Elektros srovės galia

Tą patį darbą elektros srovė gali atlikti per skirtingą laiką. Pavyzdžiui, elektros srovė teka dviem lemputėmis. Tekėdama kiekviena lempute ji atlieka vienodą – 200 J – darbą (4.2.1 pav.). Dėl atliekamo darbo elektros energija virsta šviesa – lemputės šviečia. Tačiau tą patį darbą elektros srovė atlieka per skirtingą laiką. Pirmoje elektros lemputėje elektros srovė atlieka darbą per 20 s, antroje – per 2 s. Vadinasi, skiriasi elektros srovės darbo atlikimo greitis (sparta). Fizikinis dydis, apibūdinantis elektros srovės darbo atlikimo greitį, vadinamas elektros srovės galia. Elektros srovės galia žymima raide P. Norint apskaičiuoti elektros srovės galią reikia elektros srovės darbą padalyti iš laiko, per kurį jis atliekamas:

Taigi, elektros srovės galia lygi srovės stiprio ir įtampos sandaugai.

Apskaičiavus elektros srovės galią paaiškėja, kad pirmos lemputės galia yra dešimt kartų mažesnė nei antros (4.2.1 pav.).

Taikant Omo dėsnį grandinės daliai elektros srovės galią galima išreikšti kitomis formulėmis (4.2.2 pav.):

P=IU=I^2R=\frac{U^2}{R}. (4.6)

Pagrindinis elektros srovės galios matavimo vienetas yra vatas. Elektros srovės galia lygi 1 vatui, jei per 1 sekundę elektros srovė atlieka 1 džaulio darbą:

[P] = 1 W = 1 J/s.

Praktikoje dažnai vartojami kartotiniai galios matavimo vienetai – kilovatas (kW) ir megavatas (MW):

1 kW = 1 000 W = 10³ W;

1 MW = 1 000 000 W = 10⁶ W.

Iš (4.5) formulės išplaukia, kad elektrinę galią galima išmatuoti ampermetru ir voltmetru. Praktikoje ji matuojama specialiu prietaisu – vatmetru. Vatmetru galima tiesiogiai išmatuoti elektrinę galią grandinėje (4.2.3 pav.).

Nuo elektrinio prietaiso konstrukcijos priklauso elektros srovės atliekamo darbo sparta. Vatas yra galia tokio elektros imtuvo (prietaiso), kuriame kiekvieną sekundę 1 J elektros energijos virsta kitos rūšies energija. Žinant prietaiso galią (P) nesudėtinga apskaičiuoti per vienetinį laiką (t) atliekamą elektros srovės darbą (sunaudotą elektros energiją):

Paprasčiausių elektrinių prietaisų (elektros lempučių) galia būna nurodyta ant jų korpuso (4.2.4 pav.), sudėtingesnių (skalbyklių, šaldytuvų, kompiuterių) – techniniame pase (žr. 4.1 lentelę). Žinodami prietaiso galią galime numanyti, kokį darbą atliks elektros srovė, ir įvertinti, kiek kainuos prietaiso naudojimas.

1 pavyzdys. Kiekvienas elektros grandinės komponentas naudoja arba gamina elektros energiją (4.2.5 pav.).

Pavyzdžiui, varžas naudoja elektros energiją. Jis kaista ir paverčia elektros energiją šilumine energija. Srovės šaltinis, maitinantis grandinę, yra energijos gamintojas (4.2.5 pav.). Tarkime, kad srovės šaltinio įtampa lygi 10 V, o varžo varža – 1 Ω. Iš Omo dėsnio išplaukia, kad grandine teka 10 A stiprio elektros srovė. Elektrinė galia, kurią sukuria srovės šaltinis, lygi:

P₁ = IU;

P₁ = 10 A ⋅ 10 V = 100 W.

Elektrinė galia, kuri išsiskiria varže, lygi:

P₂ = I²R;

P₂ = (10 A)² ⋅ 1 Ω = 100 W.

Srovės galia jungiamuosiuose laiduose dažnai vadinama galios nuostoliais. Mūsų nagrinėjamame pavyzdyje galios nuostolių nėra, kadangi P₁ = P₂.

2 pavyzdys. Tarkime, dvi skirtingos galios elektros lemputės (100 W ir 60 W) lygiagrečiai prijungtos prie elektros srovės šaltinio (4.2.6 pav., a). Kad 100 W lempute tekėtų stipresnė elektros srovė, jos varža turi būti mažesnė nei 60 W elektros lemputės. Vadinasi, elektros lemputės galia yra atvirkščiai proporcinga jos varžai. Didesnės galios lemputė (100 W) lygiagrečiai sujungtoje grandinėje šviečia stipriau, nes jos varža mažesnė. Tas pačias lemputes sujungus nuosekliai ryškiau šviečia mažesnės galios (60 W) elektros lemputė (4.2.6 pav., b), nes jos gnybtuose susidaro didesnė įtampa.