§ 26. Закон Ома для поўнага электрычнага ланцуга. ККД крыніцы току

Каэфіцыент карыснага дзеяння крыніцы току. Пры перамяшчэнні зараду q на знешнім участку ланцуга, напружанне на якім U, за прамежак часу t сіла электрычнага поля выконвае работу:

A = Uq.

Выкарыстаўшы выраз I equals q over t, атрымаем формулу для разліку работы электрычнага току, выкананай на знешнім участку ланцуга:

A = IUt.

Адсылка да электроннага дадатку для павышанага ўзроўню

У агульным выпадку работа току можа ператварацца ў механічную работу Амех электрарухавікоў, расходавацца на павелічэнне ўнутранай энергіі ўчастка ланцуга (выдзяленне колькасці цеплаты Q), забяспечваць прырашчэнне хімічнай энергіі Δ, а таксама ператварацца ў энергію ўзнікшага электрамагнітнага выпраменьвання Eвып:

IUt = Aмех + Q + ΔEхiм + Eвып.

Калі да крыніцы току падключаны толькі электрарухавік, тоIUt = Aмех + Q і карыснай работай будзе Амех.

Калі праходжанне току суправаджаецца хімічнымі рэакцыямі (напрыклад, зарадка акумулятара), то IUt = ΔEхiм + Q  і карысная работа будзе роўная ΔEхiм.

Падчас работы электраасвятляльнага абсталявання  IUt = Eвып + Q  і карысная работа роўная Eвып.

Пры ўключэнні ў ланцуг толькі электранагравальных прыбораў IUt = Q  і карысная работа роўная Q.

Пры вывучэнні фізікі ў 8-м класе вы даведаліся, што згодна з эксперыментальна ўстаноўленым законам Джоўля — Ленца колькасць цеплаты, якая выдзяляецца ў правадніку пры праходжанні электрычнага току, вызначаюць па формуле Q = I2Rt.

Такім чынам, работа току на адвольным участку ланцуга ў агульным выпадку не роўная колькасці цеплаты, што выдзяляецца на гэтым участку пры праходжанні току, гэта значыць IUt ≠ I2Rt.

Роўнасць IUt = I2Rt выконваецца толькі ў тым выпадку, калі на ўчастку ланцуга мае месца ператварэнне энергіі электрычнага поля, якое падтрымліваецца крыніцай току, ва ўнутраную энергію гэтага ўчастка.

Калі знешнім участкам ланцуга з’яўляецца награвальны элемент (або рэзістар), то з улікам закона Джоўля — Ленца формула для разліку карыснай работы электрычнага току на знешнім участку ланцуга:

Aкарысн = I2Rt.

Улічваючы, што магутнасць P equals A over t, атрымаем выраз для вызначэння карыснай магутнасці току на цеплавым спажыўцы, які з’яўляецца знешнім участкам ланцуга:

Pкарысн = I2R = IU.

Паколькі работа пабочных сіл крыніцы току:

Aпаб = Aкарысн = Icalligraphic Et,

то магутнасць, якая развіваецца пабочнымі сіламі крыніцы току пры наяўнасці ў ланцугу толькі награвальнага элемента:

Pпаб = Pпоўн = Icalligraphic E = IU + I2r.

Такім чынам, Pпоўн = Pкарысн + I2r

Каэфіцыент карыснага дзеяння (ККД) крыніцы току — адносіны карыснай магутнасці току на знешнім участку ланцуга да поўнай магутнасці, якая развіваецца пабочнымі сіламі крыніцы току:

straight eta equals P subscript карысн over P subscript поўн times 100 percent sign. 

Адсылка да электроннага дадатку для павышанага ўзроўню

Згодна формуле straight eta equals P subscript карысн over P subscript поўн times 100 space percent sign:

straight eta equals A subscript к а р ы с н end subscript over A subscript п о ў н end subscript times 100 space percent sign.

Напрыклад, пры зарадцы акумулятара крыніцай току з ЭРС 1 пры сіле зараднага току I ККД гэтай крыніцы вызначаюць па формуле

straight eta equals fraction numerator increment E subscript х i м end subscript over denominator I calligraphic E t end fraction times 100 space percent sign. 

Калі знешні ўчастак ланцуга — награвальны элемент, то

Pкарысн = I2R,

Pпоўн = I2(R + r).

Тады ККД крыніцы току

straight eta equals fraction numerator R over denominator R plus r end fraction times 100 percent sign.

img

img

1. Сфармулюйце закон Ома для поўнага ланцуга.

2. Як можна вымераць ЭРС крыніцы току?

3. Які рэжым работы электрычнага ланцуга адпавядае кароткаму замыканню?

4. Што разумеюць пад сілай току кароткага замыкання?

5. Што разумеюць пад карыснай работай электрычнага току? поўнай работай крыніцы току?

6. Як вызначаюць карысную магутнасць электрычнага току? пад поўную магутнасць крыніцы току?

7. Што называюць каэфіцыентам карыснага дзеяння (ККД) крыніцы току?