Энергия и мощность

Назовем двухполюсником электрическую цепь, имеющую два зажима. Активный двухполюсник (А) содержит источники электрической энергии, пассивный (П) – нет.

Пусть через участок ab (рис. 1.4) под воздействием приложенного напряжения u за время dt проходит заряд dq. Поступающая при этом в приемник элементарная энергия

.

Тогда энергия, поступившая в приемник за промежуток времени от до , равна

.

Для цепи постоянного тока

.

Рис. 1.4

Если ток постоянен, то работа сторонних сил источника энергии целиком расходуется на нагрев проводников (приемников). Количество теплоты, выделившееся при прохождении постоянного тока в проводнике с сопротивлением r за время t, определяется по закону Джоуля – Ленца

.

Производная энергии по времени (или скорость поступления энергии в цепь в данный момент времени) представляет собой мгновенную мощность

.

Мгновенная мощность – величина алгебраическая. Её значение положительно при одинаковых знаках напряжения и тока на зажимах активного двухполюсника (говорят, источник отдает энергию в цепь) – рис. 1.5а, и отрицательно при разных знаках (энергия возвращается из рассматриваемого участка цепи в источник) – рис. 1.5б.

а) б)

Рис. 1.5

В цепи постоянного тока

.

Величина мощности, рассеиваемой в сопротивлении, всегда положительна, т.к. протекание тока по проводнику сопровождается необратимым процессом преобразования электрической энергии в теплоту.