Формулы мощности и работы тока: Работа и мощность тока — урок. Физика, 8 класс.
Работа и мощность тока — урок. Физика, 8 класс.
При прохождении тока в цепи электрическое поле совершает работу по перемещению заряда. В этом случае работу электрического поля называют работой электрического тока.
При прохождении заряда \(q\) по участку цепи электрическое поле будет совершать работу: \(A=q\cdot U\), где \(U\) — напряжение электрического поля, \(A\) — работа, совершаемая силами электрического поля по перемещению заряда \(q\) из одной точки в другую.
Для выражения любой из этих величин можно использовать приведённый ниже рисунок.
Рис. \(1\). Зависимость между работой, напряжением и зарядом
Количество заряда, прошедшее по участку цепи, пропорционально силе тока и времени прохождения заряда: q=I⋅t.
Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна напряжению на её концах и количеству заряда, проходящего по этому участку: A=U⋅q.
Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна силе тока, времени прохождения заряда и напряжению на концах участка цепи: A=U⋅I⋅t.
Чтобы выразить любую из величин из данной формулы, можно воспользоваться рисунком.
Рис. \(2\). Зависимость между работой, силой тока и временем прохождения заряда
Единицы измерения величин:
работа электрического тока \([A]=1\) Дж;
напряжение на участке цепи \([U]=1\) В;
сила тока, проходящего по участку \([I]=1\) А;
время прохождения заряда (тока) \([t]=1\) с.
Для измерения работы электрического тока нужны вольтметр, амперметр и часы. Например, для определения работы, которую совершает электрический ток, проходя по спирали лампы накаливания, необходимо собрать цепь, изображённую на рисунке. Вольтметром измеряется напряжение на лампе, амперметром — сила тока в ней. А при помощи часов (секундомера) засекается время горения лампы.
Рис. \(3\). Схема и часы для измерения
Например:
I = 1,2 АU = 5 Вt = 1,5 мин = 90 сА = U⋅I⋅t = 5⋅1,2⋅90 = 540 Дж
Обрати внимание!
Работа чаще всего выражается в килоджоулях или мегаджоулях.
\(1\) кДж = 1000 Дж или \(1\) Дж = \(0,001\) кДж;
\(1\) МДж = 1000000 Дж или \(1\) Дж = \(0,000001\) МДж.
Для потребителей электрической энергии существуют приборы, позволяющие в пределах ошибки измерения получать числовые данные о ее расходе в единицу времени.
Рис. \(4\). Электросчетчик
Механическая мощность численно равна работе, совершённой телом в единицу времени: N = Аt. Чтобы найти мощность электрического тока, надо поступить точно также, т.е. работу тока, A=U⋅I⋅t, разделить на время.
Мощность электрического тока обозначают буквой \(Р\):
P=At=U⋅I⋅tt=U⋅I. Таким образом:Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока: P=U⋅I.
Из этой формулы можно определить и другие физические величины.
Для удобства можно использовать приведённый ниже рисунок.
Рис. \(5\). Зависимость между мощностью, напряжением и силой тока
За единицу мощности принят ватт: \(1\) Вт = \(1\) Дж/с.
Из формулы P=U⋅I следует, что
\(1\) ватт = \(1\) вольт ∙ \(1\) ампер, или \(1\) Вт = \(1\) В ∙ А.
Обрати внимание!
Используют также единицы мощности, кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).
\(1\) гВт = \(100\) Вт или \(1\) Вт = \(0,01\) гВт;
\(1\) кВт = \(1000\) Вт или \(1\) Вт = \(0,001\) кВт;
\(1\) МВт = \(1 000 000\) Вт или \(1\) Вт = \(0,000001\) МВт.
Пример:
Измерим силу тока в цепи с помощью амперметра, а напряжение на участке — с помощью вольтметра.
Рис. \(6\). Схема
Так как мощность тока прямо пропорциональна напряжению и силе тока, протекающего через лампочку, то перемножим их значения:
I=1,2АU=5ВP =U⋅I=5⋅1,2=6Вт.
Ваттметры измеряют мощность электрического тока, протекающего через прибор. По своему назначению и техническим характеристикам ваттметры разнообразны.
В зависимости от сферы применения у них различаются пределы измерения.
Аналоговый ваттметр | Аналоговый ваттметр | Аналоговый ваттметр | Цифровой ваттметр |
Рис. \(7\). Приборы для измерения
Подключим к цепи по очереди две лампочки накаливания, сначала одну, затем другую и измерим силу тока в каждой из них. Она будет разной.
Рис. \(8\). Лампы различной мощности в цепи
Сила тока в лампочке мощностью \(25\) ватт будет составлять \(0,1\) А. Лампочка мощностью \(100\) ватт потребляет ток в четыре раза больше — \(0,4\) А. Напряжение в этом эксперименте неизменно и равно \(220\) В. Легко можно заметить, что лампочка в \(100\) ватт светится гораздо ярче, чем \(25\)-ваттовая лампочка. Это происходит оттого, что её мощность больше. Лампочка, мощность которой в \(4\) раза больше, потребляет в \(4\) раза больше тока. Значит:
Обрати внимание!
Мощность прямо пропорциональна силе тока.
Что произойдёт, если одну и ту же лампочку подсоединить к источникам различного напряжения? В данном случае используется напряжение \(110\) В и \(220\) В.
Рис. \(8\). Лампа, подключенная к источнику тока с различным напряжением
Можно заметить, что при большем напряжении лампочка светится ярче, значит, в этом случае её мощность будет больше. Следовательно:
Обрати внимание!
Мощность зависит от напряжения.
Рассчитаем мощность лампочки в каждом случае:
| I=0,2АU=110ВP=U⋅I=110⋅0,2=22Вт | I=0,4АU=220ВP=U⋅I=220⋅0,4=88Вт. |
Можно сделать вывод о том, что при увеличении напряжения в \(2\) раза мощность увеличивается в \(4\) раза.
Не следует путать эту мощность с номинальной мощностью лампы (мощность, на которую рассчитана лампа). Номинальная мощность лампы (а соответственно, ток через нить накала и её расчётное сопротивление) указывается только для номинального напряжения лампы (указано на баллоне, цоколе или упаковке).
Рис. \(9\). Маркировка
В таблице дана мощность, потребляемая различными приборами и устройствами:
Таблица \(1\). Мощность различных приборов
Название | Рисунок | Мощность |
| Калькулятор | \(0,001\) Вт | |
| Лампы дневного света | \(15 — 80\) Вт | |
| Лампы накаливания | \(25 — 5000\) Вт | |
| Компьютер | \(200 — 450\) Вт | |
| Электрический чайник | \(650 — 3100\) Вт | |
| Пылесос | \(1500 — 3000\) Вт | |
| Стиральная машина | \(2000 — 4000\) Вт | |
| Трамвай | \(150 000 — 240000\) Вт |
Источники:
Рис. 1. Зависимость между работой, напряжением и зарядом.
Рис. 3. Схема и часы для измерения. © ЯКласс.
Рис. 5. Зависимость между мощностью, напряжением и силой тока. © ЯКласс.
Рис. 6. Схема. © ЯКласс.
Таблица 1. Мощность различных приборов. Компьютер. Указание авторства не требуется, 2021-08-14, Pixabay License, https://pixabay.com/ru/photos/яблоко-стул-компьютер-1834328/.
Мощность электрического тока — Основы электроники
Обычно электрический ток сравнивают с течением жидкости по трубке, а напряжение или разность потенциалов — с разностью уровней жидкости.
В этом случае поток воды, падающий сверху вниз, несет с собой определенное количество энергии. В условиях свободного падения эта энергия растрачивается бесполезно для человека. Если же направить падающий поток воды на лопасти турбины, то последняя начнет вращаться и сможет производить полезную работу.
Работа, производимая потоком воды в течение определенного промежутка времени, например, в течение одной секунды, будет тем больше, чем с большей высоты падает поток и чем больше масса падающей воды.
Точно так же и электрический ток, протекая по цепи от высшего потенциала к низшему, совершает работу. В каждую данную секунду времени будет совершаться тем больше работы, чем больше разность потенциалов и чем большее количество электричества ежесекундно проходит через поперечное сечение цепи.
Мощность электрического тока это количество работы, совершаемой за одну секунду времени, или скорость совершения работы.
Количество электричества, проходящего через поперечное сечение цепи в течение одной секунды, есть не что иное, как сила тока в цепи. Следовательно, мощность электрического тока будет прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) и силе тока в цепи.
Для измерения мощности электрического тока принята единица, называемая ватт (Вт).
Мощностью в 1 Вт обладает ток силой в 1 А при разности потенциалов, равной 1 В.
Для вычисления мощности постоянного тока в ваттах нужно силу тока в амперах умножить на напряжение в вольтах.
Если обозначить мощность электрического тока буквой P, то приведенное выше правило можно записать в виде формулы
P = I*U. (1)
Воспользуемся этой формулой для решения числового примера. Требуется определить, какая мощность электрического тока необходима для накала нити радиолампы, если напряжение накала равно 4 в, а ток накала 75 мА
Определим мощность электрического тока, поглощаемую нитью лампы:
Р= 0,075 А*4 В = 0,3 Вт.
Мощность электрического тока можно вычислить и другим путем. Предположим, что нам известны сила тока в цепи и сопротивление цепи, а напряжение неизвестно.
В этом случае мы воспользуемся знакомым нам соотношением из закона Ома:
U=IR
и подставим правую часть этого равенства (IR) в формулу (1) вместо напряжения U.
Тогда формула (1) примет вид:
P = I*U =I*IR
или
Р = I2*R. (2)
Например, требуется узнать, какая мощность теряется в реостате сопротивлением в 5 Ом, если через него проходит ток, силой 0,5 А.
Пользуясь формулой (2), найдем:
P= I2*R = (0,5)2*5 =0,25*5 = 1,25 Вт.
Наконец, мощность электрического тока может быть вычислена и в том случае, когда известны напряжение и сопротивление, а сила тока неизвестна. Для этого вместо силы тока I в формулу (1) подставляется известное из закона Ома отношение U/R и тогда формула (1) приобретает следующий вид:
Р = I*U=U2/R (3)
Например, при 2,5 В падения напряжения на реостате сопротивлением в 5 Ом поглощаемая реостатом мощность будет равна:
Р = U2/R=(2,5)2/5=1,25 Вт
Таким образом, для вычисления мощности требуется знать любые две из величин, входящих в формулу закона Ома.
Мощность электрического тока равна работе электрического тока, производимой в течение одной секунды.
P = A/t
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Похожие материалы:
Добавить комментарий
Формула мощности тока в физике
Содержание:
Электрический ток, на каком угодно участке цепи совершает некоторую работу (А).
{2}(6)$$
где j – плотность тока, $\rho$ – удельное сопротивление.
Единицы измерения мощности тока
Основной единицей измерения мощности тока (как и мощности вообще) в системе СИ является: [P]=Вт=Дж/с.
В СГС: [P]=эрг/с.
1 Вт=107 эрг/( с).
Выражение (4) применяют в системе СИ для того, чтобы дать определение единицы напряжения. Так, единицей напряжения (U) является вольт (В), который равен: 1 В= (1 Вт)/(1 А).
Вольтом называют электрическое напряжение, которое порождает в электроцепи постоянный ток силы 1 А при мощности 1 Вт.
Примеры решения задач
Пример
Задание. Какой должна быть сила тока, которая течет через обмотку электрического мотора для того, чтобы полезная мощность двигателя (PA) стала максимальной?Какова максимальная полезная мощность? Если двигатель постоянного тока подключен к напряжению U, сопротивление обмотки якоря – R.
Решение. Мощность, которую потребляет электроприбор, идет на нагревание (PQ) и совершение работы (PA):
$$P=P_{Q}+P_{A}(1.
{2}}{P_{2}}}$$
Читать дальше: Формула напряжения электрического поля.
Формула мощности электрического тока. Как узнать, найти, вычислить, рассчитать мощность.
Электрическая мощность является одной из наиболее важных и значимых характеристик, которая показывает величину, силу той электротехники, систем, цепей, что работают, выполняя ту или иную функцию. Естественно, как и любая другая физическая величина электрическая мощность должна иметь свою меру, благодаря которой появляется возможность ее рассчитывать, делая заведомо точные, экономичные, эффективные устройства, системы и т.д. Для расчетов существуют определенные формулы, по которым и находятся нужные значения мощности.
Формула мощности тока (электрического) достаточно проста и выражается как произведение напряжения на силу тока. То есть, чтобы найти электрическую мощность достаточно просто напряжение умножить на ток. Если воспользоваться законом ома, то ее можно найти и через сопротивление.
В этом случае электрическая мощность будет равна силе тока в квадрате умноженный на сопротивление или же напряжение в квадрате деленное на сопротивление.
Напомню, что при использовании формул подразумевается применение основных единиц измерения физических величин. В нашем случае основными единицами будут:
Электрическая мощность — Ватт;
Сила тока — Ампер;
Напряжение — Вольт;
Сопротивление — Ом.
Исходя из этого формула мощности электрического тока будет звучать так — 1 Ватт равен 1 Вольт умноженный на 1 Ампер. Думаю вы смысл поняли. Меньшими единицами измерения мощности является милливатты (1000 мВт = 1 Вт), большими единицами являются киловатты и мегаватты (1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт = 1000 000 Вт). Милливатты это достаточно маленькая мощность, ее используют в электронике, радиотехнике. К примеру мощность слухового аппарата измеряется именно в милливаттах. Мощность в ваттах можно встретить в звуковых усилителях, у небольших блоках питания, мини электродвигателях.
Киловатты это мощность, которая часто встречается в бытовых и технических устройствах (электрочайники, электродвигатели, обогреватели и т.д.). Мегаватты это уже достаточно большая мощность, ее можно встретить на электроподстанциях, электростанциях, у потребителях электроэнергии размером с город и т.д.
Если говорить о формуле более научной, которая электрическую мощность тока выражает через работу и время, то она будет звучать так — электрическая мощность равна отношению работы тока на участке цепи ко времени, в течении которого совершается эта работа.
То есть, работа деленная на время будет определять мощность. Кроме этого часто путают такие величины как ватты и ватт-час. В ваттах измеряется электрическая мощность — скорость изменения энергии (передачи, преобразования, потребления). А ватт-час являются единицей измерения самой энергии (работы). В ватт-часах выражается энергия, произведенная (переданная, преобразованная, потребленной) за определенное время.
Мощность также разделяется на активную и реактивную.
Активная мощность — часть полной мощности, что удалось передать в нагрузку за период переменного тока. Она равна произведению действующих значений напряжения и тока на cosφ (косинус угла сдвига фаз между ними). Электрическая мощность, что не была передана в нагрузку, а привела к некоторым потерям (на излучение, нагрев) называется реактивной мощностью. Она равна произведению действующих значений напряжения и тока на sinφ (синус угла сдвига фаз между ними).
P.S. Электрическая мощность является одной из главных величин и характеристик, используемые в электротехнике. Именно ее мы узнаем при покупки того или иного электрического устройства. Ведь она определяет силу, с которой электротехника может работать. К примеру электродрель. Если мы купим дрель недостаточной мощности, то она просто не сможет обеспечить нам нормальную работу при сверлении. Хотя гнаться за слишком большой мощностью также не следует, ведь это ведет к излишней трате электроэнергии, за которую вы будете платить. Так что у всего должна быть своя мера и мощность.
Как найти мощность, зная силу тока, напряжение и сопротивление
В физике достаточно много внимания уделено энергии и мощности устройств, веществ или тел. В электротехнике эти понятия играют не менее важную роль чем в других разделах физики, ведь от них зависит насколько быстро установка выполнит свою работу и какую нагрузку понесут линии электропередач. Исходя из этих сведений подбираются трансформаторы для подстанций, генераторы для электростанций и сечение проводников передающих линий. В этой статье мы расскажем, как найти мощность электрического прибора или установки, зная силу тока, напряжение и сопротивление.
Определение
Мощность – это скалярная величина. В общем случае она равна отношению выполненной работы ко времени:
P=dA/dt
Простыми словами эта величина определяет, как быстро выполняется работа. Она может обозначаться не только буквой P, но и W или N, измеряется в Ваттах или киловаттах, что сокращенно пишется как Вт и кВт соответственно.
Электрическая мощность равна произведению тока на напряжение или:
P=UI
Как это связано с работой? U – это отношение работы по переносу единичного заряда, а I определяет, какой заряд прошёл через провод за единицу времени. В результате преобразований и получилась такая формула, с помощью которой можно найти мощность, зная силу тока и напряжение.
Формулы для расчётов цепи постоянного тока
Проще всего посчитать мощность для цепи постоянного тока. Если есть сила тока и напряжение, тогда нужно просто по формуле, приведенной выше, выполнить расчет:
P=UI
Но не всегда есть возможность найти мощность по току и напряжению. Если вам они не известны – вы можете определить P, зная сопротивление и напряжение:
P=U2/R
Также можно выполнить расчет, зная ток и сопротивление:
P=I2*R
Последними двумя формулами удобен расчёт мощности участка цепи, если вы знаете R элемента I или U, которое на нём падает.
Для переменного тока
Однако для электрической цепи переменного тока нужно учитывать полную, активную и реактивную, а также коэффициент мощности (соsФ). Подробнее все эти понятия мы рассматривали в этой статье: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html.
Отметим лишь, что чтобы найти полную мощность в однофазной сети по току и напряжению нужно их перемножить:
S=UI
Результат получится в вольт-амперах, чтобы определить активную мощность (ватты), нужно S умножить на коэффициент cosФ. Его можно найти в технической документации на устройство.
P=UIcosФ
Для определения реактивной мощности (вольт-амперы реактивные) вместо cosФ используют sinФ.
Q=UIsinФ
Или выразить из этого выражения:
И отсюда вычислить искомую величину.
Найти мощность в трёхфазной сети также несложно, для определения S (полной) воспользуйтесь формулой расчета по току и фазному напряжению:
S=3UфIф
А зная Uлинейное:
S=1,73*UлIл
1,73 или корень из 3 – эта величина используется для расчётов трёхфазных цепей.
Тогда по аналогии чтобы найти P активную:
P=3UфIф*cosФ=1,73*UлIл*cosФ
Определить реактивную мощность можно:
Q=3UфIф*sinФ=1,73*UлIл*sinФ
На этом теоретические сведения заканчиваются и мы перейдём к практике.
Пример расчёта полной мощности для электродвигателя
Мощность у электродвигателей бывает полезная или механическая на валу и электрическая. Они отличаются на величину коэффициента полезного действия (КПД), эта информация обычно указана на шильдике электродвигателя.
Отсюда берём данные для расчета подключения в треугольник на Uлинейное 380 Вольт:
- Pна валу=160 кВт = 160000 Вт
- n=0,94
- cosФ=0,9
- U=380
Тогда найти активную электрическую мощность можно по формуле:
P=Pна валу/n=160000/0,94=170213 Вт
Теперь можно найти S:
S=P/cosφ=170213/0,9=189126 Вт
Именно её нужно найти и учитывать, подбирая кабель или трансформатор для электродвигателя.
На этом расчёты окончены.
Расчет для параллельного и последовательного подключения
При расчете схемы электронного устройства часто нужно найти мощность, которая выделяется на отдельном элементе. Тогда нужно определить, какое напряжение падает на нём, если речь идёт о последовательном подключении, или какая сила тока протекает при параллельном включении, рассмотрим конкретные случаи.
Здесь Iобщий равен:
I=U/(R1+R2)=12/(10+10)=12/20=0,6
Общая мощность:
P=UI=12*0,6=7,2 Ватт
На каждом резисторе R1 и R2, так как их сопротивление одинаково, напряжение падает по:
U=IR=0,6*10=6 Вольт
И выделяется по:
Pна резисторе=UI=6*0,6=3,6 Ватта
Тогда при параллельном подключении в такой схеме:
Сначала ищем I в каждой ветви:
I1=U/R1=12/1=12 Ампер
I2=U/R2=12/2=6 Ампер
И выделяется на каждом по:
PR1=12*6=72 Ватта
PR2=12*12=144 Ватта
Выделяется всего:
P=UI=12*(6+12)=216 Ватт
Или через общее сопротивление, тогда:
Rобщее=(R1*R2)/( R1+R2)=(1*2)/(1+2)=2/3=0,66 Ом
I=12/0,66=18 Ампер
P=12*18=216 Ватт
Все расчёты совпали, значит найденные значения верны.
Заключение
Как вы могли убедиться найти мощность цепи или её участка совсем несложно, неважно речь идёт о постоянке или переменке. Важнее правильно определить общее сопротивление, ток и напряжение. Кстати этих знаний уже достаточно для правильного определения параметров схемы и подбора элементов – на сколько ватт подбирать резисторы, сечения кабелей и трансформаторов. Также будьте внимательны при расчёте S полной при вычислении подкоренного выражения. Стоит добавить лишь то, что при оплате счетов за коммунальные услуги мы оплачиваем за киловатт-часы или кВт/ч, они равняются количеству мощности, потребленной за промежуток времени. Например, если вы подключили 2 киловаттный обогреватель на пол часа, то счётчик намотает 1 кВт/ч, а за час – 2 кВт/ч и так далее по аналогии.
Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:
Также читают:
Мощность в физике — обозначение, формулы и примеры
Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).
Определение мощности
Допустим, нам необходимо убрать урожай пшеницы с поля площадью 100 га. Это можно сделать вручную или с помощью комбайна. Очевидно, что пока человек обработает 1 га площади, комбайн успеет сделать намного больше. В данном случае разница между человеком и техникой — именно то, что называют мощностью. Отсюда вытекает первое определение.
Мощность в физике — это количество работы, которая совершается за единицу времени. |
Рассмотрим другой пример: между точкой А и точкой Б расстояние 15 км, которое человек проходит за 3 часа, а автомобиль может проехать всего за 10 минут. Понятно, что одно и то же количество работы они сделают за разное время. Что показывает мощность в данном случае? Как быстро или с какой скоростью выполняется некая работа.
В электромеханике данная величина тоже связана со скоростью, а конкретно — с тем, как быстро передается ток по участку цепи.
Исходя из этого, мы можем рассмотреть еще одно определение.
Мощность — это скалярная физическая величина, которая характеризует скорость передачи энергии от системы к системе или скорость преобразования, изменения, потребления энергии. |
Напомним, что скалярными величинами называются те, значение которых выражается только числом (без вектора направления).
Мощность человека в зависимости от деятельности
Вид деятельности |
Мощность, Вт |
|---|---|
Неспешная ходьба |
60–65 |
Бег со скоростью 9 км/ч |
750 |
Плавание со скоростью 50 м/мин |
850 |
Игра в футбол |
930 |
Как обозначается мощность: единицы измерения
В таблице выше вы увидели обозначение в ваттах, и читая инструкции к бытовой технике, можно заметить, что среди характеристик прибора обязательно указано количество ватт.
Это единица измерения механической мощности, используемая в международной системе СИ. Она обозначается буквой W или Вт.
Измерение мощности в ваттах было принято в честь шотландского ученого Джеймса Уатта — изобретателя паровой машины. Он стал одним из родоначальников английской промышленной революции.
В физике принято следующее обозначение мощности: 1 Вт = 1 Дж / 1с.
Это значит, что за 1 ватт принята мощность, необходимая для совершения работы в 1 джоуль за 1 секунду.
В каких единицах еще измеряется мощность? Ученые-астрофизики измеряют ее в эргах в секунду (эрг/сек), а в автомобилестроении до сих пор можно услышать о лошадиных силах.
Интересно, что автором этой последней единицы измерения стал все тот же шотландец Джеймс Уатт. На одной из пивоварен, где он проводил свои исследования, хозяин накачивал воду для производства с помощью лошадей. И Уатт выяснил, что 1 лошадь за секунду поднимает около 75 кг воды на высоту 1 метр.
Вот так и появилось измерение в лошадиных силах. Правда, сегодня такое обозначение мощности в физике считается устаревшим.
Одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для поднятия груза в 75 кг за 1 секунду на 1 метр. 🐴
Единицы измерения |
Вт |
|---|---|
1 ватт |
1 |
1 киловатт |
103 |
1 мегаватт |
106 |
1 эрг в секунду |
10-7 |
1 метрическая лошадиная сила |
735,5 |
Подготовка к ОГЭ по физике онлайн поможет снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.
Все формулы мощности
Зная определения, несложно понять формулы мощности, используемые в разных разделах физики — в механике и электротехнике.
В механике
Механическая мощность (N) равна отношению работы ко времени, за которое она была выполнена.
Основная формула:
N = A / t, где A — работа, t — время ее выполнения.
Если вспомнить, что работой называется произведение модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними, мы получим формулу измерения работы.
Если направления модуля приложения силы и модуля перемещения объекта совпадают, угол будет равен 0 градусов, а его косинус равен 1. В таком случае формулу можно упростить:
A = F × S
Используем эту формулу для вычисления мощности:
N = A / t = F × S / t = F × V
В последнем выражении мы исходим из того, что скорость (V) равна отношению перемещения объекта на время, за которое это перемещение произошло.
В электротехнике
В общем случае электрическая мощность (P) говорит о скорости передачи энергии.
Она равна произведению напряжения на участке цепи на величину тока, проходящего по этому участку.
P = I × U, где I — напряжение, U — сила тока.
В электротехнике существует несколько видов мощности: активная, реактивная, полная, пиковая и т. д. Но это тема отдельного материала, сейчас же мы потренируемся решать задачи на основе общего понимания этой величины. Посмотрим, как найти мощность, используя вышеуказанные формулы по физике.
Задача 1
Допустим, человек поднимает ведро воды из колодца, прикладывая силу 60 Н. Глубина колодца составляет 10 м, а время, необходимое для поднятия — 30 сек. Какова будет мощность в этом случае?
Решение:
Найдем вначале величину работы, используя тот факт, что мы знаем расстояние перемещения (глубину колодца 10 м) и приложенную силу 60 Н.
A = F × S = 60 Н × 10 м = 600 Дж
Когда известно значение работы и времени, найти мощность несложно:
N = A / t = 600 Дж / 30 сек = 20 Вт
Ответ: человек развивает мощность 20 ватт.
Задача 2
В комнате включена лампа мощностью 100 Вт. Напряжение домашней электросети — 220 В. Какая сила тока пройдет через эту лампу?
Решение:
Мы знаем, что Р = 100 Вт, а U = 220 В.
Поскольку P = I × U, следовательно I = P / U.
I = 100 / 220 = 0,45 А.
Ответ: через лампу пройдет сила тока 0,45 А.
Вопросы для самопроверки
Что характеризует механическая мощность?
Какие существуют единицы измерения мощности в физике?
Какая из единиц измерения считается устаревшей?
Мощность можно назвать скалярной величиной? Что это означает?
Как из формулы нахождения мощности получить работу?
Какой буквой обозначается мощность в механике, а какой — в электротехнике?
Какую работу производит за 30 минут устройство мощностью 600 Вт?
Как узнать напряжение в сети, если мы знаем мощность подключенного к ней прибора и силу тока, проходящую через прибор?
Если в течение 1 часа автомобиль №1 едет со скоростью 60 км/ч, а автомобиль №2 — со скоростью 90 км/ч, одинаковую ли мощность они развивают в это время?
Допустим, автобус отвез пассажиров из города А в город В за 1 час.
Если он планирует вернуться в город А пустым по той же трассе и потратить на это 1 час, ему понадобится развить такую же мощность или меньшую?
Физика 8 класс. Работа и мощность электрического тока :: Класс!ная физика
Физика 8 класс. РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику.
Зная две формулы:
I = q/t ….. и ….. U = A/q
можно вывести формулу для расчета работы электрического тока:
Работа электрического тока равна произведению силы тока на напряжение
и на время протекания тока в цепи.
Единица измерения работы электрического тока в системе СИ:
[ A ] = 1 Дж
= 1A. B . c
НАУЧИСЬ, ПРИГОДИТСЯ !
При расчетах работы электрического тока часто применяется
внесистемная кратная единица работы электрического тока:
1
кВт.
ч (киловатт-час).
1 кВт.ч = ………..Вт.с = 3 600 000 Дж
В каждой квартире для учета израсходованной электроэнергии устанавливаются специальные
приборы-счетчики электроэнергии, которые показывают работу электрического тока,
совершенную за какой-то отрезок времени при включении различных бытовых электроприборов.
Эти счетчики показывают работу электрического тока ( расход электроэнергии) в «кВт.ч».
Необходимо научиться рассчитывать стоимость израсходованной электроэнергии!
Внимательно разбираемся в решении задачи на странице 122 учебника (параграф 52) !
МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени
и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена.
(мощность в механике принято обозначать буквой N, в электротехнике — буквой Р)
так как А = IUt, то мощность электрического тока равна:
или
Единица мощности электрического тока в системе СИ:
[ P ] = 1 Вт (ватт) = 1 А .
B
КНИЖНАЯ ПОЛКА
ВАУ, ИНТЕРЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ !
Устали? — Отдыхаем!
Напряжение, сопротивление току и электрическая мощность общие основные электрические формулы математические вычисления формула калькулятора для расчета энергии энергия работа уравнение степенной закон ватт понимание общая электрическая круговая диаграмма расчет электричества электрическая ЭДС напряжение формула мощности уравнение два разных уравнения для расчета мощности общий закон омов аудио физика электричество электроника формула колесо формулы амперы ватты вольт омы косинус уравнение аудиотехника круговая диаграмма заряд физика мощность запись звука вычисление электротехническая формула мощность математика пи физика взаимосвязь
напряжение ток сопротивление и электрическая мощность общие основные электрические формулы математические вычисления формула калькулятора для расчета мощности энергия работа уравнение мощность закон ваттс понимание общая электрическая круговая диаграмма расчет электричества электрическая ЭДС напряжение формула мощности уравнение два разных уравнения для расчета мощности общий закон Ома аудио физика электричество электричество формула tronics колесо формулы амперы ватт вольт ом уравнение косинуса звуковая инженерия круговая диаграмма заряд физика мощность звук запись вычисление электротехника формула мощность математика пи физика отношение взаимосвязь — sengpielaudio Sengpiel BerlinЭлектрический ток , Электроэнергетика , Электрическое напряжение
Электричество и Электрический заряд
Наиболее распространенные общие формулы, используемые в электротехнике
Основные формулы и Расчеты ●
Взаимосвязь физических и электрических величин (параметров)
Электрическое напряжение В , силы тока 9005 9005 удельное сопротивление R , полное сопротивление Z , мощность и мощность P
Вольт В , ампер A, сопротивление и импеданс Ом Ом и Вт Вт
Номинальный импеданс Z = 4, 8 и 16 Ом (для громкоговорителей ) часто принимается сопротивление Р . Уравнение (формула) закона Ома: V = I × R и уравнение (формула) степенного закона: P = I × V . P = мощность, I или J = латиница: приток, международный ампер или интенсивность и R = сопротивление. В = напряжение, разность электрических потенциалов Δ В или E = электродвижущая сила (ЭДС = напряжение). |
| Введите любые два известных значения и нажмите «вычислить», чтобы решить для двух других. Пожалуйста, введите только два значения. |
| Используемый браузер, к сожалению, не поддерживает Javascript. Программа указана, но фактическая функция отсутствует. |
Колесо формул электротехники
В происходит от «напряжения», а E — от «электродвижущей силы (ЭДС)». E означает также энергии , поэтому мы выбираем V . Энергия = напряжение × заряд. E = V × Q . Некоторым нравится лучше придерживаться E вместо V , так что сделайте это. Для R возьмите Z . |
| 12 самых важных формул: Напряжение В = I × R = P / I = √ ( P × R ) в вольтах В Ток I = В / R = P / В = √ ( P / R ) в амперах A Сопротивление R = В / I = P / I 2 = В 2 / P в омах Ом Мощность P = В × I = R × I 2 = В 2 / R в ваттах Вт |
См.
Также: The Formula Wheel of Acoustics (Audio)
| The Big Формулы мощности Расчет электрической и механической мощности (прочности) |
|
ватт рассчитывается на основе измерения среднеквадратичного напряжения. Прочтите, пожалуйста, здесь: | Андр-Мари Ампре был французским физиком и математиком. Его именем названа единица измерения электрического тока в системе СИ — ампер . Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта был итальянским физиком. Его именем названа единица измерения электрического напряжения в системе СИ — вольт . Георг Симон Ом был немецким физиком и математиком.  Его именем названа единица измерения электрического сопротивления СИ, Ом . Джеймс Ватт был шотландским изобретателем и инженером-механиком. Единица измерения электрической мощности (мощности) в системе СИ, ватт , была названа его именем. |
|
Мощность, как и все величины энергии, является в первую очередь расчетным значением. |
| Слово «усилитель мощности» используется неправильно, особенно в аудиотехнике. Напряжение и ток можно усилить. Странный термин «усилитель мощности» стал пониматься как усилитель, предназначенный для управления нагрузкой например, громкоговоритель. Мы называем произведение усиления по току и усилению по напряжению «усилением мощности».  |
Совет: треугольник электрического напряжения В = I × R (закон Ома VIR)
Введите , два значения , будет рассчитано третье значение. Треугольник мощности P = I × V (степенной закон PIV)
Введите два значения , будет рассчитано третье значение.
С помощью волшебного треугольника можно легко вычислить все формулы. Вы прячетесь с
пальцем значение, которое нужно вычислить. Два других значения показывают, как производить расчет.
Расчеты: Закон Ома — магический треугольник Ома
Измерение входного и выходного сопротивления
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК (AC) ~
В l = линейное напряжение (вольт), V p = фазное напряжение (вольт), I l = линейный ток (амперы), I p = фазный ток ( амперы)
Z = полное сопротивление (Ом), P = мощность (ватты), φ = угол коэффициента мощности, VAR = вольт-амперы (реактивные)
| Ток (однофазный): I = P / V p × cos φ | Ток (3 фазы): I = P / √3 V l × cos φ или I = P /3 V p × cos φ |
| Питание (однофазное): P = V p × I p × cos φ | Питание (3 фазы): P = √3 V l × I l × cos φ или P = √3 V p × I p × cos φ |
Для чисто резистивной схемы PF = 1 (идеально). Полная мощность S рассчитывается по Пифагору, активная мощность P и реактивная мощность Q . S = √ ( P 2 + Q 2 )
| Формулы питания постоянного тока Напряжение В, дюймов (В) расчет из тока I дюймов (А) и сопротивления R дюймов (Ом): В (В) = I (А) × R (Ом) Мощность P, дюймов (Вт), рассчитанная исходя из напряжения В, дюймов (В) и тока I дюймов (А): P (Вт) = В (В) × I. (A) = V 2 (V) / R (Ω) = I 2 (A) R (Ω) Формулы питания переменного тока Напряжение В, в вольтах (В) равно току I в амперах (А), умноженному на импеданс Z в омах (Ом): В (В) = I ( A) Z ((Ом) = (| I | × | Z |) и ( θ I + θ Z ) Полная мощность S в вольт-амперах (ВА) равна напряжению В в вольтах (В), умноженному на ток I в амперах (А): S (ВА) = В (V) I (A) = (| V | × | I |) и ( θ V — θ I ) Реальная мощность P в ваттах (Вт) равна напряжению V в вольтах (В), умноженному на ток I в амперах (A), умноженному на . 
коэффициент мощности (cos φ ): P (Вт) = V (V) × I (A) × cos φ Реактивная мощность Q в вольт-амперах, реактивная (VAR) равна напряжению V в вольтах (В), умноженному на ток I в амперах (A) на синус комплексного фазового угла мощности ( φ ): Q (VAR) = V (V) × I (A) × sin φ Коэффициент мощности (FP) равен абсолютному значению косинуса комплексного фазового угла мощности ( φ ): PF = | cos φ | |
Фактический коэффициент мощности, а не стандартный коэффициент смещаемой мощности 50/60 Гц
| Определения электрических измерений | ||
| Кол. Акций | Имя | Определение |
| частота f | герц (Гц) | 1 / с |
| усилие F | ньютон (Н) | кг · м / с² |
| давление p | паскаль (Па) = Н / м² | кг / м · с² |
| энергия E | рабочий джоуль (Дж) = N · м | кг · м² / с² |
| мощность П | Вт (Вт) = Дж / с | кг · м² / с³ |
| электрический заряд Q | кулонов (Кл) = A · с | А · с |
| напряжение В | вольт (В) = Вт / д | кг · м² / A · с³ |
| ток I | ампер (А) = Q / s | А |
| емкость C | фарад (Ф) = C / V = A · с / В = с / Ом | A² · с 4 / кг · m² |
| индуктивность L | генри (H) = Wb / A = V · s / A | кг · м² / A² · с² |
| сопротивление R | Ом (Ом) = В / А | кг · м²A² · с³ |
| проводимость G | сименс (S) = A / V | A² · s³ / кг · m² |
| магнитный поток Φ | Вебер (Wb) = V · с | кг · м² / A · с² |
| плотность потока B | тесла (T) = Вт / м² = V · с / м² | кг / А · с² |
Поток электрического заряда Q упоминается как электрический ток I. Размер начисления за единицу времени изменение электрического тока. Ток протекает с постоянной величиной I. за время t , он переносит заряд Q = I × t . Для временно постоянной мощности соотношение между зарядом и током: I = Q / t или Q = I × t. Благодаря этой взаимосвязи, основные единицы усилителя и второй кулон в Установлена Международная система единиц.Кулоновскую единицу можно представить как 1 C = 1 A × s. Заряд Q , (единица измерения в ампер-часах Ач), ток разряда I , (единица измерения в амперах A), время t , (единица измерения часов h). |
В акустике имеется « Акустический эквивалент закона Ома »
Соотношение акустических размеров, связанных с плоскими прогрессивными звуковыми волнами
Преобразование многих единиц, таких как мощность и энергия
префиксы | длина | площадь | объем | вес | давление | температура | время | энергия | мощность | плотность | скорость | ускорение | сила
[к началу страницы]
Веб-сайт кабинета физики
Работа, энергия и сила: обзор набора задач
Этот набор из 32 задач нацелен на вашу способность использовать уравнения, связанные с работой и мощностью, для расчета кинетической, потенциальной и полной механической энергии, а также использовать соотношение работа-энергия для определения конечной скорости, тормозного пути или конечной высоты подъема.
объект.Более сложные задачи обозначены цветом , синие задачи .
Работа
Работа возникает, когда на объект действует сила, вызывающая смещение (или движение) или, в некоторых случаях, чтобы препятствовать движению. В этом определении важны три переменные — сила, смещение и степень, в которой сила вызывает или препятствует смещению. Каждая из этих трех переменных входит в уравнение работы.Это уравнение:
Работа = Сила • Смещение • Косинус (тета)
W = F • d • cos (тета)
Поскольку стандартной метрической единицей силы является Ньютон, а стандартной метрической единицей перемещения является метр, то стандартной метрической единицей работы является Ньютон • метр, определяемый как Джоуль и сокращенно J.
Самая сложная часть уравнения работы и расчетов работы — это значение угла тета в приведенном выше уравнении.Угол — это не просто любой заявленный угол в задаче; это угол между векторами F и d.
При решении рабочих задач нужно всегда помнить об этом определении: тета — это угол между силой и смещением, которое она вызывает. Если сила в том же направлении, что и смещение, то угол равен 0 градусов. Если сила направлена в направлении, противоположном смещению, то угол составляет 180 градусов. Если сила направлена вверх, а смещение вправо, то угол составляет 90 градусов.Это кратко показано на рисунке ниже.
Сила
Мощность определяется как скорость, с которой работа выполняется над объектом. Как и все величины скорости, мощность зависит от времени. Мощность связана с тем, насколько быстро выполняется работа. Две одинаковые работы или задачи можно выполнять с разной скоростью — медленно или быстро. Работа в каждом случае одинакова (поскольку это одинаковые рабочие места), но мощность разная.Уравнение мощности показывает важность времени:
Мощность = Работа / время
P = Вт / т
Единицей стандартной метрической работы является Джоуль, а стандартной метрической единицей измерения времени является секунда, поэтому стандартной метрической единицей измерения мощности является Джоуль / секунда, определяемая как ватт и сокращенно W. путайте единицу Ватт, обозначаемую сокращенно W, с количественной работой, также обозначаемой буквой W.
Объединение уравнений мощности и работы может привести ко второму уравнению мощности. Мощность — Вт / т, работа — F • d • cos (тета). Подставляя выражение для работы в уравнение мощности, получаем P = F • d • cos (theta) / t. Если это уравнение переписать как
P = F • cos (тета) • (d / t)
можно заметить возможное упрощение. Отношение d / t — это значение скорости для движения с постоянной скоростью или средняя скорость для ускоренного движения.Таким образом, уравнение можно переписать как
P = F • v • cos (тета)
где v — постоянная скорость или среднее значение скорости. Некоторые из задач в этом наборе задач будут использовать это производное уравнение для мощности.
Механическая, кинетическая и потенциальная энергии
Есть две формы механической энергии — потенциальная энергия и кинетическая энергия.
Потенциальная энергия — это накопленная энергия положения. В этом наборе проблем нас больше всего будет интересовать запасенная энергия из-за вертикального положения объекта в гравитационном поле Земли. Такая энергия известна как потенциальная энергия гравитации (PE grav ) и рассчитывается по уравнению
.PE grav = m • g • h
где м — масса объекта (в условных единицах килограмма), г — ускорение свободного падения (9.8 м / с / с) и ч. — высота объекта (в стандартных единицах измерения) над произвольно заданным нулевым уровнем (например, землей или верхом лабораторного стола в комнате физики).
Кинетическая энергия определяется как энергия, которой обладает объект в результате его движения. Объект должен двигаться, чтобы обладать кинетической энергией. Количество кинетической энергии ( KE ), которым обладает движущийся объект, зависит от массы и скорости.
Уравнение кинетической энергии:
КЕ = 0.5 • м • в 2
где м, — масса объекта (в условных единицах килограммов), а v — скорость объекта (в стандартных единицах измерения м / с).
Полная механическая энергия, которой обладает объект, складывается из его кинетической и потенциальной энергий.
Связь между работой и энергией
Существует связь между работой и общей механической энергией.Взаимосвязь лучше всего выражается уравнением
TME i + W NC = TME f
Другими словами, это уравнение говорит о том, что начальное количество полной механической энергии ( TME i ) системы изменяется работой, совершаемой с ней неконсервативными силами ( W nc ). Конечное количество полной механической энергии ( TME f ), которой обладает система, эквивалентно начальному количеству энергии ( TME i ) плюс работа, выполняемая этими неконсервативными силами ( W nc ).
Механическая энергия, которой обладает система, представляет собой сумму кинетической энергии и потенциальной энергии. Таким образом, приведенное выше уравнение можно преобразовать в форму
.KE i + PE i + W NC = KE f + PE f
0,5 • m • v i 2 + m • g • h i + F • d • cos (theta) = 0,5 • m • v f 2 + m • g • h f
Работа, совершаемая системой неконсервативными силами (W nc ), может быть описана как положительная работа или как отрицательная работа.Положительная работа выполняется в системе, когда сила, выполняющая работу, действует в направлении движения объекта. Отрицательная работа выполняется, когда сила, выполняющая работу, противодействует движению объекта. Когда положительное значение работы подставляется в уравнение работы-энергии выше, конечное количество энергии будет больше, чем начальное количество энергии; считается, что система получила механическую энергию.
Когда отрицательное значение работы подставляется в уравнение работы-энергии выше, конечное количество энергии будет меньше начального количества энергии; считается, что система потеряла механическую энергию.Бывают случаи, когда единственными силами, выполняющими работу, являются консервативные силы (иногда называемые внутренними силами). Обычно такие консервативные силы включают гравитационные силы, силы упругости или пружины, электрические силы и магнитные силы. Когда единственные силы, выполняющие работу, — это консервативные силы, тогда член W nc в приведенном выше уравнении равен нулю. В таких случаях говорят, что система сохранила свою механическую энергию.
Правильный подход к проблеме работы-энергии включает в себя внимательное чтение описания проблемы и подстановку значений из него в уравнение работы-энергии, перечисленное выше.Выводы о некоторых терминах должны быть сделаны на основе концептуального понимания кинетической и потенциальной энергии.
Например, если объект изначально находится на земле, то можно сделать вывод, что PE i равен 0, и этот член может быть исключен из уравнения работы-энергии. В других случаях высота объекта в исходном состоянии такая же, как и в конечном состоянии, поэтому условия PE i и PE f совпадают. Таким образом, они могут быть исключены математически с каждой стороны уравнения.В других случаях скорость постоянна во время движения, поэтому члены KE i и KE f одинаковы и, таким образом, могут быть исключены математически с каждой стороны уравнения. Наконец, есть случаи, когда условия KE и / PE не указаны; вместо этого даны масса (м), скорость (v) и высота (h). В таких случаях члены KE и PE могут быть определены с помощью соответствующих уравнений. Сделайте своей привычкой с самого начала просто начать с уравнения работы и энергии, отменить члены, которые равны нулю или неизменны, подставить значения энергии и работы в уравнение и найти указанное неизвестное.
Привычки эффективно решать проблемы
Эффективный решатель проблем по привычке подходит к физической проблеме таким образом, чтобы отражать набор дисциплинированных привычек. Хотя не все эффективные специалисты по решению проблем используют один и тот же подход, все они имеют общие привычки. Эти привычки кратко описаны здесь. Эффективное решение проблем …
- …. внимательно читает задачу и создает мысленную картину физической ситуации. При необходимости они набрасывают простую схему физической ситуации, чтобы помочь визуализировать ее.
- … определяет известные и неизвестные величины в организованном порядке, часто записывая их на диаграмме. Они приравнивают заданные значения к символам, используемым для представления соответствующей величины (например, m = 1,50 кг, v i = 2,68 м / с, F = 4,98 Н, t = 0,133 с, v f = ???) .
-
… строит стратегию решения неизвестной величины; стратегия, как правило, сосредоточена вокруг использования физических уравнений и во многом зависит от понимания физических принципов.
- … определяет подходящую (ые) формулу (ы) для использования, часто записывая их. При необходимости они выполняют необходимое преобразование количеств в правильные единицы.
- … выполняет подстановки и алгебраические манипуляции, чтобы найти неизвестную величину.
Подробнее …
Дополнительная литература / Учебные пособия:
Следующие страницы учебного пособия «Физический класс» могут быть полезны для того, чтобы помочь вам в понимании концепций и математики, связанных с этими проблемами.
Набор задач «Работа, энергия и мощность»
Просмотреть набор задач
Решения с аудиосистемой для работы, энергии и мощности
Просмотрите решение проблемы с аудиогидом:1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32
Расчет электроэнергии | Закон Ома
Узнайте формулу мощности
Мы видели формулу для определения мощности в электрической цепи: умножая напряжение в вольтах на ток в амперах, мы получаем ответ в ваттах.
«Давайте применим это к примеру схемы:
Как использовать закон Ома для определения силы
В приведенной выше схеме мы знаем, что у нас напряжение батареи 18 В и сопротивление лампы 3 Ом. Используя закон Ома для определения силы тока, получаем:
Теперь, когда мы знаем ток, мы можем взять это значение и умножить его на напряжение, чтобы определить мощность:
Это говорит нам о том, что лампа рассеивает (выделяет) 108 Вт мощности, скорее всего, в форме света и тепла.
Повышение напряжения батареи
Давайте попробуем взять ту же схему и увеличить напряжение батареи, чтобы увидеть, что произойдет. Интуиция подсказывает нам, что ток в цепи будет увеличиваться с увеличением напряжения, а сопротивление лампы останется прежним. Таким же образом увеличится и мощность:
Теперь напряжение батареи 36 вольт вместо 18 вольт.
Лампа по-прежнему обеспечивает электрическое сопротивление 3 Ом для прохождения тока.Текущий сейчас:
Это понятно: если I = E / R, и мы удваиваем E, а R остается неизменным, ток должен удвоиться. Действительно, есть: теперь у нас 12 ампер тока вместо 6. А что насчет мощности?
Как повышение напряжения батареи влияет на мощность?
Обратите внимание, что мощность увеличилась, как мы и предполагали, но она увеличилась немного больше, чем ток.Почему это? Поскольку мощность является функцией напряжения, умноженного на ток, а и напряжение и ток удвоены по сравнению с их предыдущими значениями, мощность увеличится в 2 x 2 раза, или 4.
Вы можете проверить это, разделив 432 Вт на 108 Вт и убедившись, что соотношение между ними действительно равно 4. Снова используя алгебру, чтобы манипулировать формулой, мы можем взять нашу исходную формулу мощности и изменить ее для приложений, где мы не знаем и того, и другого.
напряжение и ток: если мы знаем только напряжение (E) и сопротивление (R):
Если нам известны только ток (I) и сопротивление (R):
Закон Джоуля противЗакон Ома
Историческая справка: именно Джеймс Прескотт Джоуль, а не Георг Саймон Ом первым открыл математическую связь между рассеиваемой мощностью и током через сопротивление. Это открытие, опубликованное в 1841 году, имело форму последнего уравнения (P = I 2 R) и широко известно как закон Джоуля.
Однако эти уравнения мощности настолько часто связаны с уравнениями закона Ома, связывающими напряжение, ток и сопротивление (E = IR; I = E / R; и R = E / I), что они часто приписываются Ому.
ОБЗОР:
- Мощность измеряется в Вт , обозначается буквой «W».
- Закон Джоуля: P = I 2 R; P = IE; P = E 2 / R
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Попробуйте наш калькулятор закона Ома в разделе «Инструменты».
|
Яркость лампы |
|||||
|
Падение напряжения (В) |
|||||
|
Первая лампочка |
Вторая лампа |
||||
|
Яркость лампы |
|||||
|
Падение напряжения (В) |
|||||
|
Первая лампочка |
Вторая лампа |
||||
|
Яркость лампы |
|||||
|
Падение напряжения (В) |
|||||
|
Длина провода в бухте (см) |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
Макс. нет. скрепок |
Но Эйнштейн показал нам, что энергию можно превратить в массу и наоборот. Второй закон термодинамики гласит, что каждый раз, когда энергия меняет форму, часть ее превращается в тепло. Энергия бывает разных форм.Самая полезная энергия или энергия высочайшего качества — это то, что мы можем использовать для работы. Например, энергия движения (кинетическая энергия) воды, падающей через плотину, может быть использована для вращения водяного колеса для измельчения зерна или выработки электричества.
Пользователи должны: проявлять должную осмотрительность для обеспечения точности воспроизводимых материалов; Укажите как полное название воспроизводимых материалов, так и организацию автора; и Укажите, что воспроизведение является копией официального произведения, опубликованного правительством Канады, и что воспроизведение не было произведено при поддержке или с одобрения правительства Канады.
Энергия бывает разных форм. Когда энергия передается от одного объекта к другому или когда она преобразуется из одного типа в другой, ее можно использовать для выполнения работы. Например, энергия движения (кинетическая энергия) воды, падающей через плотину, может быть использована для вращения водяного колеса для измельчения зерна или выработки электричества. 
Одним из результатов второго закона термодинамики является то, что ни один процесс не может преобразовать 100% энергии в полезную работу.
Обратите внимание, что сила тяжести, действующая на воду, в каждом случае обеспечивает энергию. 
png 
Он назван в честь Джеймса Джоуля, пивовара 19 века, который показал эквивалентность механической работы и тепла. Один джоуль примерно равен количеству энергии, необходимому для поднятия 100-граммового яблока на 1 метр (3,3 фута). 
Джеймс Ватт был пионером в понимании физики энергии и разработал один из первых успешных паровых двигателей. Он одолжил нам свою фамилию для этого подразделения. 
Ноутбук, который вы, возможно, используете для чтения, потребляет около 5 & acirc; & # 128; & # 147; 50 ватт, в зависимости от того, воспроизводится ли у вас музыка в фоновом режиме или работают ли другие приложения. Старомодная лампа накаливания мощностью 100 Вт потребляет 1 киловатт-час электроэнергии, если оставить ее включенной на 10 часов. Киловатт — это 1000 ватт, сокращенно кВт. 10 часов x 100 Вт = 1000 кВтч. Обратите внимание на разницу между кВт и кВтч. КВт — это мера мощности, а кВтч — мера того, сколько энергии было использовано в целом.
Вы можете копировать, изменять, распространять и выполнять работу даже в коммерческих целях, не спрашивая разрешения 
0 Непортированная лицензия. Вы свободны: делиться — копировать, распространять и передавать произведение для ремикса — адаптировать произведение При следующих условиях: приписывание — вы должны указывать произведение способом, указанным автором или лицензиаром (но ни в коем случае, чтобы предполагает, что они одобряют вас или ваше использование произведения). совместно использовать — если вы изменяете, трансформируете или расширяете эту работу, вы можете распространять полученную работу только по той же или аналогичной лицензии, что и эта. 
Усилиями многих различных исследователей к концу 19 века было разработано хорошее понимание электричества и того, как его использовать.
Они реагируют на изменение условий, чтобы включить или выключить подачу электричества. Полупроводники часто содержат смесь кремния и металлов. Пластины из этих полупроводников лежат в основе «микросхем» компьютера, а также являются основой для светодиодных ламп и фотоэлектрических (солнечных) элементов.
Единицей измерения электрического потенциала является вольт. Вольт равен джоуля на кулон. Таким образом, если автомобильный аккумулятор имеет электрический потенциал 12 вольт, он может обеспечить 12 джоулей энергии на каждый кулон заряда, который он подает на стартер. Точно так же, если розетка в вашем доме имеет электрический потенциал 120 вольт, то она может обеспечить 120 джоулей энергии на каждый кулон заряда, который подается на устройство, подключенное к стене. (Примечание: величина «электрический потенциал» иногда называется несколькими разными названиями, включая напряжение, разность потенциалов и электродвижущую силу.Для ясности мы всегда будем ссылаться на электрический потенциал, который измеряется в вольтах). Электроны высокого напряжения возвращаются в «основное состояние» с большей энергией, чем электроны низкого напряжения. 
Вы знаете, что одинаковые концы магнитов отталкиваются друг от друга, а противоположные концы притягиваются. Теперь, когда электрический ток течет через провод, он становится похож на магнит в том смысле, что у него есть магнитное поле. Однако, в отличие от постоянных магнитов, магнитное поле можно отключить, остановив прохождение тока.Это свойство лежит в основе работы электродвигателей. Ток, проходящий через обмотки проводов в электродвигателе, вызывает включение магнетизма. Затем это заставляет двигатели вращаться, притягиваясь и толкаясь притяжением и отталкиванием электромагнитов. 
org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете использовать это повторно элемент для некоммерческих целей при условии, что вы указываете авторство и предлагаете любые производные работы по аналогичной лицензии.
Поскольку для большинства приложений требуется более высокое напряжение, фотоэлементы должны быть подключены последовательно для получения желаемых результатов. 
flickr.com/photos/cobalt_grrl/2256696466 
com) и опубликованы под этой лицензией Creative Commons. http://www.explainthatstuff.com/electricmotors.html 
Alternative-energy-tutorials.com, если прямо не указано иное. Согласно веб-мастеру AET: Как вы любезно спросили, я не возражаю против того, чтобы вы использовали это изображение как часть своего веб-курса по энергетике бесплатно. Тем не менее, я должен попросить вас правильно ссылаться на мои учебные пособия, изображения и сайт: www.alternative-energy-tutorials.com соответственно в своих презентациях. 
Гибридные электромобили, такие как Toyota Prius, делают именно это. Электродвигатель питается от аккумулятора при нажатии педали акселератора.Когда педаль отпускается, инерция автомобиля действует через вращающиеся колеса, вращая двигатель, заставляя двигатель работать в качестве генератора, создавая электричество для подзарядки аккумулятора. 
Это то, что производят батареи, солнечные панели и генераторы постоянного тока. Для электричества постоянного тока ток всегда течет в одном и том же направлении. Другой вид электричества — это переменный ток (AC). Как видно из названия, ток переключает направление в проводе с регулярным циклом. Электроэнергия переменного тока — это то, что приходит в наши дома через электросеть.Производится генераторами переменного тока. Генератор переменного тока устроен иначе, чем генератор постоянного тока. Помните, что в генераторе постоянного тока или двигателе есть коммутатор или выпрямитель, который переключает направление тока в катушках якоря (той части, которая вращается). В генераторе переменного тока вместо реверсивного коммутатора используются контактные кольца. Таким образом, с каждой половиной оборота генератора индуцированный ток меняет направление.
В Соединенных Штатах стандарт для электросети составляет 60 Гц (переключение вперед и назад 60 раз в секунду). 
Это делают трансформаторы. Трансформатор состоит из двух расположенных бок о бок катушек, большой и малой.Обе катушки имеют общий железный сердечник. Переменный ток, проходящий через небольшую первичную катушку, за счет магнитной индукции создает ток более высокого напряжения в большей вторичной катушке. И обратное также верно: если первичная обмотка больше, вторичная обмотка меньшего размера будет иметь более низкое выходное напряжение. 
По высоковольтным линиям электропередачи может подаваться электроэнергия 765 кВ (то есть 765 000 вольт!). То, что получается от розетки, составляет 120 вольт. 
По проводу, идущему от инвертора, проходит постоянный ток, необходимый устройству.
Преобразователи мощности 
Батареи работают, соединяя вместе два химических материала, которые имеют разное сродство к электронам. Материалы анода предпочитают терять электроны, а материалы катода — получать их. Электроды батареи погружены в раствор, содержащий положительно и отрицательно заряженные ионы, называемый электролитом. При включении в цепь электроны текут от анода к катоду.В то же время отрицательно заряженные ионы в электролите перемещаются от катода к аноду для поддержания нейтральности заряда и, таким образом, замыкают электрическую цепь.
Создайте цепь, используя две последовательно соединенные батареи и лампочку. Используйте цифровой мультиметр (DMM) для измерения электрического потенциала в вольтах между положительной и отрицательной клеммами в цепи. Теперь добавьте в цепь вторую лампочку последовательно с первой. Какова яркость каждой лампочки по сравнению с яркостью, когда в цепи была только одна лампочка? С помощью вольтметра измерьте напряжение между положительной клеммой аккумулятора и проводом сразу после первой лампочки, а затем сразу после второй лампочки.Запишите результаты. Теперь создайте цепь с двумя параллельными лампочками. Запишите яркость и напряжение на каждой лампочке. 
Создайте пять магнитов для выборщиков, каждый с проволокой разной длины, намотанной вокруг железных гвоздей: 10 см, 20 см, 30 см, 40 см и 50 см. В каждом случае на каждом конце провода должно быть по 10 см, чтобы его можно было подключить к батарее. Таким образом, катушка «10 см» будет фактически сделана из провода длиной 30 см и так далее. Подключите каждый магнит к батарее и прикрепите как можно больше канцелярских скрепок к магнитной цепочке с кончика ногтя. Запишите максимальное количество скрепок в каждом случае. Затем нарисуйте график зависимости максимального количества удерживаемых скрепок от длины провода, из которого сделаны обмотки.Объясните, почему график выглядит именно так. 
Соберите простой двигатель из предоставленного набора. Обязательно обратите внимание на инструкции по снятию изоляции на противоположных сторонах провода, который контактирует с зажимами аккумулятора.Когда вы заставите двигатель вращаться, проведите следующие эксперименты. 
Наденьте шляпу системного мышления. Электроэнергия — Резюме — Гипертекст по физике
- … электрическое сопротивление
- электричество
- контуров-р…
© 1998–2021 Гленн Элерт
Автор, иллюстратор, веб-мастер
Нет условий постоянный.
- Механика
- Кинематика
- Движение
- Расстояние и перемещение
- Скорость и скорость
- Разгон
- Уравнения движения
- Свободное падение
- Графики движения
- Кинематика и расчет
- Кинематика в двух измерениях
- Снарядов
- Параметрические уравнения
- Dynamics I: Force (Динамика I: Сила)
- Сил
- Сила и масса
- Действие-реакция
- Масса
- Динамика
- Статика
- Трение
- Силы в двух измерениях
- Центростремительная сила
- Кадры ссылки
- Энергия
- Работа
- Энергия
- Кинетическая энергия
- Потенциальная энергия
- Сохранение энергии
- Мощность
- Простые машины
- Dynamics II: Импульс
- Импульс и импульс
- Сохранение импульса
- Импульс и энергия
- Импульс в двух измерениях
- Вращательное движение
- Кинематика вращения
- Инерция вращения
- Вращательная динамика
- Вращательная статика
- Угловой момент
- Энергия вращения
- Прокатный
- Вращение в двух измерениях
- Сила Кориолиса
- планетарное движение
- Геоцентризм
- Гелиоцентризм
- Всеобщая гравитация
- Орбитальная механика I
- Гравитационная потенциальная энергия
- Орбитальная механика II
- Плотность вытянутых тел
- Периодическое движение
- Пружины
- Генератор простых гармоник
- Маятники
- Резонанс
- эластичность
- Жидкости
- Плотность
- Давление
- Плавучесть
- Расход жидкости
- Вязкость
- Аэродинамическое сопротивление
- Режимы потока
- Кинематика
- Теплофизика
- Тепло и температура
- Температура
- Тепловое расширение
- Атомная природа вещества
- Закон о газе
- Кинетико-молекулярная теория
- Фазы
- Калориметрия
- Явное тепло
- Скрытое тепло
- Химическая потенциальная энергия
- Теплопередача
- Проводимость
- Конвекция
- Радиация
- Термодинамика
- Тепло и работа
- Диаграммы давление-объем
- Двигатели
- Холодильники
- Энергия и энтропия
- Абсолютный ноль
- Тепло и температура
- Волны и оптика
- Волновые явления
- Природа волн
- Периодические волны
- Интерференция и суперпозиция
- Интерфейсы и барьеры
- Звук
- Природа звука
- Интенсивность
- Эффект Доплера (звук)
- Ударные волны
- Дифракция и интерференция (звук)
- Стоячие волны
- ударов
- Музыка и шум
- Физическая оптика
- Природа света
- Поляризация
- Эффект Доплера (светлый)
- Черенковское излучение
- Дифракция и интерференция (свет)
- Тонкопленочная интерференция
- Цвет
- Геометрическая оптика
- Отражение
- Преломление
- Зеркала сферические
- Сферические линзы
- Аберрация
- Волновые явления
- Электричество и магнетизм
- Электростатика
- Электрический заряд
- Закон Кулона
- Электрическое поле
- Электрический потенциал
- закон Гаусса
- Проводников
- Электростатические приложения
- Конденсаторы
- Диэлектрики
- Аккумуляторы
- Электрический ток
- Электрический ток
- Электрическое сопротивление
- Электроэнергия
- цепей постоянного тока
- Резисторы в цепях
- Батареи в цепях
- Конденсаторы в цепях
- Правила Кирхгофа
- Магнитостатика
- Магнетизм
- Электромагнетизм
- Закон Ампера
- Электромагнитная сила
- Магнитодинамика
- Электромагнитная индукция
- Закон Фарадея
- Закон Ленца
- Индуктивность
- цепей переменного тока
- Переменный ток
- RC-цепи
- цепей RL
- LC контуры
- Электромагнитные волны
- уравнения Максвелла
- Электромагнитные волны
- Электромагнитный спектр
- Электростатика
- Современная физика
- Теория относительности
- Пространство-время
- Масса-энергия
- Общая теория относительности
- Quanta
- Излучение черного тела
- Фотоэффект
- Рентгеновские снимки
- Антиматерия
- Волновая механика
- Волны материи
- Атомарные модели
- Полупроводники
- Конденсированное вещество
- Ядерная физика
- Изотопы
- Радиоактивный распад
- Период полураспада
- Энергия связи
- Деление
- Fusion
- Нуклеосинтез
- Ядерное оружие
- Радиобиология
- Физика элементарных частиц
- Квантовая электродинамика
- Квантовая хромодинамика
- Квантовая динамика вкусов
- Стандартная модель
- Помимо стандартной модели
- Теория относительности
- Фонды
- шт.
- Международная система единиц
- Гауссова система единиц
- Англо-американская система единиц
- Разные единицы
- Время
- Преобразование единиц
- Измерение
- Значащие цифры
- По порядку величины
- Графики
- Графическое представление данных
- Линейная регрессия
- Подгонка по кривой
- Исчисление
- Векторы
- Тригонометрия
- Сложение и вычитание векторов
- Векторное разрешение и компоненты
- Умножение векторов
- ссылку
- Специальные символы
- Часто используемые уравнения
- Физические константы
- Астрономические данные
- Периодическая таблица элементов
- Люди в физике
- шт.
- Назад дело
- Предисловие
- Об этой книге
- Связаться с автором
- гленнелерт.
нас - Behance
- Твиттер
- YouTube
- гленнелерт.
- Аффилированные сайты
- hypertextbook.com
- midwoodscience.org
- Предисловие
Электроэнергия — веб-формулы
Электрическая мощность определяется выражением:P = В · I
Где В — напряжение, а I — ток.
Соответствующие единицы:
ватт (Вт) = вольт (В) · ампер (A)
Мощность также можно определить по следующим формулам:
P = I 2 · R ↔ R = P / I 2 ↔ I = √ ( P P R )
P = V 2 / R ↔ R = V 2 / ↔ V = √ ( P · R )
Подробнее об электроэнергии 9000 5
Электроэнергия определяется как скорость, с которой работа выполняется источником эл.
м.ф. в поддержании тока в электрической цепи. Практическая единица мощности — киловатт и лошадиные силы; где 1 киловатт = 100 ватт и 1 л.с. = 746 ватт. Если сопротивления (например, электрические приборы) соединены последовательно, ток через каждое сопротивление будет одинаковым. Тогда мощность электрического прибора, P α R и P α V (поскольку V = IR), это означает, что при последовательной комбинации сопротивлений разность потенциалов и потребляемая мощность будут больше при большем сопротивлении .
Если сопротивления ( i.е. электроприборов) подключены параллельно, разность потенциалов на каждом приборе одинакова. Тогда P α 1 / R и I α 1 / R (как V = IR), что означает, что в параллельных комбинациях сопротивлений потребляемый ток и мощность будут больше при меньшем сопротивлении.
Для данного напряжения В, , если сопротивление изменяется с R на ( R / n ), а потребляемая мощность изменяется с P на nP , то согласно P = V 2 / R , имеем:
P = V 2 / (R / n)) = n (V 2 / R) = nP, где R = R / n и P = nP
Когда приборы питания P 1 , P 2 , P 3 … P n включены последовательно с источником напряжения, эффективная потребляемая мощность ( P s ) определяется по формуле:
1/ P s = 1 / P 1 + 1 / P 2 + 1 / P 3 +… + 1 / P n
Для устройств n , каждое из сопротивление R , последовательно соединены с источником напряжения В, рассеиваемая мощность P s тогда определяется как:
(1) P s = V 2 / n R
Когда приборы питания
P 1 , P 2 , P 3 … P n подключены параллельно к источнику напряжения, эффективная мощность потреблено ( P p ) тогда определяется следующим образом:P s = P 1 + P 2 + P 3 +… + P n
Для устройств n , каждое с равным сопротивлением R , подключенных параллельно к источнику напряжения В , рассеиваемая мощность тогда определяется как:
(2) P p = В 2 / ( R / n) = n V 2 / R
Из (1) и (2) мы имеем P p / P s = n 2 или просто записать как : P P = n 2 P s .
В соответствии с приведенными выше формулами мы можем объяснить, что:
При группировке ламп серии на заданном источнике напряжения лампа большей мощности будет давать меньшую яркость и будет иметь меньший потенциал сопротивления на ней, но тот же ток , тогда как в параллельном группировке лампочек через данный источник напряжения лампа большей мощности даст большую яркость и позволит большему току проходить через нее, но будет иметь меньшее сопротивление и такую же разность потенциалов на нем.
Электроэнергия
Электроэнергия определяется как общая выполненная работа или энергия, поставленная источником ЭДС. при поддержании тока в электрической цепи в течение заданного времени:
Электрическая энергия = электрическая мощность × время = P × t
Таким образом, формула для электрической энергии имеет вид:
Электрическая энергия = P × т = V × I × т = I 2 × R × т = V 2 т / R
S.
I единица электрической энергии — джоуль (обозначается Дж), где 1 джоуль = 1 ватт × 1 секунда = 1 вольт × 1 ампер × 1 секунда
Коммерческая единица электрической энергии — киловатт-час ( кВт · ч, ), где 1 кВтч = 1000 Вт h = 3,6 × 10 6 Дж = одна единица потребляемой электроэнергии .
Количество единиц потребляемой электроэнергии равно n = (общая мощность × время в часе) / 1000
Стоимость потребления электроэнергии в доме = количество.единиц потребленной электроэнергии × количество на одну единицу электроэнергии.
Теорема о максимальной мощности
В ней говорится, что выходная мощность источника тока максимальна, когда внутреннее сопротивление источника равно внешнему сопротивлению в цепи. Итак, если R — внешнее сопротивление цепи, а r — внутреннее сопротивление источника тока (то есть батареи), то выходная мощность максимальна, когда R = R.
Эта теорема применима ко всем типам источников ЭДС. и связан с выходной мощностью, а НЕ с рассеиваемой мощностью.
Если E — применяемая ЭДС. источника ЭДС. т.е. . батарея внутреннего сопротивления r , а R — внешнее сопротивление, тогда ток в цепи определяется как:
I = E / (R + r)
При максимальной выходной мощности R = r , поэтому имеем:
I = E / (r + r) = E / (2r)
и
максимальная выходная мощность:
P max = I 2 r = E 2 / (4r)
При коротком замыкании аккумулятора мощность равна нулю.В этом случае вся мощность батареи рассеивается внутри батареи из-за ее внутреннего сопротивления. Таким образом, мощность, рассеиваемая внутри батареи, определяется как: P = ( E / r) 2 × r = E 2 / r
КПД источника ЭДС.
КПД источника ЭДС. определяется как отношение выходной мощности (, т.
е. , мощность на внешнем сопротивлении цепи, к входной мощности (т. е.мощность, потребляемая от источника ЭДС). Итак,
Где V = падение потенциала на внешнем сопротивлении R,
E = E.M.F. источника тока,
I = ток в цепи.
Если r — внутреннее сопротивление источника ЭДС, , тогда
В = IR и E = I (R + r )
или
Когда мощность, полученная от источника, максимальна, тогда R = р. В данной ситуации имеем:
Таким образом максимальный КПД источника эл.м.ф. составляет 50%. Это означает, что для элемента только половина общей мощности, потребляемой элементом, используется для полезных целей, тогда как другая половина рассеивается внутри элемента.
Пример 1:
Лифт должен поднимать 1000 кг на расстояние 100 м со скоростью 4 м / с. Какую в среднем мощность оказывает лифт во время этой поездки?
Решение:
Работа, проделанная лифтом на 100 метров, легко вычисляется:
W = mgh = (1000) (9.
8) (100) = 9,8 × 10 5 Джоулей.
Общее время поездки можно рассчитать по скорости лифта:
t = x / v = 100 м / 4 м / с = 25 с .
Таким образом, средняя мощность определяется как: P = Вт / t = 9,8 × 10 5 / 25s = 3,9 × 10 4 Вт, или 39 кВт.
Пример 2:
Считается, что объект в свободном падении достиг конечной скорости , если сопротивление воздуха становится достаточно сильным, чтобы противодействовать всему ускорению свободного падения, заставляя объект падать с постоянной скоростью.Точное значение конечной скорости варьируется в зависимости от формы объекта, но для многих объектов может быть оценено на уровне 100 м / с. Когда объект весом 10 кг достиг предельной скорости, какую силу сопротивление воздуха оказывает на объект?
Решение: Для решения этой проблемы мы будем использовать уравнение P = Fv cos θ , Вместо обычного уравнения мощности, поскольку нам дана скорость объекта.
Нам просто нужно вычислить силу, прилагаемую к объекту сопротивлением воздуха, и угол между силой и скоростью объекта.Поскольку объект достиг постоянной скорости, результирующая сила, действующая на него, должна быть равна нулю. Поскольку на объект действуют только две силы: сила тяжести и сопротивление воздуха, сопротивление воздуха должно быть равным по величине и противоположным по направлению силе тяжести. Таким образом, F a = — F G = мг = 98 Н, направленное вверх. Таким образом, сила, прилагаемая сопротивлением воздуха, антипараллельна скорости объекта. Таким образом:
P = Fv cos θ = (98) (100) (cos180) = — 9800 Вт
Пример 3: Мощность двигателя насоса составляет 4 кВт.Сколько воды в кг / мин он может поднять на высоту 20 м? (g = 10 м / с 2 )
Решение:
Заданная мощность двигателя P = 4KW = 4000 Вт
Если масса воды, поднятая за одну секунду, = m кг.
Общий объем работы, выполненной при подъеме воды, W = mgh
Мощность P = Вт / т, но t = 1 минута = 60 сек.
4000 = mgh / 60
4000 = (m × 10 × 20) / 60
m = 1200 кг.
Пример 4 : Когда вода течет по трубе, ее скорость изменяется на 5%, найти изменение силы воды?
Решение: Мощность = Сила × Скорость = Скорость изменения количества движения × скорость = {(масса / время) × скорость} x скорость = {(adv) × v} × v = adv 3 где a — площадь поперечного сечения, d — плотность воды, а v — скорость потока воды.
Следовательно, Сила воды прямо пропорциональна кубу скорости воды, поэтому пусть
P = Kv 3 (k — постоянная величина, равная ad.)
Взятие бревна с обеих сторон
log P = 3log v + log k
Дифференциация с обеих сторон
dP / P = 3dv / v
процентное изменение мощности, dP / P × 100 = 3 × 5% = 15%.
Пример 5 : Кинетическая энергия выбрасываемой воды из плотины используется для вращения турбины. Труба, по которой устремляется вода — 2.4 метра и его скорость 12 м / сек. Предполагая, что вся кинетическая энергия воды используется для вращения турбины, вычислите производимый ток, если эффективность динамо-машины составляет 60% и станция передает мощность 240 кВ. Плотность воды = 10 3 кг / м 3 .
Решение: Учитывая, что
r = радиус трубы = 1,2 м, средняя скорость воды v = 12 м / с
V = 240 кВ = 240 × 10 3 вольт, плотность воды p = 10 3 кг / м 3 .
Теперь, кинетическая энергия текущей воды в секунду, т.е.
Power P = (1/2) (массовый расход в секунду) × v 2
= (1/2) pr 2 (l / t) rv 2
= (1/2) pr 2 rv 3
= (1/2) 3,14 × (1,2) 2 × 10 3 × (12) 3 Вт
= 3,9 x 10 6 Вт
Ток в кабелях передачи определяется по формуле:
ток = выходная мощность / напряжение
= (60% мощности P) / (240 × 1000)
= [(60/100) × 3.
9 × 10 6 ] / (240 × 1000) = 9,75 A
Расчет мощности переменного тока — Видео и стенограмма урока
Уравнения мощности
Но этот урок называется «Мощность переменного тока», так как же нам рассчитать мощность, используемую цепью переменного тока? Как обсуждалось в другом видеоуроке, мощность — это энергия, используемая в секунду, измеряемая в ваттах (или джоулях в секунду). А в схеме его можно вычислить, умножив ток на напряжение.Мы можем сделать то же самое для цепи переменного тока; мы просто используем среднеквадратичное значение тока и среднеквадратичное напряжение. Итак, ниже представлено наше основное уравнение для мощности в цепи переменного тока: действующее значение напряжения, измеренное в вольтах, умноженное на действующее значение тока, измеренное в амперах.
Но что, если вы не знаете действующее значение напряжения или тока? Что, если вместо этого вы знаете пиковое напряжение V-ноль и пиковое значение тока I-ноль? Что ж, тогда нам нужно будет использовать предыдущие уравнения для среднеквадратичного напряжения и действующего тока.Но чтобы не использовать более одного уравнения, мы можем подставить эти уравнения в уравнение мощности, например:
Затем это упрощает представление о том, что мощность, используемая в цепи переменного тока, равна пиковому току, умноженному на пиковое напряжение, деленному на два.
Пример расчета
Хорошо, давайте попробуем пример! Вы проводите испытания энергосберегающей лампочки.Вы обнаружите, что максимальное напряжение, которое он когда-либо использует, составляет 240 вольт, а максимальный ток, который проходит через него, составляет 0,12 ампер.
Для обычной лампочки вы просматриваете некоторые значения и обнаруживаете, что среднеквадратичное напряжение составляет 120 вольт, а среднеквадратичный ток — 0,5 ампер. Какая разница в мощности, используемой двумя лампочками?
Хорошо, нам нужно выяснить, сколько энергии потребляет каждая лампочка, а затем сравнить их. Для первого нам даны максимальные значения, а для второго — среднеквадратичные значения.Итак, нам нужно использовать разные уравнения для каждого, а затем сравнить два значения мощности.
Что касается энергосберегающей лампочки, мы знаем, что V-ноль составляет 240 вольт, а I-ноль — 0,12 ампер. Итак, мы можем вычислить мощность, используя это уравнение: (240 * 0,12) / 2 = 14,4 Вт.
Для обычной лампочки известно, что среднеквадратичное напряжение составляет 120 вольт, а среднеквадратичное значение — 0,5 А. Итак, все, что нам нужно сделать, это использовать это уравнение и умножить два вместе: 120 * 0,5 = 60 Вт.
Наконец, чтобы найти разницу между ними, вычтите меньшее число из большего: 60 — 14.
4 = 45,6 Вт. Таким образом, разница в потребляемой мощности между двумя лампочками составляет 45,6 Вт. Вот и все — готово!
Краткое содержание урока
Почти каждое электрическое устройство, которое мы используем в повседневной жизни, работает от переменного тока. Переменный ток (или переменный ток) — это когда ток очень быстро переключает направление, а не течет только в одном направлении по цепи — в одну сторону, а затем в противоположную, снова и снова. Это создает ток, который изменяется синусоидально, что означает, что он изменяется в форме синусоиды, например, этой:
Поскольку ток переключается, изменяется напряжение и потребляемая мощность.Все они следуют синусоиде. Из-за этого мы склонны выражать ток и напряжение как специальные средние значения, которые называются среднеквадратичного значения (или среднеквадратичное значение ).
Цепь переменного тока будет иметь среднеквадратичный ток и среднеквадратичное напряжение, и эти значения определяются следующими уравнениями, где V-ноль — пиковое или максимальное напряжение, а I-ноль — пиковый или максимальный ток. Это вершины и основания синусоиды.
Как обсуждалось в другом уроке, мощность — это энергия, используемая в секунду, измеряемая в ваттах (или джоулях в секунду).В цепи переменного тока есть два основных уравнения, которые вы можете использовать для расчета мощности: верхнее уравнение, в котором вы умножаете действующее значение напряжения на среднеквадратичное значение тока; или нижний, где вы умножаете пиковое напряжение на пиковый ток, а затем делите на два. Основываясь на том, что вам задают в вопросе, вы можете выяснить, какое из двух уравнений использовать.
Результаты обучения
По завершении этого урока вы должны уметь:
- Определить переменный ток (AC), среднеквадратичное значение и мощность
- Определите синусоидальную кривую переменного тока, напряжения и мощности
- Объясните, как использовать два основных уравнения для расчета мощности в цепи переменного тока.
0 thoughts on “Формулы мощности и работы тока: Работа и мощность тока — урок. Физика, 8 класс.”