Związek SEM z energią

Siła elektromotoryczna (SEM) \( varepsilon \) źródła energii elektrycznej jest równa stosunkowi pracy W zamienianej na energię elektryczną do ładunku q, jaki przy tym przepływa przez obwód:

\[ \varepsilon=W/q \]

Moc zamieniana w źródle na energię elektryczną jest równa:

\[ P= \varepsilonI \]

Część tej energii elektrycznej wydziela się jako ciepło Joule’a na oporze wewnętrznym r.

Przykład 1.

Obliczyć jaka jest całkowita moc zamieniana na energię elektryczną oraz ciepło wydzielane w jednostce czasu w oporze wewnętrznym baterii, z której pobrany jest prąd o natężeniu I=0,2 A. SEM baterii równa jest \( \varepsilon = 6V \), a jej opór wewnętrzny \( r=0,5 \Omega \).

Rozwiązanie

\[ P= \varepsilon I=6V \cdot 0,2A=1,2 W \]

Część energii zamieniana jest ciepło Joule’a wydzielane w oporze wewnętrznym – powoduje to ogrzewanie baterii. Moc \( P_r \) zmieniana na ciepło Joule’a jest równa iloczynowi napięcia miedzy końcami oporu i natężenia prądu I płynącego przez ten opór:

\[ P_r=UI \]

Z prawa Ohma wynika:

\[ P_r=UI=(rI)I=rI^2=0,5 \Omega \cdot (0,2A)^2=0,02W \]

Odpowiedź

Całkowita moc prądu zamieniana na energię elektryczną wynosi 1,2 W z czego 0,02 W zamieniane jest na ciepło Joule’a.