Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Zapisz jako PDF Udostępnij materiał

Warto przeczytać

MocmocMoc w fizyce definiuje się jako pracę wykonaną w jednostce czasu. Mówiąc obrazowo, układ fizyczny jest „mocny”, jeśli potrafi wykonać dużą ilość pracy w określonym czasie lub określoną pracę może wykonać szybko. Wzór, który definiuje mocmocmoc (P) ma postać:

P=Wt,

gdzie W oznacza pracę a t czas, w którym została ona wykonana.

Jednostką mocymocmocy jest wat:

[P]=1W=1J1s.

W przypadku prądu elektrycznego pracapraca prądu elektrycznegoprądu elektrycznego praca wykonywana jest przez siły oddziaływania elektrostatycznego działające na elektrony lub inne nośniki prądu. Potocznie używa się jednak także stwierdzenia, że to „prąd wykonuje pracę”.

W dalszych rozważaniach ograniczymy się do obwodów prądu stałego. Aby w takim obwodzie popłynął prąd, musi zostać podłączone źródło, wytwarzające napięcie (inaczej mówiąc – różnicę potencjałów elektrycznych). Wytworzone pole elektryczne powstałe dzięki temu wewnątrz przewodników działa siłą na znajdujące się w nich swobodne ładunki elektryczne. Każdy ładunek, poruszając się wzdłuż obwodu, zmniejsza swoją energię, gdyż działająca na niego siła jest zgodna z przesunięciem. Ta zmiana energii potencjalnych wszystkich poruszających się ładunków jest właśnie równa pracy prądu elektrycznegopraca prądu elektrycznegopracy prądu elektrycznego. Z makroskopowego punktu widzenia, praca ta zamienia się na przykład na energię cieplną grzałki, świetlną żarówki, mechaniczną silnika elektrycznego lub energię chemiczną ładowanego akumulatora.

W elektrostatyce definiuje się potencjał elektryczny w punkcie A, jako liczbowo równy energii potencjalnej ładunku jednostkowego w tym punkcie:

φ(A)=Epot(A)q,

a napięcie elektryczne, to różnica potencjałów pomiędzy dwoma punktami, np.: A i B.

Jeżeli znamy wartość napięcia elektrycznego U na końcach elementu obwodu oraz wiemy, jak duży ładunek q przepłynął przez ten element, możemy obliczyć pracę prądu elektrycznegopraca prądu elektrycznegopracę prądu elektrycznego, jako zmianę elektrostatycznej energii potencjalnej tego ładunku:

W=ΔEpot=qΔφ=qU.

Zgodnie z definicją mocy podaną na początku tego rozdziału, możemy wyrazić moc prądu elektrycznego jako:

P=qUt=qtU=IU.

Skorzystaliśmy z definicji, że natężenie prądunatężenie prądu elektrycznegonatężenie prądu w obwodzie elektrycznym, to wartość ładunku przepływającego przez element tego obwodu w jednostce czasu.

Podsumowując powyższe rozważania, stwierdzamy:

MocmocMoc prądu elektrycznego wydzielana na elemencie obwodu elektrycznego, to wartość pracypraca prądu elektrycznegopracy, jaką wykona ten prąd w jednostce czasu. Wyrażona jest wzorem

P=IU,

gdzie I to natężenie prądu przepływającego przez ten element, a U to napięcie elektryczne panujące na jego końcach.

Jednostkę mocymocmocy, wat, wyrażaliśmy przez jednostki wielkości mechanicznych dżul i sekundę. Z powyższego wzoru wynika, że możemy również wyrazić ją przez jednostki wielkości elektrycznych:

1W=1J1s=1C·1V1s=1C1s·1V=1A·1V.

Słowniczek

moc
moc

(ang. power) wielkość fizyczna określająca, ile pracy układ fizyczny wykonuje w jednostce czasu. Moc jest wielkością skalarną podawaną w watach (1W = 1J/1s).

natężenie prądu elektrycznego
natężenie prądu elektrycznego

(ang. amperage) w obwodzie elektrycznym, szybkość przepływu ładunku elektrycznego przez element tego obwodu, czyli wartość ładunku, jaki przepłynął w jednostce czasu.

praca prądu elektrycznego
praca prądu elektrycznego

(ang. work of electric current) suma prac poruszających się w obwodzie ładunków elektrycznych, będących zmianą ich energii potencjalnych w tym obwodzie.