Энергия и мощность цепи

В соответствии с законом Джоуля-Ленца энергия в джоулях, выделяемая в цепи с сопротивлением r при протекании тока I в течение времени t (в секундах),

. (2.11)

Эта энергия превращается в тепловую и рассеивается в окружающее пространство. Эта энергия может преобразовываться и в другие виды энергии. В этом случае следует считать, что имеется некоторое эквивалентное сопротивление r_э.

Мощность Р в ваттах численно равна энергии в джоулях, рассчитанной на единицу времени:

. (2.12)

Учитывая, что напряжение на выводах резистивного элемента U = rI и ток цепи I = U/r = Ug, можно записать следующие выражения для мощности:

. (2.13)

На основании закона сохранения энергии можно утверждать, что энергия и мощность, доставляемые в электрическую систему всеми источниками энергии, равны энергии и мощности, потребляемой приемниками, т.е. всегда соблюдается баланс энергий.

При любом законе изменения тока и напряжения энергия, доставляемая приемнику или отдаваемая источником за промежуток времени t = t₂ – t₁, определится как

. (2.14)

Если напряжение, ток и мощность остаются неизменными в течение времени t, то

. (2.15)

В системе СИ энергия выражается в джоулях (1 Дж = 1 Вт*с). В энергетике используют более крупные единицы для измерения энергии: 1 ватт-час (Вт*ч) = 3600 Дж – энергия, доставляемая в течение часа при мощности цепи 1 Вт; 1 киловатт-час (кВт*ч) = 3,6*10⁶ Дж; 1 мегаватт-час (МВт*ч) = 3,6*10⁹ Дж.