3.12 Ενέργεια και ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος

Είδαμε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η ομαδικά προσανατολισμένη κίνηση ελεύθερων ηλεκτρικών φορέων, οι οποίοι στα μέταλλα είναι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Είδαμε ακόμα ότι όταν δημιουργούμε ένα κύκλωμα που αποτελείται από διάφορα στοιχεία, στα άκρα των στοιχείων δημιουργούνται τάσεις, θυμηθείτε τώρα ότι όταν τα ηλεκτρικά φορτία κινούνται από τάσεις που τα επιταχύνουν αποκτούν ενέργεια από τα ηλεκτρικά πεδία η οποία ονομάζεται ενέργεια του ηλεκτρικού ρεύματος. Η ενέργεια αυτή μετασχηματίζεται σε άλλες μορφές ενέργειας στα διάφορα στοιχεία ενός κυκλώματος, όπως θα δούμε στη συνέχεια.

Εικ. 18

Στην εικόνα (18) έχουμε θεωρήσει ένα στοιχείο ενός κυκλώματος (το τετράγωνο κουτί). Ας ονομάσουμε V= Vα-Vβ τη διαφορά δυναμικού στα άκρα του στοιχείου. Το ρεύμα συμβατικής φοράς (δηλαδή θετικά φορτία) μπαίνει από το σημείο α (που είναι σε υψηλό δυναμικό) και βγαίνει από το σημείο β (που είναι σε χαμηλό δυναμικό). Ας υποθέσουμε ότι σε κάποιο χρονικό διάστημα μετακινείται φορτίο q από το άκρο α στο άκρο β του στοιχείου. Η ενέργεια που παίρνει από το ηλεκτρικό πεδίο είναι: W= q Vαβ (3.15)

Θυμηθείτε τώρα και τη σχέση I= q/t Με τη βοήθεια αυτής η (3.15) γράφεται: W= I V t (3.16) Οι σχέσεις (3.15) και (3.16) ισχύουν ανεξάρτητα από τη φύση του στοιχείου που από εδώ και πέρα θα το ονομάζουμε καταναλωτή. Αν ο καταναλωτής είναι αντιστάτης, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το νόμο του Ohm με τις μορφές V = I R και Ι = V/R και να έχουμε και τις επόμενες εκφράσεις αντίστοιχα: [pic] [pic]