2.Робота і потужність електричного струму. Закон Джоуля – Ленца. Коефіцієнт корисної дії джерела

Напруга на зовнішньому опорі замкненого кола завжди менша від ЕРС, що дорівнює: U = IR = ε - Ir. Переміщуючи заряди у провіднику, електричне поле виконує роботу. Її значення можна визначити, використавши визначення напруги і сили струму: , де q = I∆t      A = UI∆t.               (4.2.5)

Робота струму дорівнює добутку сили струму напруги і часу, впродовж якого виконується робота. Як і в механіці, роботу струму вимірюють у джоулях. Якщо у формулу (4.2.5) підставити почергово значення сили струму, а потім напруги із закону Ома для ділянки кола, то отримаємо інший вираз для визначення роботи електричного струму: A = UI∆t, де .                                       (4.2.6)

Формула (4.2.6) зручна для визначення роботи струму в колі з паралельним з'єднанням провідників, оскільки напруга на всіх провідниках при цьому однакова:

A = UI∆t, де U = IR, A = I ²R∆t.                                     (4.2.7)

Формулою (4.2.7) зручно користуватись у разі послідовного з'єднання провідників у колі, оскільки через всі провідники проходить однаковий струм.

Будь-який електричний прилад розрахований на споживання певної енергії за одиницю часу. Тому поряд із роботою струму велике значення має потужність струму. Вона дорівнює відношенню роботи струму за час ∆t до цього часу: .

Як і в механіці, її вимірюють у ватах (Вт). На більшості приладів вказано потужність, яку вони споживають. На практиці широко застосовують одиницю потужності - кіловат і одиницю роботи - кіловат-годину: 1 кВт = 10³ Вт, 1 кВт·год = 3,6·10⁶ Дж.

Потужність струму P = IU = I ² R, що споживається зовнішньою ділянкою повного кола, називають корисною. Затраченою потужністю називають потужність джерела струму P_зат = εI = I ²(R + r). Коефіцієнт корисної дії джерела

.

Коефіцієнт корисної дії зростає зі зменшенням внутрішнього опору джерела.