Energie și putere
2. Energie și energie electrică
2.1. Energie furnizată unei sarcini electrice
Luați în considerare o sarcină electrică q pusă în mișcare de un câmp electric uniform de modul E. Când încărcătura se deplasează la o distanță d, forța electrică F = qE funcționează ΔW = qE.d. Între punctul său de plecare A și punctul său de sosire B, sarcina a suferit o diferență de potențial sau tensiune electrică (V B - V A) = U = E.d .
Astfel, o sarcină q supusă unei tensiuni electrice U primește o energie ΔW = q.U
ΔW este exprimat în Joule (J), q în Coulomb (C) și U în Volt (V).
Să considerăm acum un grup de sarcini Q a căror viteză medie este aceeași în direcție, în direcție și în normă. Acest grup de încărcare formează un curent continuu a cărei intensitate I satisface relația Q = I.Δt unde Δt corespunde duratei deplasării.
Înlocuind Q = I.Δt în relația ΔW = Q.U, obținem:
relația care dă energia primită de un dipol supus unei tensiuni directe U și traversată de un curent continuu I este:
ΔW = U.I.Δt
ΔW este exprimat în Joule (J), U în Volt (V), I în Amperi (A) și Δt în secundă (e).
Exercițiu: o baterie de 12 V atrage un curent de 10 A timp de o oră într-un receptor electric. Calculați variația de energie internă a bateriei.
2.2. Energie electrică
În funcționare continuă, puterea electrică P absorbită de un dipol verifică relația P = ΔW/Δt, deducem următoarea relație:
Puterea electrică a unui dipol supus unei tensiuni directe U și traversată de un curent continuu I este:
P = U.I
P este exprimat în wați (W), U în Volt (V) iar eu în Ampere (LA).
Notă: Această relație este valabilă numai în condiții de funcționare continuă, totuși rămâne adevărată pentru valoarea instantanee a puterii p (t) a turațiilor variabile.
2.3. Energia stocată de un condensator
Să determinăm energia stocată într-un condensator încărcat.
Pentru aceasta, vom considera un condensator încărcat la curent constant I C = cte. Am văzut, într-o sesiune practică de lucru, că tensiunea u C la bornele condensatorului crește proporțional cu timpul, la fel se întâmplă și cu puterea p C absorbită de condensator deoarece p C = u C .I C. Vom obține variațiile de putere în funcție de timp pe graficul din figura 2.