Работа и мощность тока, нагрев и безопасность цепей
Электрическая цепь передаёт энергию. Ток показывает скорость переноса заряда, а напряжение — энергию на единицу заряда.
1. Работа и мощность
Разность потенциалов равна переданной энергии на заряд: U = W/q. При q = It электрическая энергия равна W = UIt. Мощность — скорость передачи: P = W/t = UI. Для резистора, подчиняющегося U = IR, также P = I²R = U²/R. Это эквивалентные формы для разных известных величин. Энергия измеряется в джоулях, мощность — в ваттах.
2. Нагрев и расход энергии
При столкновениях носителей заряда энергия передаётся решётке вещества. При постоянном токе в резисторе Q = I²Rt. Удвоение тока при неизменных R и t увеличивает тепло в четыре раза. Для учёта энергии часто используют киловатт-час: 1 кВт·ч = 3,6 × 10⁶ Дж. Прибор мощностью 2,0 кВт передаёт 2,0 кДж каждую секунду в номинальном режиме.