-->
|
|
|
Ãëàâà 2. Ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê § 2.16. Ðàáîòà è ìîùíîñòü òîêà íà ó÷àñòêå öåïè, ñîäåðæàùåì ÝÄÑ
Ïðîèçâîëüíûé ó÷àñòîê öåïèÐàññìîòðèì ïðîèçâîëüíûé ó÷àñòîê öåïè 1—2. Òàê êàê ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ φ1 - φ2 = U1,2 âñåãÄà ÷èñëåííî ðàâíà ðàáîòå ïî ïåðåìåùåíèþ åäèíè÷íîãî ïîëîæèòåëüíîãî çàðÿäà îò òî÷êè 1 ê òî÷êå 2, òî íåçàâèñèìî îò òîãî, ÷òî ÿâëÿåòñÿ èñòî÷íèêîì òîêà íà ýòîì ó÷àñòêå (ãàëüâàíè÷åñêèå ýëåìåíòû, àêêóìóëÿòîðû, ýëåêòðîäâèãàòåëè, ãåíåðàòîðû è ò. ä.), ïîëó÷åííûå â § 2.7 ôîðìóëû äëÿ ðàáîòû è ìîùíîñòè:
îñòàþòñÿ ñïðàâåäëèâûìè. Äëÿ âûâîäà ýòèõ ôîðìóë áûëî èñïîëüçîâàíî òîëüêî îïðåäåëåíèå ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ è çàêîí ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè. Îäíàêî âûðàæåíèÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìîùíîñòè (2.7.6) è (2.7.7)
è àíàëîãè÷íûå ôîðìóëû äëÿ ðàáîòû (2.7.2) è (2.7.3) íå áóäóò ñïðàâåäëèâûìè, åñëè ó÷àñòîê 1 —2 ñîäåðæèò ÝÄÑ. Âåäü â ýòîì ñëó÷àå çàêîí Îìà â ôîðìå (2.4.3) íåïðèìåíèì. Èòàê, èñõîäíîé ôîðìóëîé äëÿ ìîùíîñòè òîêà â îáùåì ñëó÷àå ÿâëÿåòñÿ ôîðìóëà (2.16.1). Îáðàòèì âíèìàíèå åùå íà îäíó îñîáåííîñòü ó÷àñòêà öåïè ñ èñòî÷íèêîì òîêà. Äëÿ îäíîðîäíîãî ó÷àñòêà öåïè (ò. å. áåç ÝÄÑ) ìîùíîñòü âñåãäà ïîëîæèòåëüíà (äåéñòâèòåëüíî, Ð = I2R > 0). Ýíåðãèÿ, ïîñòóïàþùàÿ íà ýòîò ó÷àñòîê èçâíå, óâåëè÷èâàåò åãî âíóòðåííþþ ýíåðãèþ è çàòåì ïåðåäàåòñÿ îêðóæàþùèì òåëàì â âèäå òåïëîòû (âûïîëíÿåòñÿ çàêîí Äæîóëÿ—Ëåíöà). Ìîùíîñòü íà ó÷àñòêå öåïè, ñîäåðæàùåì ÝÄÑÏðè íàëè÷èè ñòîðîííèõ ñèë íà ó÷àñòêå ìîùíîñòü ìîæåò áûòü êàê ïîëîæèòåëüíîé, òàê è îòðèöàòåëüíîé. Äëÿ íàãëÿäíîñòè îáðàòèìñÿ åùå ðàç ê ïðîöåññàì çàðÿäêè è ðàçðÿäêè àêêóìóëÿòîðîâ. Êàê ìû óæå ãîâîðèëè â § 2.15, ïðè çàðÿäêå àêêóìóëÿòîðà ñèëà òîêà è íàïðÿæåíèå èìåþò îäèíàêîâûå çíàêè (òîê èäåò â íàïðàâëåíèè óáûëè ïîòåíöèàëà, êàê è íà îäíîðîäíîì ó÷àñòêå öåïè), à çíàê ÝÄÑ ïðîòèâîïîëîæåí çíàêó ñèëû òîêà. Ñëåäîâàòåëüíî, ìîùíîñòü ïîëîæèòåëüíà (Ð = IU1,2 > 0), ò. å. àêêóìóëÿòîð ïîòðåáëÿåò ìîùíîñòü èçâíå. Íà ÷òî îíà ðàñõîäóåòñÿ? Ïåðåïèøåì âûðàæåíèå äëÿ ìîùíîñòè â äðóãîì âèäå. Ñîãëàñíî çàêîíó Îìà (2.15.3) äëÿ ó÷àñòêà öåïè, ñîäåðæàùåãî ÝÄÑ, U1,2 = Ir - Òîãäà, ó÷èòûâàÿ, ÷òî çíàê ÝÄÑ ïðîòèâîïîëîæåí çíàêó ñèëû òîêà, ïîëó÷èì Ð = I2r - I Ïåðâîå ñëàãàåìîå — ýòî èçâåñòíîå èç çàêîíà Äæîóëÿ—Ëåíöà âûðàæåíèå äëÿ êîëè÷åñòâà òåïëîòû, âûäåëÿþùåãîñÿ â àêêóìóëÿòîðå â åäèíèöó âðåìåíè. À âòîðîå ñëàãàåìîå — ýòî ðàáîòà â åäèíèöó âðåìåíè, ñîâåðøàåìàÿ ïðîòèâ ñòîðîííèõ (õèìè÷åñêèõ) ñèë; çà ñ÷åò ýòîé ðàáîòû óâåëè÷èâàåòñÿ õèìè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ àêêóìóëÿòîðà. Òàêèì îáðàçîì, ïîòðåáëÿåìàÿ ýíåðãèÿ (ïîñòóïèâøàÿ èçâíå) ÷àñòè÷íî âûäåëÿåòñÿ â âèäå òåïëîòû, à ÷àñòè÷íî èäåò íà óâåëè÷åíèå ýíåðãèè àêêóìóëÿòîðà. Êîãäà àêêóìóëÿòîð ðàçðÿæàåòñÿ, çíàêè ñèëû òîêà è íàïðÿæåíèÿ ïðîòèâîïîëîæíû (òîê â àêêóìóëÿòîðå èäåò â ñòîðîíó âîçðàñòàíèÿ ïîòåíöèàëà). Ïîýòîìó ìîùíîñòü îòðèöàòåëüíà (Ð = IU1,2 < 0). Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî àêêóìóëÿòîð îòäàåò ìîùíîñòü âî âíåøíþþ öåïü. Ïðåîáðàçóåì âûðàæåíèå äëÿ ìîùíîñòè, èñïîëüçóÿ ôîðìóëó (2.15.3) è ó÷èòûâàÿ, ÷òî çíàêè ÝÄÑ è ñèëû òîêà îäèíàêîâû: Ð = I2r - I Èç ýòîãî âûðàæåíèÿ âèäíî, ÷òî ÷àñòü ìîùíîñòè (12ã), ðàñõîäóåìîé àêêóìóëÿòîðîì, âûäåëÿåòñÿ â âèäå òåïëîòû âíóòðè àêêóìóëÿòîðà. Îñòàëüíàÿ ìîùíîñòü îòäàåòñÿ âíåøíåé öåïè. Ïîä÷åðêíåì, ÷òî ïðèâåäåííûå ðàññóæäåíèÿ è ïîëó÷åííûå âûâîäû (â ÷àñòíîñòè, ôîðìóëû (2.16.2) è (2.16.3)) ñïðàâåäëèâû íåçàâèñèìî îò òîãî, êàêîâî ïðîèñõîæäåíèå ÝÄÑ íà ðàññìàòðèâàåìîì ó÷àñòêå.
|
|
|