3.2.9 Мощность электрического тока

В предыдущем пункте работа тока показывала, сколько энергии передал электрический ток за время $t$. Теперь важно понять, как быстро эта энергия передаётся.

Мощность электрического тока - физическая величина, равная отношению работы тока к малому промежутку времени, за который эта работа совершена:

Для постоянного тока на участке цепи:

где:

• $P$ - мощность электрического тока;
• $I$ - сила тока;
• $U$ - напряжение на участке цепи;
• $\Delta A$ - работа тока за малое время $\Delta t$.

Единица мощности в СИ - ватт:

Формула $P=IU$ показывает: мощность тем больше, чем больше ток через участок и напряжение на нём.

Тепловая мощность на резисторе

Если участок цепи является резистором, то электрическая энергия переходит во внутреннюю энергию проводника. Резистор нагревается.

Тепловая мощность, выделяемая на резисторе:

где:

• $R$ - сопротивление резистора;
• $I$ - сила тока через резистор;
• $U$ - напряжение на резисторе.

Эти формы записи равносильны для резистора. Их получают из формулы $P=IU$ и закона Ома для участка цепи.

Важно

Тепловая мощность на резисторе пропорциональна квадрату силы тока. Если ток увеличить в $2$ раза, то при том же сопротивлении мощность нагревания увеличится в $4$ раза.

Мощность источника тока

Внутри источника тока работу совершают сторонние силы. Они поддерживают разделение зарядов и передают цепи энергию.

Мощность источника тока:

где:

• $P_{\mathcal{E}}$ - мощность источника тока;
• $\mathcal{E}$ - ЭДС источника;
• $I$ - сила тока в цепи.

Эта формула показывает, с какой скоростью источник передаёт энергию электрической цепи за счёт работы сторонних сил.

Для реального источника не вся эта мощность обязательно становится полезной мощностью на внешней нагрузке. Часть энергии может выделяться внутри источника из-за его внутреннего сопротивления.

Не путать

Работа тока $A$ измеряется в джоулях и показывает полную переданную энергию.

Мощность тока $P$ измеряется в ваттах и показывает скорость передачи энергии.

Если мощность постоянна, то работа за время $t$ равна:

Но основной формулой этого пункта остаётся связь мощности с током и напряжением:

Коротко

• Мощность электрического тока:

• Тепловая мощность на резисторе:

• Мощность источника тока:

• Работа показывает количество энергии, а мощность - быстроту передачи энергии.
• Для резистора мощность нагревания зависит от квадрата силы тока.