Trabajo y potencia de la corriente eléctrica.
La corriente eléctrica que pasa a través de los cables funciona convirtiendo la energía eléctrica en cualquier otra energía: calor, luz, mecánica, química, etc. Para más detalles ver aquí: Acción de la corriente eléctrica
Si se aplica un voltaje de un voltio al consumidor de energía eléctrica, significa que la fuente de energía eléctrica, al transferir un colgante de electricidad a través del consumidor, consume un julio de energía eléctrica en él.
La corriente eléctrica convierte esta energía en otro tipo de energía, y por lo tanto se acostumbra decir que la corriente eléctrica que pasa por el consumidor sí realiza trabajo... La cantidad de este trabajo es igual a la cantidad de energía eléctrica consumida por la fuente.
La potencia es el valor que caracteriza la velocidad a la que conversión de energíao la velocidad a la que se realiza el trabajo.
En la fuente de EMF bajo la influencia de fuerzas químicas (en celdas primarias y baterías) o fuerzas electromagnéticas en generadores eléctricos, ocurre la separación de cargas.
Trabajo realizado por fuerzas externas en la fuente cuando la carga entra o, como se dice, se "desarrolla" en la fuente Energía eléctrica, se encuentra mediante la fórmula:
A = QE
Si la fuente está cerrada a un circuito externo, entonces se liberan continuamente cargas en él y las fuerzas externas siguen realizando trabajo A = QE, o dado que Q = It, A = EIt.
De ley de la conservación de la energía la energía eléctrica generada por una fuente EMF durante el mismo tiempo se "gasta" (es decir, se convierte) en otros tipos de energía en las secciones del circuito eléctrico.
Parte de la energía se gasta en la sección exterior:
A1 = UQ = UIt,
donde U es el voltaje del terminal de la fuente, que con el circuito externo cerrado ya no es igual a la EMF.
Otra parte de la energía se "pierde" (se transforma en calor) dentro de la fuente:
A2 = A — A1 = (E — U) It = UoIt
En la última fórmula, Uo: esta es la diferencia entre la EMF y el voltaje del terminal de la fuente, que se denomina caída de voltaje interno... Por lo tanto,
Uo = E — U,
dónde
E = U + Uo
es decir. La fem de la fuente es igual a la suma del voltaje terminal y la caída de voltaje interno.
Un ejemplo. El hervidor eléctrico está conectado a una red de 220 voltios. Es necesario determinar la energía consumida en el hervidor durante 12 minutos, si la corriente en el elemento calefactor del hervidor es de 2,5 A.
A = 220 · 2,5 · 60 = 396000 J.
El valor que caracteriza la tasa a la que se convierte la energía o la tasa a la que se realiza el trabajo se denomina potencia (notación P):
P = A / t
La fuerza de una corriente eléctrica es su trabajo por unidad de tiempo.
El valor que caracteriza la velocidad a la que la energía mecánica o de otro tipo se convierte en energía eléctrica en una fuente se denomina potencia del generador:
Pr = A / t = EIt / t = EI
El valor que caracteriza la velocidad a la que se produce la transformación de la energía eléctrica en las secciones externas del circuito en otros tipos de energía, denominada potencia de consumo:
P1 = A1 / t = UIt / t = UI
La potencia que caracteriza el consumo no productivo de energía eléctrica, por ejemplo por pérdidas de calor en el interior del generador, se denomina pérdida de potencia:
Po = (A — A1) / t = UoIt / t = UoI
Según la ley de conservación de la energía, la potencia del generador es igual a la suma de las potencias; usuarios y pérdidas:
Pr = P1 + Po
Unidades de trabajo y potencia.
La unidad de potencia se encuentra a partir de la fórmula P = A / t = j / seg. Una corriente eléctrica desarrolla potencia en un vatio si realiza un trabajo igual a un julio cada segundo.
La unidad de medida de la potencia j / s se llama vatio (designación W), es decir 1 W = 1 j / s.
Por otro lado, de A = QE 1 J = 1 Kx l V, de donde 1 W = (1V x 1K) / 1s1 = 1V x 1 A = 1 VA, es decir, el vatio es la potencia de una corriente eléctrica en 1 A a un voltaje de 1 V .
Las unidades de potencia más grandes son el hectovatio 1 GW = 100 W y el kilovatio — 1 kW = 103 W
La energía eléctrica se suele calcular en: vatios-hora (Wh) o unidades múltiples: hectovatios-hora (GWh) y kilovatios-hora (kWh) 1 kilovatio-hora = 3.600.000 julios.