Какие превращения энергии происходят в электрической цепи после её замыкания?

После замыкания электрической цепи источник создаёт разность потенциалов, и по проводникам начинает течь ток. С этого момента в цепи постоянно идут превращения энергии: электрическая энергия “распределяется” по элементам цепи и переходит в другие виды, в зависимости от того, какие устройства включены.

1) Что происходит с энергией в целом

• Источник тока (батарея, аккумулятор, генератор) превращает свою внутреннюю энергию в электрическую и “передаёт” её зарядам, создавая электрическое поле в проводниках.

  • У батареи это обычно химическая энергия → электрическая.

  • У генератора: механическая энергия → электрическая.

• Далее электрическая энергия в цепи преобразуется в другие виды в потребителях (нагрузке).

2) Основное превращение в проводниках и резисторах: электрическая → тепловая

Даже если в цепи нет “специальных” приборов, любой проводник имеет сопротивление. Поэтому часть энергии тока неизбежно превращается в тепло:

• электрическая энергия → внутренняя (тепловая) энергия проводников и элементов цепи
  Это проявляется как нагрев (закон Джоуля–Ленца): ток “тратит” энергию на столкновения электронов с атомами решётки.

3) Если в цепи есть лампа накаливания: электрическая → тепловая → световая

В лампе накаливания нить сильно нагревается:

• сначала электрическая → тепловая (нагрев спирали),

• затем часть тепловой энергии излучается как световая (и инфракрасное излучение).
  То есть итогово: электрическая → тепловая и световая (с преобладанием тепловой).

4) Если есть электродвигатель: электрическая → магнитная → механическая

В двигателе ток создаёт магнитное поле, и возникает вращающий момент:

• электрическая энергия → энергия магнитного поля → механическая энергия движения
  При этом часть энергии всё равно уходит в тепло (сопротивление обмоток, трение).

5) Если есть электромагнит, реле, катушка: электрическая → энергия магнитного поля

Катушка с током накапливает энергию в магнитном поле:

• электрическая энергия → энергия магнитного поля
  При выключении/изменении тока эта энергия может возвращаться в электрическую (индукция), но в реальных условиях часть опять же рассеивается в тепло.

6) Если есть конденсатор: электрическая → энергия электрического поля

При зарядке конденсатора:

• электрическая энергия → энергия электрического поля (в конденсаторе)
  Потом при разрядке эта энергия может перейти обратно в электрическую и далее — в тепло/свет/механику в нагрузке.

7) Если есть динамик/звонок: электрическая → механическая → звуковая

В таких устройствах ток вызывает колебания:

• электрическая → механическая (колебания) → звуковая
  Параллельно есть потери в тепло.

8) Итоговая формулировка

После замыкания цепи энергия источника превращается в электрическую энергию тока, а затем в элементах цепи преобразуется главным образом в:

• тепловую (всегда присутствует из-за сопротивления),

• световую (лампы, светодиоды),

• механическую (двигатели),

• звуковую (динамики, звонки),

• энергию электрического и магнитного поля (конденсаторы и катушки), которая может накапливаться и частично возвращаться в цепь, но в итоге в реальных условиях значительная доля всё равно рассеивается в тепло.