а е. p. c. E зовнішнього джерела живлення (рис. 3.9). E. р. с. акумулятора Ел при заряджанні напрямлена проти струму і тому називається п р о т и-е. р. с

Переміщення заряджених частинок при заряджанні акумулятора здійснюється внаслідок дії електричного поля, яке створюється джерелом живлення. Сили електричного поля в будь-який момент часу зрівноважуються хімічними (сторонніми) силами, тому роботу сил електричного поля, яка припадає на одиницю заряду, можна прирівняти проти-е. p. c. E3.

Тоді енергія, що витрачається на заряджання та потужність споживання електричної енергії.

Формули, які виражають енергію і потужність при розряджанні та заряджанні акумулятора, однакові. Проте не треба забувати про фізичну відмінність процесів: у першому випадку акумулятор є джерелом, а у другому — приймачем електричної енергії.

При перетворенні електричної енергії на теплову опір зумовлений зіткненнями частинок. При перетворенні електричної енергії на хімічну протидію струму чинять сторонні сили.

Цим пояснюється відмінність виразів (3.11) і (3.14), якими кількісно визначається швидкість перетворення електричної енергії на інший вид енергії