Изучение электричества как физического явления начинается ещё со школьной скамьи. Многие педагоги, чтобы упростить понимание учениками излагаемого материала, прибегают к сравнению электрического тока в проводнике с движением жидкости по трубе. И хотя это сравнение является приближённым, схематически всё же удаётся описать процессы, связанные с явлением электричества в целом и протекания электрического тока в проводнике в частности. Но, как показывает практика, гораздо проще освоить все тонкости этого обширного раздела физики, если сразу рассматривать реально происходящие процессы без попытки найти им аналог в мире механических явлений.
Для описания электрических явлений, происходящих в проводниках, используют целый набор различных величин и параметров. Конечно, для практического применения электричества нас интересует мощность тока, но для определения этого параметра придётся познакомиться с другими основными характеристиками протекания электричества в проводнике.
Сила является одной из важных характеристик действия электрического тока. По своему физическому смыслу она показывает количество электричества (величину заряда), которое пропускает электрическая цепь в единицу времени. Для этого в расчёт берётся величина электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за единицу времени. В математическом виде эта величина выглядит как кулон (Кл) разделённый на секунду (с). За единицу измерения силы тока взята величина ампер (А).
Следующим параметром, который принимается во внимание, когда рассчитывается мощность тока, является напряжение. Учитывая то, что электрический ток – это упорядоченное перемещение частиц, имеющих заряд, для создания этого движения необходимо наличие электрического поля. Так, для определения величины напряжения рассчитывают отношение работы тока на конкретном участке цепи к заряду, протекающему по нему. За единицу напряжения было решено взять вольт (В), который физически равен отношению единицы работы Дж к единице заряда Кл.
Используя амперметр, подключенный к цепи последовательно, определяем величину силы тока, а вольтметром, подключенным параллельно – напряжение. Мощность тока определяем уже аналитически, умножая силу на напряжение. Учитывая ранее принятые физические определения параметров, получим единицу мощности Дж/с или один ватт (Вт). Практически мы рассмотрели пример расчета в идеальном случае, при котором определили мощность постоянного тока.
Вот только зачастую в повседневной практике мы имеем дело с трёхфазным током. Определяем мощность трехфазного тока как сумму мощностей каждой отдельной фазы. Учитывая то, что каждая из них работает в режиме переменного тока, то в расчёт мощности добавляется множителем коэффициент мощности нагрузки cos j.
Посчитав суммарную мощность тока для разных способов подключения нагрузки для трёхфазного тока (а мы знаем их два – треугольником и звездой) получаем, что после несложных математических преобразований формула для расчёта в обоих случаях приняла один и тот же вид. К произведению напряжения на силу линейного тока и на коэффициент мощности нагрузки cos j добавляется множитель, равный квадратному корню из трёх (или в приближённом исчислении 1,73).
Изучив понятие «мощность тока» стоит напомнить о существовании двух её основных видов. Для активной электрической мощности характерно преобразование в другие виды энергии. Ею может быть световая, тепловая, механическая и другие. Для измерения используются ватты, киловатты, мегаватты.
При рассмотрении реактивной электрической энергии подразумевают величину, которая характеризуется электрической нагрузкой, создаётся потребителями энергии колебания электромагнитного поля. Зачастую этот вид энергии характерен для двигателей. В качестве единицы измерения принимают вольт – ампер реактивный (ВАр).
