Законы энергетики

Итак, в данной рубрике мы будем говорить о процессах, происходящих в электроустановках, давать им определения и объяснять, как они происходят.

Самый известный, самый «раскрученный» и, безусловно, один из самых главных законов физики и ТОЭ – это закон Ома. Звучит он следующим образом: сила тока, протекающего в цепи, прямо пропорциональна напряжению цепи и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка, или аналитически (то есть формулой): I = U/R , сила тока измеряется в Амперах, напряжение в Вольтах, сопротивление в Омах. Вообще, дорогие друзья, давайте сразу учиться все делать правильно – единицы измерения названные в честь известных людей - ученых чаще всего, пишутся с большой буквы (А- Ампер, В – Вольт, Ф – Фарада, Гн – Генри, Н – Ньютон и т.д.), те единицы, которые названы как-либо по иному пишутся с маленькой буквы (вар – единица реактивной мощности, см, м и т.д.).

Итак, аналитически закон Ома мы показали. Соответственно, зная силу тока и сопротивление, можно найти напряжение. Зная напряжение и силу тока, находим сопротивление. Вообще автор данной статьи неоднократно встречал достаточно образованных энергетиков, ошибающихся в данных операциях, поэтому приводим все возможные производные формулы закона Ома: U = I*R и R = U/I. Небольшой пример: девушка включила в розетку фен, затем замерила ток в одном из проводов, идущих от фена к розетке (очень умная девушка) и получила значение 1 А, каково же электрическое сопротивление её фена? – задалась она вопросом (как уже говорилось – очень умная девушка). Применив закон Ома – она получила R = U/I = 220 В / 1 А = 220 Ом.

Следующий закон физики, с которым хотелось бы Вас познакомить, это закон Джоуля-Ленца. Понимание данной формулы очень важно для понимания процессов, происходящих в электрических цепях. Звучит данный закон следующим образом (приведем его наиболее известное и полезное определение)  – количество теплоты, выделяющееся в проводнике при протекании по нему эл. тока пропорционально квадрату этого тока, сопротивлению данного участка и времени протекания тока. Или аналитически Q = I²Rt, Дж (Джоуль), если мы с Вами попробуем немного преобразовать данную формулу, а именно: Q = I*I*R*t = U*I*t (ведь I*R = U – закон Ома), немного позднее мы расскажем, что произведение U*I – это при определенных условиях формула мощности 1-фазной цепи, а произведение мощности на время U*I*t – электроэнергия за которую мы с Вами платим (если сила тока в А, сопротивление в Ом, а время в секундах, то получим Вт*сек). То есть можно сказать, что по формуле Джоуля-Ленца можно в конечном итоге рассчитывать стоимость оплаты электроэнергии в своей квартире, ну конечно если Вы решите проверить честность и профессионализм Вашей энергоснабжающей организации. Пример: в проводнике с сопротивлением 10 Ом, выделилось за 1 мин 60 кДж, найти силу тока протекавшего по этому проводнику:

I² = Q/(Rt) = 60*10³/(10*60)=100, извлечем квадратный корень из этого числа и получим 10 А. Или пример 2: та самая блондинка включила тот самый фен в розетку на 5 минут, чтобы посушить волосы (думаю достаточно, хотя никогда не сушил волосы феном), сколько электроэнергии накрутит счетчик? Решение: Примем cosφ фена=1 (об этом в следующих уроках) тогда счетчик накрутит (I=1А, R=220 Ом) W = I²Rt = 1²*220*300=66000 Вт*с = 66000/1000*3600 = 0,018 кВт*ч (делим на 1000, чтобы перевести в кВт, а делим на 3600, чтобы перевести в часы)

Итак, на сегодня все, сильно вас грузить не будем, попробуйте осознать приведенный материал, возможно он представлен в несколько необычной форме. В дальнейшем будем рассматривать другие законы, считать примеры, изучать энергетику далее.