Кроме силы тока, напряжения и сопротивления, существует четвертая величина, играющая важную роль при анализе электрических цепей. Эта величина называется мощностью.

Мощность — это скорость, с которой совершается работа. Мощность расходуется только пои подключении цепи к источнику. Мощность прямо пропорциональна и току, и напряжению.

В этой главе анализируются процессы в электрических цепях с учетом мощности.

Скорость, с которой энергия передается в цепь, или энергия (тепло) выделяется на сопротивлении в цепи, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах.

Ватт — это произведение напряжения в 1 вольт и тока в 1 ампер. Соотношение между мощностью, напряжением и током может быть записано следующим образом:

Р = I∙E,

где Р = мощность в ваттах, I = ток в амперах, Е = напряжение в вольтах.

_{ПРИМЕР: Вычислите мощность потребляемую в цепи, изображенной на рис. 7–1.}

_{Рис. 7–1} 

_Дано:

_{I = 2 А, Е = 12 В.}

_{P  =?}

_{Решение:} 

_{Р = I∙E}

_{Р = (2)∙(12)}

_{Р = 24 Вт.}

_{ПРИМЕР: Какое требуется напряжение для того, чтобы получить ток в 2 ампера при мощности 200 ватт?}

_Дано:

_{Р = 200 Вт; I = 2 А}

_{Е =?}

_{Решение:} 

_{Р = I∙E}

_{200 = 2(E)}

_{Е = 100 В.}

_{ПРИМЕР: Какой ток течет через 100 ваттную лампочку при напряжении 120 вольт?}

_Дано:

_{Р = 100 Вт; Е = 120 В.}

_{I =?}

_{Решение:} 

_{Р = I∙E}

_{100 = (I)(120)}

_{I = 0,83 A.}

7–1. Вопросы

Резистивные элементы цепи потребляют мощность. Для определения мощности, потребляемой элементом цепи, надо умножить падение напряжения на этом элементе на ток, протекающий через него:

Р = I∙E

Полная мощность, потребляемая последовательной или параллельной цепью, равна сумме мощностей, потребляемых отдельными элементами. Это может быть выражено следующим образом:

P_Т = P_R1 + P_R2 + P_R3 + … + P_Rn

Мощность, потребляемая цепью, часто бывает меньше 1 ватта. Для облегчения использования таких малых чисел используются милливатт (мВт) и микроватт (мкВт).

1000 милливатт = 1 ватт;

1 милливатт = 1/1000 ватта;

1000000 микроватт = 1 ватт;

1 микроватт = 1/1000000 ватта

_{ПРИМЕР: Какая мощность потребляется в цепи, изображенной на рис. 7–2?}

_{Сначала определим полное сопротивление цепи.}

_{рис. 7–2} 

_Дано:

_{R1 = 560 Ом; R2 = 820 Ом; R3 = 1000 Ом}

_{RТ =?}

_{Решение:}

_{RТ = R1 + R2 + R3}

_{RТ = 560 + 820 + 1000}

_{RT = 2380 Ом.}

_{Теперь, используя закон Ома, определим полный ток, текущий по цепи.}

_{* * *}

_Дано:

_{E = 12 В; R = 2380 Ом.}

_{I =?}

_{Решение:}

_{IT = ET/RT = 12/2380}

_{IT = 0,005 А}

_{Общую потребляемую мощность теперь можно определить с помощью формулы для мощности.}

_Дано:

_{IТ = 0,005 А; ЕT = 12 В.}

_{P T =?}

_{Решение:}

_{РT = IT∙ЕT}

_{РT = (0,005)(12)}

_{РT = 0,06 Вт или 60 мВт.}

_{ПРИМЕР: Каково сопротивление резистора R2 в цепи, изображенной на рис. 7–3?}

_{Рис. 7–3} 

_{Сначала определим падение напряжения на резисторе R1. В параллельной цепи ко всем ветвям приложено одинаковое напряжение.}

_Дано:

_{PR1 = 0,018 Вт; IR1 = 0,0015 А}

_{ЕR1 =?}

_{Решение:}

_{PR1 = ЕR1∙IR1}

_{0,018 = (0,0015)(ЕR1)}

_{ЕR1 = 12 В.}

_{Теперь можно определить ток через резистор R2.}

_Дано:

_{PR2 = 0,018 Вт; ЕR2 = 12 В}

_{IR2 =?}

_{Решение:}

_{PR2 = ЕR2∙IR2}

_{0,026 = (IR2)(12)}

_{IR2 = 0,00217 A.}

_{Теперь можно определить сопротивление резистора R2 с помощью закона Ома.}

_Дано:

_{IR2 = 0,00217 А; ЕR2 = 12 В}

_{R2 =?}

_{Решение:}

_{IR2 = ЕR2/R2}

_{0,00217 = 12/R2}

_{R2 = 5530 Ом.}

_{ПРИМЕР: Какая мощность выделяется на резисторе 22 ома, если через него течет ток 0,05 ампера?}

_{Сначала нужно определить с помощью закона Ома падение напряжения на резисторе.}

_Дано:

_{IR = 0,05 A; R = 22 Ом.}

_ER =?

_{Решение:}

_IR = ЕR/R

_{0,05 = ЕR/22}

_{IR = 1,1 В}