Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока». Как вычислить мощность электрического тока. Как зависит мощность электроприборов от способа их включения в цепь.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
В обыденной жизни нередко нам приходится менять электрические лампочки в люстрах или настольных лампах. При этом возникает вопрос: какую лампочку выбрать? Как известно, лампочки различаются не только по своему внешнему виду и устройству, но и по такому важному параметру, как мощность.
МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Действие тока характеризуется не только работой, но и мощностью. Из курса физики 7 класса вы знаете, что мощность равна отношению совершённой работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. Мощность в механике принято обозначать буквой N, электрическая мощность обозначается буквой Р. По аналогии с механикой электрическая мощность — это физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы электрическим током: P = A/t
Но работа тока равна произведению напряжения на силу тока и на время его протекания: А = Ult. Поэтому мощность тока равна:
Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока в цепи:
Р = UI. (1)
ЕДИНИЦЫ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
За единицу мощности принят ватт (1 Вт): 1 Вт = 1 В • 1 А.
Зная мощность электрического тока, легко определить работу тока за заданный промежуток времени: А = Pt.
Единицей работы электрического тока является джоуль (1 Дж): 1 Дж = 1 Вт • 1 с.
Эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как работа тока совершается в течение длительного времени (несколько часов и более). Поэтому часто используется внесистемная единица работы: ватт-час (Вт • ч) или киловатт-час (кВт • ч):
ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ ОТ СПОСОБА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТОКА
Мы знаем, что для настольной лампы чаще всего используются лампочки 25—60 Вт, поскольку они дают достаточно света при включении в сеть, а лампы мощностью 150—200 Вт используют для освещения больших пространств, подъездов, улиц.
Однако всегда ли лампочка большей мощности будет гореть ярче лампы, имеющей меньшую мощность? Для ответа на поставленный вопрос решим следующую задачу. Пусть имеются две лампочки, рассчитанные на напряжение не больше чем 6 В, но различающиеся по мощности (одна лампочка имеет мощность 3 Вт, а другая — 1,8 Вт). Какая из ламп будет гореть более ярко при их включении в цепь двумя способами — параллельно и последовательно? Напряжение источника тока в цепи равно в обоих случаях 6 В.
Обозначим мощность первой лампочки (номинальная мощность) Р1ном = 3 Вт, а мощность второй лампочки P2ном = 1,8 Вт. Чем объяснить, что лампочка в 1,8 Вт при последовательном соединение горит ярче лампы в 3 Вт?
Из формулы (1) с учётом закона Ома нетрудно получить другое выражение для мощности:
Р = U2/R (2)
Из формулы (2) находим сопротивление каждой лампочки: R1 = 12 Ом, R2 = 20 Ом. При последовательном соединении ламп сила тока, протекающего через них, одинакова: I1 = I2 = I. Поэтому тепловая мощность каждой лампы будет отличной от номинальной: Р1 = l2R1, Р2 = l2R2.
Поскольку R2 > R1 то Р2 > Р1, т. е. лампа, рассчитанная на мощность 1,8 Вт, будет гореть ярче, чем лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт.
При параллельном соединении ламп наблюдается другая картина. В этом случае напряжение на каждой из ламп одинаково: U1 = U2 = U. При этом расчёт мощности нужно проводить по формуле (2). Отсюда следует, что лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт, будет гореть ярче лампы, рассчитанной на мощность 1,8 Вт.
Атмосферные электрические заряды (молнии) могут иметь напряжение до 1 миллиарда вольт, а сила тока молнии может достигать 200 тысяч ампер. Время существования молнии оценивается от 0,1 до 1 с. Температура достигает б—10 тысяч градусов Цельсия.
Несложно посчитать, что мощность молнии при таких условиях равна 200 ГВт, а выделяемая энергия составляет около 200 ГДж.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле
Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.
Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.
Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.
Угол между вектором силы и перемещением
1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.
На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.
Работа силы тяжести
Работа реакции опоры
Работа силы трения
Работа силы натяжения веревки
Работа равнодействующей силы
Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере 2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок
Работа силы упругости
Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.
Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу
Мощность
Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле
Коэффициент полезного действия
КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время
Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.
КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.
Главное запомнить
1) Формулы и единицы измерения; 2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения
Консервативные (потенциальные) и неконсервативные (непотенциальные) силы*
Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными. Работа силы трения при перемещении тела по замкнутому пути никогда не равна нулю. Сила трения в отличие от силы тяжести или силы упругости является неконсервативной или непотенциальной.
Формула нахождения работы*
Есть условия, при которых нельзя использовать формулу Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:
Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.
ВНИМАНИЕ! Здесь приводится очень сокращённый текст статьи. Если данная информация вас заинтересовала, товы можете скачать полную версию статьи по указанной ниже ссылке.
Скачать бесплатно статью о резисторах (+ программа для преобразования цветовой кодировки в сопротивление и обратно) можно ЗДЕСЬ Не могу скачать :о(
РЕЗИСТОРЫ
Что это такое?
Обозначение резисторов на электрических схемах
Зачем они нужны?
Виды резисторов
Сопротивление
Класс точности
Мощность рассеивания
Переменные резисторы
Подстроечные резисторы
Это слово произошло от английского resist. Что в переводе означает сопротивляться. Резисторы также называют сопротивлениями. Что же такое сопротивление? Представьте, что вы идете против ветра. Идти тяжело, потому что Вы испытываетесопротивление воздуха. Затем ветер стихает, и вы идете дальше без особого труда.
То есть сопротивление как бы «исчезает». На самом деле сопротивление остается, только становится значительно меньше, и вы его не чувствуете. Электрический ток, текущий по проводам, также испытывает сопротивление, которое, правда, вызвано другими причинами.
Однако это сопротивление также меняется в зависимости от внешних условий и свойств проводника. Чем тоньше провод – тем больше сопротивление. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Если вы уже прошли километров десять, то идти становится тяжелее, чем в начале пути.
Это сравнение не совсем правильное с точки зрения физики, но если у вас по физике твердая двойка, оно хоть как-то поможет вам понять вышеописанные свойства проводников.
Итак, от чего же зависит величина сопротивления?
От длины проводника
От площади поперечного сечения проводника
От температуры проводника
От напряжения, приложенного к концам проводника
От силы тока
От материала, из которого изготовлен проводник
Многовато получилось? Но не отчаивайтесь. Многими из этих параметров в реальной практике можно пренебречь. И вообще, мы сейчас говорим о резисторах, а не изучаем законы физики и, в частности, закон Ома. Кстати об омах – пора бы уже поговорить о том, в каких единицах принято измерять сопротивление.
Около двухсот лет назад жил в германии человек по имени Георг Ом. Он и открыл всем известный закон, который впоследствии назвали его именем – закон Ома.
Закон Омамы оставим на потом, а сейчас нужно запомнить главное – сопротивление измеряется в Омах. Что же такое Ом?
Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если сила тока, который протекает по этому проводнику, равна 1 А (Ампер), а напряжение, приложенное к концам этого проводника, равно 1 В (Вольт).
Если вы учили в школе физику, то должны знать, что сопротивление обозначается буквой R, напряжение – буквой U, а сила тока – буквой I.
В электронных конструкциях, как правило, используется довольно много различных резисторов. Все их, конечно же, не изготовишь самостоятельно. Да и сопротивление 1 Ом – величина слишком маленькая. Поэтому промышленностью выпускаются резисторы разных номиналов. Но прежде чем перейти к рассмотрению выпускаемых промышленностью резисторов, приведем здесь единицы измерения больших сопротивлений:
1 КОм (килоом) = 1000 Ом 1 МОм (мегаом) = 1000 КОм = 1 000 000 Ом
Виды резисторов
Как уже упоминалось, резисторы бывают трёх видов:
Постоянные
Переменные
Подстроечные
Самый многочисленный класс – это постоянные резисторы – резисторы, сопротивление которых нельзя изменить. Потому они и называются постоянными. С них и начнем.
Старые резисторы имели довольно большой размер, поэтому все номиналы указывались обычными буквами на корпусах этих резисторов. Ну а что же там пишут? Чтобы в этом разораться, рассмотрим основные характеристики постоянных резисторов:
Сопротивление
Класс точности (допуск)
Мощность рассеивания
Есть и другие характеристики, но о них как-нибудь в другой раз. А пока нам хватит и этих.
Сопротивление
Что такое сопротивление мы уже знаем. Осталось узнать, как оно обозначается на корпусах резисторов. Итак,
Если сопротивление меньше 1000 Ом:
В этом случае после цифры, которая указывает значение сопротивления, пишут букву R. Или не пишут совсем никакой буквы. На некоторых старых резисторах советского производства вы можете увидеть слово Ом. На современные резисторы принято наносить следующие символы: сначала пишут целую часть числа, затем буквуR, а затем – дробную часть числа. Примеры обозначения сопротивлений:
100 = 100 Ом 100 R = 100 Ом
Более современные обозначения:
1R5 = 1,5 Ом1R0 = 1 Ом
0R2 = 0,2 Ом
Если первая цифра – 0, то ее обычно не пишут, поэтому:
0R2 = R2 = 0,2 Ом
Если сопротивление больше 1000 Ом:
В этом случае, чтобы не писать большие числа, используют килоомы и мегаомы. Вообще-то есть и более весомые приставки, например Гига- и Тера-, но такие большие сопротивления в электронике практически не встречаются, поэтому ограничимся кило- и мегаомами. Принцип записи значений остается таким же, просто меняются буквы, а, следовательно, и значения сопротивлений. Примеры:
Но это еще не все. Современная аппаратура имеет небольшие размеры, а значит и компоненты, которые в ней используются, также имеют небольшие размеры. Резисторы нужны маленькие – написать на них какие-либо буквы еще можно, но вот разглядеть эти буквы потом будет непросто. Поэтому была разработана цветовая маркировка резисторов.
Если вы думаете, что это все – то вы сильно ошибаетесь. Есть еще резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа (совсем маленькие плоские «деталюшечки» прямоугольной формы).
Такие детали не имеют выводов (вернее, выводы есть – но это не проволочные выводы, а две металлические полоски по краям). Детали для поверхностного монтажа припаивают прямо на печатные проводники платы.
Они занимают мало места и широко применяются в современной аппаратуре. Маркировку сопротивлений на них принято наносить другим способом.
И если вы думаете, что с такими резисторами вы никогда не столкнетесь, то вы глубоко заблуждаетесь. Практически в любой современной аппаратуре используются детали для поверхностного монтажа. К тому же почти все импортные конденсаторы и многие другие детали маркируют таким же образом.
«Ну, наконец-то с резисторами мы разобрались» – подумали вы. И снова жестоко ошиблись. Идем дальше.
Класс точности
Вы помните, как мы изготавливали резистор из нихрома. Его можно было изготовить и без расчетов – просто измерить очень точным омметром участок проволоки, и отрезать нужный кусок. Но в промышленности так никто работать не будет. И вообще, из нихрома делают только низкоомные мощные сопротивления.
А большинство резисторов изготавливают из специального материала. При этом трудно сделать все резисторы абсолютно одинаковыми – по разным причинам происходит разброс параметров. А если так, то все значения сопротивлений – это номинальные параметры, которые в реальности немного отличаются в ту или иную сторону.
Величину этих отличий и определяет класс точности (допуск). Допуск измеряется в процентах.
Пример: резистор 100 Ом +/- 5%
Это означает, что сопротивление реального резистора может отличаться на пять процентов от номинала. Вспомним начальную школу: в нашем случае 100 Ом – это 100%, значит 5% – это 5 Ом.
100 – 5 = 95; 100 + 5 = 105
То есть величина конкретного экземпляра резистора может находиться в пределах от 95 до 105 Ом. Для большинства конструкций – это пустяк. Но в некоторых случаях требуется подобрать более точное сопротивление – тогда выбирают резистор с болеевысоким классом точности. То есть не 5%, а, например 2%.
Осталось узнать, как же этот класс точности обозначают на резисторах.
Если используется цветовой код – то просто смотрите в таблицу. (Если на резисторе всего три полосы, то допуск равен 20%).
На старых резисторах допуск так и пишут: 20%, 10%, 5% и т.п.
Но есть еще буквенная кодировка. Если на резисторе указано сопротивление способом, рассмотренным на стр. 8 и 9, то последняя буква (если она есть) обозначает величину допуска. Значения этих букв приведены в таблице 2.
Мощность рассеивания
Для начала вспомним, что такое мощность. Мощность измеряется в ваттах (обозначается Вт или W). В физике мощность электрического тока обозначается буквой Р.
«Ну хорошо, – скажите вы – мощность резистора мы теперь сможем рассчитать. Ну а зачем нам вообще знать эту мощность? Разве не достаточно знать сопротивление?»
В некоторых случаях достаточно. Если вы разрабатываете устройство, которое не содержит цепей, через которые протекает большой ток, то в это устройство можно устанавливать резисторы любой мощности – ничего с ними не случится. Но если через резистор течет значительный ток, то он может перегреться и выйти из строя (попросту сгореть). Это не только приведет к тому, что ваша конструкция перестанет работать, но в худших случаях может вызвать даже пожар.
Чтобы этого не случилось, в подозрительных ситуациях следует перестраховаться и рассчитать мощность, которая будет выделяться на резисторе – мощность рассеивания. А потом посмотреть в справочнике или на самом резисторе значение мощности и выбрать подходящий экземпляр. Мощность пишется на корпусе резистора либо римскими, либо арабскими цифрами.
На маломощных резисторах мощность обычно не указывают – здесь вам помогут только справочники да собственный практический опыт.
Примеры обозначений:
1 W = 1 ВаттIV W = 4 Ватт2 Вт = 2 ВаттV Вт = 5 Ватт
Что такое мощность в физике формула. Мощность: определение и формула
Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Исходная величина
Преобразованная величина
ватт эксаватт петаватт тераватт гигаватт мегаватт киловатт гектоватт декаватт дециватт сантиватт милливатт микроватт нановатт пиковатт фемтоватт аттоватт лошадиная сила лошадиная сила метрическая лошадиная сила котловая лошадиная сила электрическая лошадиная сила насосная лошадиная сила лошадиная сила (немецкая) брит. термическая единица (межд.) в час брит. термическая единица (межд.) в минуту брит.
термическая единица (межд.) в секунду брит. термическая единица (термохим.) в час брит. термическая единица (термохим.) в минуту брит. термическая единица (термохим.) в секунду МBTU (международная) в час Тысяча BTU в час МMBTU (международная) в час Миллион BTU в час тонна охлаждения килокалория (межд.) в час килокалория (межд.) в минуту килокалория (межд.) в секунду килокалория (терм.
) в час килокалория (терм.) в минуту килокалория (терм.) в секунду калория (межд.) в час калория (межд.) в минуту калория (межд.) в секунду калория (терм.) в час калория (терм.) в минуту калория (терм.
) в секунду фут фунт-сила в час фут·фунт-сила/минуту фут·фунт-сила/секунду фунт-фут в час фунт-фут в минуту фунт-фут в секунду эрг в секунду киловольт-ампер вольт-ампер ньютон-метр в секунду джоуль в секунду эксаджоуль в секунду петаджоуль в секунду тераджоуль в секунду гигаджоуль в секунду мегаджоуль в секунду килоджоуль в секунду гектоджоуль в секунду декаджоуль в секунду дециджоуль в секунду сантиджоуль в секунду миллиджоуль в секунду микроджоуль в секунду наноджоуль в секунду пикоджоуль в секунду фемтоджоуль в секунду аттоджоуль в секунду джоуль в час джоуль в минуту килоджоуль в час килоджоуль в минуту планковская мощность
Общие сведения
В физике мощность — это отношение работы ко времени, в течении которого она выполняется. Механическая работа — это количественная характеристика действия силы F на тело, в результате которого оно перемещается на расстояние s. Мощность можно также определить как скорость передачи энергии. Другими словами, мощность — показатель работоспособности машины. Измерив мощность, можно понять в каком количестве и с какой скоростью выполняется работа.
Единицы мощности
Мощность измеряют в джоулях в секунду, или ваттах. Наряду с ваттами используются также лошадиные силы. До изобретения паровой машины мощность двигателей не измеряли, и, соответственно, не было общепринятых единиц мощности. Когда паровую машину начали использовать в шахтах, инженер и изобретатель Джеймс Уатт занялся ее усовершенствованием.
Для того чтобы доказать, что его усовершенствования сделали паровую машину более производительной, он сравнил ее мощность с работоспособностью лошадей, так как лошади использовались людьми на протяжении долгих лет, и многие легко могли представить, сколько работы может выполнить лошадь за определенное количество времени. К тому же, не во всех шахтах применялись паровые машины.
На тех, где их использовали, Уатт сравнивал мощность старой и новой моделей паровой машины с мощностью одной лошади, то есть, с одной лошадиной силой. Уатт определил эту величину экспериментально, наблюдая за работой тягловых лошадей на мельнице. Согласно его измерениям одна лошадиная сила — 746 ватт. Сейчас считается, что эта цифра преувеличена, и лошадь не может долго работать в таком режиме, но единицу изменять не стали.
Мощность можно использовать как показатель производительности, так как при увеличении мощности увеличивается количество выполненной работы за единицу времени. Многие поняли, что удобно иметь стандартизированную единицу мощности, поэтому лошадиная сила стала очень популярна. Ее начали использовать и при измерении мощности других устройств, особенно транспорта.
Несмотря на то, что ватты используются почти также долго, как лошадиные силы, в автомобильной промышленности чаще применяются лошадиные силы, и многим покупателям понятнее, когда именно в этих единицах указана мощность автомобильного двигателя.
Мощность бытовых электроприборов
На бытовых электроприборах обычно указана мощность. Некоторые светильники ограничивают мощность лампочек, которые в них можно использовать, например не более 60 ватт. Это сделано потому, что лампы более высокой мощности выделяют много тепла и светильник с патроном могут быть повреждены.
Да и сама лампа при высокой температуре в светильнике прослужит недолго. В основном это проблема с лампами накаливания.
Светодиодные, люминесцентные и другие лампы обычно работают с меньшей мощностью при одинаковой яркости и, если они используются в светильниках, предназначенных для ламп накаливания, проблем с мощностью не возникает.
Чем больше мощность электроприбора, тем выше потребление энергии, и стоимости использования прибора. Поэтому производители постоянно улучшают электроприборы и лампы. Световой поток ламп, измеряемый в люменах, зависит от мощности, но также и от вида ламп.
Чем больше световой поток лампы, тем ярче выглядит ее свет. Для людей важна именно высокая яркость, а не потребляемая ламой мощность, поэтому в последнее время альтернативы лампам накаливания пользуются все большей популярностью.
Ниже приведены примеры видов ламп, их мощности и создаваемый ими световой поток.
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Ватт, джоуль в секунду (Вт, W) watt, joule per second.
Ватт — единица мощности международной системы единиц СИ.
Названа в честь Дж. Уатта, обозначается вт или W. 1 Ватт — мощность, при которой за 1 секунду совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равен мощности неизменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт = 1000000 вт).
Киловатт, килоджоуль в секунду (кВт, KW) kilowatt.
1 Киловатт равен 1000 ватт. Подробнее в определении ватта.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт (KW) = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт (MW) = 1000000 вт).
Эрг в секунду (эрг/c, erg/s) erg per second.
Название Эрг происходит от греесконо érgon — работа.
Эрг в секунду — единица мощности в системе единиц СГС.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Понятия и формулы для электричества и магнетизма. / / Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
P = мощность (Ватт)U = напряжение (Вольт)I = ток (Ампер)R = сопротивление (Ом)r = внутреннее сопротивление источнка ЭДСε = ЭДС источника Тогда для всей цепи:
I=ε/(R +r) — закон Ома для всей цепи.
И еще ниже куча формулировок закона Ома для участка цепи :
Электрическое напряжение:
U = R* I — Закон Ома для участка цепи
U = P / I
U = (P*R)1/2
Электрическая мощность:
P= U* I
P= R* I2
P = U 2/ R
Электрический ток:
I = U / R
I = P/ E
I = (P / R)1/2
Электрическое сопротивление:
R = U / I
R = U 2/ P
R = P / I2
Применимость формул: пренебрегаем зависимостью сопротивлений от силы тока и частоты.
Напомним, что любой сигнал, может быть с любой точностью разложен в ряд Фурье, т.е. в предположении, что параметры сети частотнонезависимы — данная формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала.
Закон Ома для цепей переменного тока:
где:
Естественно, применительно к цепям переменного тока можно говорить и об активной/реактивной мощности.
U = Ueiωt напряжение или разность потенциалов,
I сила тока,
Z = Re—iφ комплексное сопротивление (импеданс)
R = (Ra2+Rr2)1/2 полное сопротивление,
Rr = ωL — 1/ωC реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
Rа активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
φ = arctg Rr/Ra — сдвиг фаз между напряжением и током.
Важным параметром, характеризующим работоспособность любых устройств и приборов, является мощность. Чем больше эта характеристика, тем большую производительность имеют механизмы. Однако, чем выше величина, тем выше и ресурсопотребление. Поэтому эта величина является одной из важных характеристик для электроприборов и часто указывается на упаковке, самом устройстве или в прилагаемой инструкции.
Электролампа и её упаковка, на которой указано её энергопотребление, в Вт
Внимание! Чем больше показатель, тем выше энергопотребление устройства. Поэтому перед выбором прибора нужно определиться с тем объёмом работы, который планируется выполнять с его помощью. Это нужно знать для того, чтобы не переплачивать лишние деньги при покупке.
Мощность
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
И в таком случае, формула расчета мощности принимает следующий вид: мощность= работа/время , или
где N – мощность,A – работа,
t – время.
Единицей мощности является ватт (1 Вт). 1 Вт – это такая мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль. Единица эта названа в честь английского изобретателя Дж. Уатта, который построил первую паровую машину.
Любопытно, что сам Уатт пользовался другой единицей мощности – лошадиная сила, и формулу мощности в физике в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, ввели позже. Измерение мощности в лошадиных силах используют и сегодня, например, когда говорят о мощности легкового автомобиля или грузовика.
Одна лошадиная сила равна примерно 735,5 Вт.
Мощность является важнейшей характеристикой любого двигателя. Различные двигатели развивают совершенно разную мощность. Это могут быть как сотые доли киловатта, например, двигатель электробритвы, так и миллионы киловатт, например, двигатель ракеты-носителя космического корабля.
При различной нагрузке двигатель автомобиля вырабатывает разную мощность, чтобы продолжать движение с одинаковой скоростью.
Например, при увеличении массы груза, вес машины увеличивается, соответственно, возрастает сила трения о поверхность дороги, и для поддержания такой же скорости, как и без груза, двигатель должен будет совершать большую работу. Соответственно, возрастет вырабатываемая двигателем мощность. Двигатель будет потреблять больше топлива.
Это хорошо известно всем шоферам. Однако, на большой скорости свою немалую роль играет и инерция движущегося транспортного средства, которая тем больше, чем больше его масса. Опытные водители грузовиков находят оптимальное сочетание скорости с потребляемым бензином, чтобы машина сжигала меньше топлива.
Предыдущая тема: Механическая работа: определение и формула Следующая тема:   Простые механизмы и их применение: рычаг, равновесие сил на рычаге
Все неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Формула мощности тока
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
С физической величиной Вт (ватт) каждый сталкивается чаще, чем может показаться на первый взгляд. Многие знают, что она имеет отношение к физике. Однако не все со школьных времен помнят о том, для чего именно величина используется и зачем была придумана. Не все догадываются, что применяться она может не только в разделе физики, изучающем электрические явления, но и во многих других областях.
Обозначение и история возникновения
Емкость и мощность электрической цепи
Емкость и мощность электрической цепи
Емкость и мощность электрической цепи
Энергия передается при помощи электрических цепей. В физике передача энергии обозначается $w$. Переход электромагнитной энергии в тепловую, в том числе процесс рассеивания энергии, характеризуется многочисленными преобразованиями и интенсивностью.
Определение 1
Интенсивность передачи или преобразования энергии принято называть мощностью. Она обозначается латинской буквой $p$.
Такие сложные процессы можно записать в виде математической формулы:
$p=\frac{dw}{dt}$
Иными словами, данным образом определяют, сколько энергии передается за определенную единицу времени. Тот же принцип действует при расчете рассеивания энергии за единицу времени.
Мгновенная мощность
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная мощность (P)
Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть
P = U I
потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.
Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:
P = U I Cosθ
В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.
Формулы для активной мощности
P = U I — в цепях постоянного тока
P = U I cosθ — в однофазных цепях переменного тока
P = √3 UL IL cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока
P = 3 UPh IPh cosθ
P = √ (S2 – Q2) или
P =√ (ВА2 – вар2) или
Активная мощность = √ (Полная мощность2 – Реактивная мощность2) или
кВт = √ (кВА2 – квар2)
Реактивная мощность (Q)
Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.
Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).
Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.
Реактивная мощность определяется, как
Q = U I sinθ
и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.
Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.
Формулы для реактивной мощности
Мощность электрического тока
Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока». Как вычислить мощность электрического тока. Как зависит мощность электроприборов от способа их включения в цепь.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
В обыденной жизни нередко нам приходится менять электрические лампочки в люстрах или настольных лампах. При этом возникает вопрос: какую лампочку выбрать? Как известно, лампочки различаются не только по своему внешнему виду и устройству, но и по такому важному параметру, как мощность.
Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле
Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.
Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.
Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.
Угол между вектором силы и перемещением
Резисторы
ВНИМАНИЕ! Здесь приводится очень сокращённый текст статьи. Если данная информация вас заинтересовала, товы можете скачать полную версию статьи по указанной ниже ссылке.
Скачать бесплатно статью о резисторах (+ программа для преобразования цветовой кодировки в сопротивление и обратно) можно ЗДЕСЬ Не могу скачать :о(
РЕЗИСТОРЫ
Что это такое?
Обозначение резисторов на электрических схемах
Зачем они нужны?
Виды резисторов
Сопротивление
Класс точности
Мощность рассеивания
Переменные резисторы
Подстроечные резисторы
Это слово произошло от английского resist. Что в переводе означает сопротивляться. Резисторы также называют сопротивлениями. Что же такое сопротивление? Представьте, что вы идете против ветра. Идти тяжело, потому что Вы испытываетесопротивление воздуха. Затем ветер стихает, и вы идете дальше без особого труда.
То есть сопротивление как бы «исчезает». На самом деле сопротивление остается, только становится значительно меньше, и вы его не чувствуете. Электрический ток, текущий по проводам, также испытывает сопротивление, которое, правда, вызвано другими причинами.
Однако это сопротивление также меняется в зависимости от внешних условий и свойств проводника. Чем тоньше провод – тем больше сопротивление. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Если вы уже прошли километров десять, то идти становится тяжелее, чем в начале пути.
Это сравнение не совсем правильное с точки зрения физики, но если у вас по физике твердая двойка, оно хоть как-то поможет вам понять вышеописанные свойства проводников.
Итак, от чего же зависит величина сопротивления?
От длины проводника
От площади поперечного сечения проводника
От температуры проводника
От напряжения, приложенного к концам проводника
От силы тока
От материала, из которого изготовлен проводник
Многовато получилось? Но не отчаивайтесь. Многими из этих параметров в реальной практике можно пренебречь. И вообще, мы сейчас говорим о резисторах, а не изучаем законы физики и, в частности, закон Ома. Кстати об омах – пора бы уже поговорить о том, в каких единицах принято измерять сопротивление.
Около двухсот лет назад жил в германии человек по имени Георг Ом. Он и открыл всем известный закон, который впоследствии назвали его именем – закон Ома.
Закон Омамы оставим на потом, а сейчас нужно запомнить главное – сопротивление измеряется в Омах. Что же такое Ом?
Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если сила тока, который протекает по этому проводнику, равна 1 А (Ампер), а напряжение, приложенное к концам этого проводника, равно 1 В (Вольт).
Если вы учили в школе физику, то должны знать, что сопротивление обозначается буквой R, напряжение – буквой U, а сила тока – буквой I.
В электронных конструкциях, как правило, используется довольно много различных резисторов. Все их, конечно же, не изготовишь самостоятельно. Да и сопротивление 1 Ом – величина слишком маленькая. Поэтому промышленностью выпускаются резисторы разных номиналов. Но прежде чем перейти к рассмотрению выпускаемых промышленностью резисторов, приведем здесь единицы измерения больших сопротивлений:
1 КОм (килоом) = 1000 Ом 1 МОм (мегаом) = 1000 КОм = 1 000 000 Ом
Виды резисторов
Что такое мощность в физике формула. Мощность: определение и формула
Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Исходная величина
Преобразованная величина
ватт эксаватт петаватт тераватт гигаватт мегаватт киловатт гектоватт декаватт дециватт сантиватт милливатт микроватт нановатт пиковатт фемтоватт аттоватт лошадиная сила лошадиная сила метрическая лошадиная сила котловая лошадиная сила электрическая лошадиная сила насосная лошадиная сила лошадиная сила (немецкая) брит. термическая единица (межд.) в час брит. термическая единица (межд.) в минуту брит.
термическая единица (межд.) в секунду брит. термическая единица (термохим.) в час брит. термическая единица (термохим.) в минуту брит. термическая единица (термохим.) в секунду МBTU (международная) в час Тысяча BTU в час МMBTU (международная) в час Миллион BTU в час тонна охлаждения килокалория (межд.) в час килокалория (межд.) в минуту килокалория (межд.) в секунду килокалория (терм.
) в час килокалория (терм.) в минуту килокалория (терм.) в секунду калория (межд.) в час калория (межд.) в минуту калория (межд.) в секунду калория (терм.) в час калория (терм.) в минуту калория (терм.
) в секунду фут фунт-сила в час фут·фунт-сила/минуту фут·фунт-сила/секунду фунт-фут в час фунт-фут в минуту фунт-фут в секунду эрг в секунду киловольт-ампер вольт-ампер ньютон-метр в секунду джоуль в секунду эксаджоуль в секунду петаджоуль в секунду тераджоуль в секунду гигаджоуль в секунду мегаджоуль в секунду килоджоуль в секунду гектоджоуль в секунду декаджоуль в секунду дециджоуль в секунду сантиджоуль в секунду миллиджоуль в секунду микроджоуль в секунду наноджоуль в секунду пикоджоуль в секунду фемтоджоуль в секунду аттоджоуль в секунду джоуль в час джоуль в минуту килоджоуль в час килоджоуль в минуту планковская мощность
Общие сведения
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Понятия и формулы для электричества и магнетизма. / / Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
P = мощность (Ватт)U = напряжение (Вольт)I = ток (Ампер)R = сопротивление (Ом)r = внутреннее сопротивление источнка ЭДСε = ЭДС источника Тогда для всей цепи:
I=ε/(R +r) — закон Ома для всей цепи.
И еще ниже куча формулировок закона Ома для участка цепи :
Электрическое напряжение:
U = R* I — Закон Ома для участка цепи
U = P / I
U = (P*R)1/2
Электрическая мощность:
P= U* I
P= R* I2
P = U 2/ R
Электрический ток:
I = U / R
I = P/ E
I = (P / R)1/2
Электрическое сопротивление:
R = U / I
R = U 2/ P
R = P / I2
НЕ ЗАБЫВАЕМ: Законы Кирхгофа они же Правила Кирхгофа для тока и напряжения.
Важным параметром, характеризующим работоспособность любых устройств и приборов, является мощность. Чем больше эта характеристика, тем большую производительность имеют механизмы. Однако, чем выше величина, тем выше и ресурсопотребление. Поэтому эта величина является одной из важных характеристик для электроприборов и часто указывается на упаковке, самом устройстве или в прилагаемой инструкции.
Электролампа и её упаковка, на которой указано её энергопотребление, в Вт
Внимание! Чем больше показатель, тем выше энергопотребление устройства. Поэтому перед выбором прибора нужно определиться с тем объёмом работы, который планируется выполнять с его помощью. Это нужно знать для того, чтобы не переплачивать лишние деньги при покупке.
Мощность
Ватт – это?
> Теория > Ватт – это?
1 Мощность
2 Ватт
3 Что такое ваттметр
4
Важным параметром, характеризующим работоспособность любых устройств и приборов, является мощность. Чем больше эта характеристика, тем большую производительность имеют механизмы. Однако, чем выше величина, тем выше и ресурсопотребление. Поэтому эта величина является одной из важных характеристик для электроприборов и часто указывается на упаковке, самом устройстве или в прилагаемой инструкции.
Электролампа и её упаковка, на которой указано её энергопотребление, в Вт
Внимание! Чем больше показатель, тем выше энергопотребление устройства. Поэтому перед выбором прибора нужно определиться с тем объёмом работы, который планируется выполнять с его помощью. Это нужно знать для того, чтобы не переплачивать лишние деньги при покупке.
Мощность
Согласно википедии, это величина, которая характеризует скорость изменения энергии системы, а также её передачи и преобразования. В физике она рассчитывается как работа, выполненная устройством за единичный промежуток времени.
В зависимости от раздела физики, обозначается следующими символами:
Обозначение в механике – N, Р;
Обозначение в электродинамике – Р. Согласно вики, этот символ взят от латинского слова potestas, что в переводе обозначает мощь.
Также можно встретить обозначение символом W, взятого от английского слова watt.
Таким образом, для расчёта используется следующая формула:
N = A/Δt, где:
А – работа, которую выполняет механизм, измеряется в джоулях (Дж);
Dt – промежуток времени, измеряется в секундах (с).
Также для измерения физической величины используются формулы в механике:
P = F × v × cos α, где:
F – сила,
v – скорость,
α – угол между векторами F и v.
Мгновенное значение определяется как произведение мгновенной силы (F) на мгновенную скорость (u), то есть:
Р = F × u.
Для цепи постоянного электрического тока формула будет следующая:
P = I × U, где:
I – сила тока,
U – напряжение в цепи.
Ватт
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
И в таком случае, формула расчета мощности принимает следующий вид: мощность= работа/время , или
где N – мощность,A – работа,
t – время.
Единицей мощности является ватт (1 Вт). 1 Вт – это такая мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль. Единица эта названа в честь английского изобретателя Дж. Уатта, который построил первую паровую машину.
Любопытно, что сам Уатт пользовался другой единицей мощности – лошадиная сила, и формулу мощности в физике в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, ввели позже. Измерение мощности в лошадиных силах используют и сегодня, например, когда говорят о мощности легкового автомобиля или грузовика.
Одна лошадиная сила равна примерно 735,5 Вт.
Мощность является важнейшей характеристикой любого двигателя. Различные двигатели развивают совершенно разную мощность. Это могут быть как сотые доли киловатта, например, двигатель электробритвы, так и миллионы киловатт, например, двигатель ракеты-носителя космического корабля.
При различной нагрузке двигатель автомобиля вырабатывает разную мощность, чтобы продолжать движение с одинаковой скоростью.
Например, при увеличении массы груза, вес машины увеличивается, соответственно, возрастает сила трения о поверхность дороги, и для поддержания такой же скорости, как и без груза, двигатель должен будет совершать большую работу. Соответственно, возрастет вырабатываемая двигателем мощность. Двигатель будет потреблять больше топлива.
Это хорошо известно всем шоферам. Однако, на большой скорости свою немалую роль играет и инерция движущегося транспортного средства, которая тем больше, чем больше его масса. Опытные водители грузовиков находят оптимальное сочетание скорости с потребляемым бензином, чтобы машина сжигала меньше топлива.
Предыдущая тема: Механическая работа: определение и формула Следующая тема:   Простые механизмы и их применение: рычаг, равновесие сил на рычаге
Все неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Формула мощности тока
– мощность тока, – сила тока, – напряжение в цепи.
Единица измерения мощности – Ватт (Вт).
Мощность – величина, обозначающая интенсивность передачи электрической энергии. Можно определить мощность как работу по перемещению электрических зарядов за единицу времени:
Здесь – работа, – время, в течение которого работа совершалась.
Для измерения мощности применяют ваттметры.
Примеры решения задач по теме «Мощность тока»
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
С физической величиной Вт (ватт) каждый сталкивается чаще, чем может показаться на первый взгляд. Многие знают, что она имеет отношение к физике. Однако не все со школьных времен помнят о том, для чего именно величина используется и зачем была придумана. Не все догадываются, что применяться она может не только в разделе физики, изучающем электрические явления, но и во многих других областях.
Обозначение и история возникновения
Прежде чем приступать к подробному рассмотрению ватта, нужно дать ему правильное обозначение. Ватт — это единица, которая используется для измерения мощности. Чаще всего название записывается в сокращенном виде — Вт. Английское сокращение величины — W.
История единицы измерения Вт начинается с конца позапрошлого века. Ее впервые стали использовать в Великобритании. Но это не означает, что необходимость измерять мощность появилась именно в то время. Ее определяли и до появления этой единицы.
Для измерения физической величины, которая сегодня у многих ассоциируется преимущественно с электричеством, уже в XVIII веке использовалась единица, называемая лошадиной силой. За ее основу была взята мощность ездовых лошадей. Традиция измерять в лошадиных силах сохранилась и сегодня, будучи успешно перенесенной с лошадей на автомобили. Сегодня одна лошадиная сила равна примерно 735 Вт.
До введения ватта лошадиные силы в различных странах были разными. Единица Вт получила свое название в честь ученого, которого считают прародителем промышленной революции. Его звали Джеймсом Ваттом. Жил он в XVIII—XIX столетиях и прославился тем, что создал паровой универсальный двигатель.
Много своих работ ученый посвятил изучению мощности. Именно он для ее измерения впервые начал использовать лошадиную силу. Спустя 63 года после его смерти была введена и названа в его честь та самая единица, которая используется до сих пор.
Взаимосвязь величин
Емкость и мощность электрической цепи
Энергия передается при помощи электрических цепей. В физике передача энергии обозначается $w$. Переход электромагнитной энергии в тепловую, в том числе процесс рассеивания энергии, характеризуется многочисленными преобразованиями и интенсивностью.
Определение 1
Интенсивность передачи или преобразования энергии принято называть мощностью. Она обозначается латинской буквой $p$.
Такие сложные процессы можно записать в виде математической формулы:
$p=\frac{dw}{dt}$
Иными словами, данным образом определяют, сколько энергии передается за определенную единицу времени. Тот же принцип действует при расчете рассеивания энергии за единицу времени.
Мгновенная мощность
Для мгновенного определения мощности в электрической цепи вводится формула в виде:
$p = ui$
Мгновенная мощность обладает двумя видами элементов:
постоянной составляющей;
гармонической составляющей.
Мгновенная мощность имеет угловую частоту, которая превышает угловую частоту напряжения и тока в два раза. При отрицательных значениях мгновенной мощности энергия будет возвращаться к источнику питания. Это говорит о том, что направления напряжения и тока имеют противоположные значения в двухполюснике.
Ничего непонятно?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Подобное возвращение энергии к источнику происходит из-за того, что идет энергетический запас в электрических и магнитных полях на уровне емкостных и индуктивных элементов. Они входят в состав двухполюсника.
Определение 2
Активная мощность – среднее значение мгновенной мощности за определенный период времени.
$P = UI cos \phi$
Активная мощность при потреблении пассивным двухполюсником не имеет отрицательных значений. На входе пассивного двухполюсника будет фиксироваться $cos \phi \geq 0$. Ситуация, при которой $P=0$, возможна в теории, но только для двухполюсника без активных сопротивлений. В нем должны быть:
емкостные элементы;
идеальные индуктивные элементы.
Идеальная емкость
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная мощность (P)
Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть
P = U I
потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.
Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:
P = U I Cosθ
В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.
Формулы для активной мощности
P = U I — в цепях постоянного тока
P = U I cosθ — в однофазных цепях переменного тока
P = √3 UL IL cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока
P = 3 UPh IPh cosθ
P = √ (S2 – Q2) или
P =√ (ВА2 – вар2) или
Активная мощность = √ (Полная мощность2 – Реактивная мощность2) или
кВт = √ (кВА2 – квар2)
Реактивная мощность (Q)
Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.
Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).
Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.
Реактивная мощность определяется, как
Q = U I sinθ
и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.
Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.
Формулы для реактивной мощности
Q = U I sinθ
Реактивная мощность = √ (Полная мощность2 – Активная мощность2)
вар =√ (ВА2 – P2)
квар = √ (кВА2 – кВт2)
Полная мощность (S)
Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.
Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.
Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.
Формула для полной мощности
Мощность электрического тока
Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока». Как вычислить мощность электрического тока. Как зависит мощность электроприборов от способа их включения в цепь.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
В обыденной жизни нередко нам приходится менять электрические лампочки в люстрах или настольных лампах. При этом возникает вопрос: какую лампочку выбрать? Как известно, лампочки различаются не только по своему внешнему виду и устройству, но и по такому важному параметру, как мощность.
МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Действие тока характеризуется не только работой, но и мощностью. Из курса физики 7 класса вы знаете, что мощность равна отношению совершённой работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. Мощность в механике принято обозначать буквой N, электрическая мощность обозначается буквой Р. По аналогии с механикой электрическая мощность — это физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы электрическим током: P = A/t
Но работа тока равна произведению напряжения на силу тока и на время его протекания: А = Ult. Поэтому мощность тока равна:
Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока в цепи:
Р = UI. (1)
ЕДИНИЦЫ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
За единицу мощности принят ватт (1 Вт): 1 Вт = 1 В • 1 А.
Зная мощность электрического тока, легко определить работу тока за заданный промежуток времени: А = Pt.
Единицей работы электрического тока является джоуль (1 Дж): 1 Дж = 1 Вт • 1 с.
Эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как работа тока совершается в течение длительного времени (несколько часов и более). Поэтому часто используется внесистемная единица работы: ватт-час (Вт • ч) или киловатт-час (кВт • ч):
ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ ОТ СПОСОБА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТОКА
Мы знаем, что для настольной лампы чаще всего используются лампочки 25—60 Вт, поскольку они дают достаточно света при включении в сеть, а лампы мощностью 150—200 Вт используют для освещения больших пространств, подъездов, улиц.
Однако всегда ли лампочка большей мощности будет гореть ярче лампы, имеющей меньшую мощность? Для ответа на поставленный вопрос решим следующую задачу. Пусть имеются две лампочки, рассчитанные на напряжение не больше чем 6 В, но различающиеся по мощности (одна лампочка имеет мощность 3 Вт, а другая — 1,8 Вт). Какая из ламп будет гореть более ярко при их включении в цепь двумя способами — параллельно и последовательно? Напряжение источника тока в цепи равно в обоих случаях 6 В.
Обозначим мощность первой лампочки (номинальная мощность) Р1ном = 3 Вт, а мощность второй лампочки P2ном = 1,8 Вт. Чем объяснить, что лампочка в 1,8 Вт при последовательном соединение горит ярче лампы в 3 Вт?
Из формулы (1) с учётом закона Ома нетрудно получить другое выражение для мощности:
Р = U2/R (2)
Из формулы (2) находим сопротивление каждой лампочки: R1 = 12 Ом, R2 = 20 Ом. При последовательном соединении ламп сила тока, протекающего через них, одинакова: I1 = I2 = I. Поэтому тепловая мощность каждой лампы будет отличной от номинальной: Р1 = l2R1, Р2 = l2R2.
Поскольку R2 > R1 то Р2 > Р1, т. е. лампа, рассчитанная на мощность 1,8 Вт, будет гореть ярче, чем лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт.
При параллельном соединении ламп наблюдается другая картина. В этом случае напряжение на каждой из ламп одинаково: U1 = U2 = U. При этом расчёт мощности нужно проводить по формуле (2). Отсюда следует, что лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт, будет гореть ярче лампы, рассчитанной на мощность 1,8 Вт.
Атмосферные электрические заряды (молнии) могут иметь напряжение до 1 миллиарда вольт, а сила тока молнии может достигать 200 тысяч ампер. Время существования молнии оценивается от 0,1 до 1 с. Температура достигает б—10 тысяч градусов Цельсия.
Несложно посчитать, что мощность молнии при таких условиях равна 200 ГВт, а выделяемая энергия составляет около 200 ГДж.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле
Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.
Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.
Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.
Угол между вектором силы и перемещением
1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.
На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.
Работа силы тяжести
Работа реакции опоры
Работа силы трения
Работа силы натяжения веревки
Работа равнодействующей силы
Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере 2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок
Работа силы упругости
Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.
Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу
Мощность
Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле
Коэффициент полезного действия
КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время
Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.
КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.
Главное запомнить
1) Формулы и единицы измерения; 2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения
Консервативные (потенциальные) и неконсервативные (непотенциальные) силы*
Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными. Работа силы трения при перемещении тела по замкнутому пути никогда не равна нулю. Сила трения в отличие от силы тяжести или силы упругости является неконсервативной или непотенциальной.
Формула нахождения работы*
Есть условия, при которых нельзя использовать формулу Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:
Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.
ВНИМАНИЕ! Здесь приводится очень сокращённый текст статьи. Если данная информация вас заинтересовала, товы можете скачать полную версию статьи по указанной ниже ссылке.
Скачать бесплатно статью о резисторах (+ программа для преобразования цветовой кодировки в сопротивление и обратно) можно ЗДЕСЬ Не могу скачать :о(
РЕЗИСТОРЫ
Что это такое?
Обозначение резисторов на электрических схемах
Зачем они нужны?
Виды резисторов
Сопротивление
Класс точности
Мощность рассеивания
Переменные резисторы
Подстроечные резисторы
Это слово произошло от английского resist. Что в переводе означает сопротивляться. Резисторы также называют сопротивлениями. Что же такое сопротивление? Представьте, что вы идете против ветра. Идти тяжело, потому что Вы испытываетесопротивление воздуха. Затем ветер стихает, и вы идете дальше без особого труда.
То есть сопротивление как бы «исчезает». На самом деле сопротивление остается, только становится значительно меньше, и вы его не чувствуете. Электрический ток, текущий по проводам, также испытывает сопротивление, которое, правда, вызвано другими причинами.
Однако это сопротивление также меняется в зависимости от внешних условий и свойств проводника. Чем тоньше провод – тем больше сопротивление. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Если вы уже прошли километров десять, то идти становится тяжелее, чем в начале пути.
Это сравнение не совсем правильное с точки зрения физики, но если у вас по физике твердая двойка, оно хоть как-то поможет вам понять вышеописанные свойства проводников.
Итак, от чего же зависит величина сопротивления?
От длины проводника
От площади поперечного сечения проводника
От температуры проводника
От напряжения, приложенного к концам проводника
От силы тока
От материала, из которого изготовлен проводник
Многовато получилось? Но не отчаивайтесь. Многими из этих параметров в реальной практике можно пренебречь. И вообще, мы сейчас говорим о резисторах, а не изучаем законы физики и, в частности, закон Ома. Кстати об омах – пора бы уже поговорить о том, в каких единицах принято измерять сопротивление.
Около двухсот лет назад жил в германии человек по имени Георг Ом. Он и открыл всем известный закон, который впоследствии назвали его именем – закон Ома.
Закон Омамы оставим на потом, а сейчас нужно запомнить главное – сопротивление измеряется в Омах. Что же такое Ом?
Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если сила тока, который протекает по этому проводнику, равна 1 А (Ампер), а напряжение, приложенное к концам этого проводника, равно 1 В (Вольт).
Если вы учили в школе физику, то должны знать, что сопротивление обозначается буквой R, напряжение – буквой U, а сила тока – буквой I.
В электронных конструкциях, как правило, используется довольно много различных резисторов. Все их, конечно же, не изготовишь самостоятельно. Да и сопротивление 1 Ом – величина слишком маленькая. Поэтому промышленностью выпускаются резисторы разных номиналов. Но прежде чем перейти к рассмотрению выпускаемых промышленностью резисторов, приведем здесь единицы измерения больших сопротивлений:
1 КОм (килоом) = 1000 Ом 1 МОм (мегаом) = 1000 КОм = 1 000 000 Ом
Виды резисторов
Как уже упоминалось, резисторы бывают трёх видов:
Постоянные
Переменные
Подстроечные
Самый многочисленный класс – это постоянные резисторы – резисторы, сопротивление которых нельзя изменить. Потому они и называются постоянными. С них и начнем.
Старые резисторы имели довольно большой размер, поэтому все номиналы указывались обычными буквами на корпусах этих резисторов. Ну а что же там пишут? Чтобы в этом разораться, рассмотрим основные характеристики постоянных резисторов:
Сопротивление
Класс точности (допуск)
Мощность рассеивания
Есть и другие характеристики, но о них как-нибудь в другой раз. А пока нам хватит и этих.
Сопротивление
Что такое сопротивление мы уже знаем. Осталось узнать, как оно обозначается на корпусах резисторов. Итак,
Если сопротивление меньше 1000 Ом:
В этом случае после цифры, которая указывает значение сопротивления, пишут букву R. Или не пишут совсем никакой буквы. На некоторых старых резисторах советского производства вы можете увидеть слово Ом. На современные резисторы принято наносить следующие символы: сначала пишут целую часть числа, затем буквуR, а затем – дробную часть числа. Примеры обозначения сопротивлений:
100 = 100 Ом 100 R = 100 Ом
Более современные обозначения:
1R5 = 1,5 Ом1R0 = 1 Ом
0R2 = 0,2 Ом
Если первая цифра – 0, то ее обычно не пишут, поэтому:
0R2 = R2 = 0,2 Ом
Если сопротивление больше 1000 Ом:
В этом случае, чтобы не писать большие числа, используют килоомы и мегаомы. Вообще-то есть и более весомые приставки, например Гига- и Тера-, но такие большие сопротивления в электронике практически не встречаются, поэтому ограничимся кило- и мегаомами. Принцип записи значений остается таким же, просто меняются буквы, а, следовательно, и значения сопротивлений. Примеры:
Но это еще не все. Современная аппаратура имеет небольшие размеры, а значит и компоненты, которые в ней используются, также имеют небольшие размеры. Резисторы нужны маленькие – написать на них какие-либо буквы еще можно, но вот разглядеть эти буквы потом будет непросто. Поэтому была разработана цветовая маркировка резисторов.
Если вы думаете, что это все – то вы сильно ошибаетесь. Есть еще резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа (совсем маленькие плоские «деталюшечки» прямоугольной формы).
Такие детали не имеют выводов (вернее, выводы есть – но это не проволочные выводы, а две металлические полоски по краям). Детали для поверхностного монтажа припаивают прямо на печатные проводники платы.
Они занимают мало места и широко применяются в современной аппаратуре. Маркировку сопротивлений на них принято наносить другим способом.
И если вы думаете, что с такими резисторами вы никогда не столкнетесь, то вы глубоко заблуждаетесь. Практически в любой современной аппаратуре используются детали для поверхностного монтажа. К тому же почти все импортные конденсаторы и многие другие детали маркируют таким же образом.
«Ну, наконец-то с резисторами мы разобрались» – подумали вы. И снова жестоко ошиблись. Идем дальше.
Класс точности
Вы помните, как мы изготавливали резистор из нихрома. Его можно было изготовить и без расчетов – просто измерить очень точным омметром участок проволоки, и отрезать нужный кусок. Но в промышленности так никто работать не будет. И вообще, из нихрома делают только низкоомные мощные сопротивления.
А большинство резисторов изготавливают из специального материала. При этом трудно сделать все резисторы абсолютно одинаковыми – по разным причинам происходит разброс параметров. А если так, то все значения сопротивлений – это номинальные параметры, которые в реальности немного отличаются в ту или иную сторону.
Величину этих отличий и определяет класс точности (допуск). Допуск измеряется в процентах.
Пример: резистор 100 Ом +/- 5%
Это означает, что сопротивление реального резистора может отличаться на пять процентов от номинала. Вспомним начальную школу: в нашем случае 100 Ом – это 100%, значит 5% – это 5 Ом.
100 – 5 = 95; 100 + 5 = 105
То есть величина конкретного экземпляра резистора может находиться в пределах от 95 до 105 Ом. Для большинства конструкций – это пустяк. Но в некоторых случаях требуется подобрать более точное сопротивление – тогда выбирают резистор с болеевысоким классом точности. То есть не 5%, а, например 2%.
Осталось узнать, как же этот класс точности обозначают на резисторах.
Если используется цветовой код – то просто смотрите в таблицу. (Если на резисторе всего три полосы, то допуск равен 20%).
На старых резисторах допуск так и пишут: 20%, 10%, 5% и т.п.
Но есть еще буквенная кодировка. Если на резисторе указано сопротивление способом, рассмотренным на стр. 8 и 9, то последняя буква (если она есть) обозначает величину допуска. Значения этих букв приведены в таблице 2.
Мощность рассеивания
Для начала вспомним, что такое мощность. Мощность измеряется в ваттах (обозначается Вт или W). В физике мощность электрического тока обозначается буквой Р.
«Ну хорошо, – скажите вы – мощность резистора мы теперь сможем рассчитать. Ну а зачем нам вообще знать эту мощность? Разве не достаточно знать сопротивление?»
В некоторых случаях достаточно. Если вы разрабатываете устройство, которое не содержит цепей, через которые протекает большой ток, то в это устройство можно устанавливать резисторы любой мощности – ничего с ними не случится. Но если через резистор течет значительный ток, то он может перегреться и выйти из строя (попросту сгореть). Это не только приведет к тому, что ваша конструкция перестанет работать, но в худших случаях может вызвать даже пожар.
Чтобы этого не случилось, в подозрительных ситуациях следует перестраховаться и рассчитать мощность, которая будет выделяться на резисторе – мощность рассеивания. А потом посмотреть в справочнике или на самом резисторе значение мощности и выбрать подходящий экземпляр. Мощность пишется на корпусе резистора либо римскими, либо арабскими цифрами.
На маломощных резисторах мощность обычно не указывают – здесь вам помогут только справочники да собственный практический опыт.
Примеры обозначений:
1 W = 1 ВаттIV W = 4 Ватт2 Вт = 2 ВаттV Вт = 5 Ватт
Что такое мощность в физике формула. Мощность: определение и формула
Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Исходная величина
Преобразованная величина
ватт эксаватт петаватт тераватт гигаватт мегаватт киловатт гектоватт декаватт дециватт сантиватт милливатт микроватт нановатт пиковатт фемтоватт аттоватт лошадиная сила лошадиная сила метрическая лошадиная сила котловая лошадиная сила электрическая лошадиная сила насосная лошадиная сила лошадиная сила (немецкая) брит. термическая единица (межд.) в час брит. термическая единица (межд.) в минуту брит.
термическая единица (межд.) в секунду брит. термическая единица (термохим.) в час брит. термическая единица (термохим.) в минуту брит. термическая единица (термохим.) в секунду МBTU (международная) в час Тысяча BTU в час МMBTU (международная) в час Миллион BTU в час тонна охлаждения килокалория (межд.) в час килокалория (межд.) в минуту килокалория (межд.) в секунду килокалория (терм.
) в час килокалория (терм.) в минуту килокалория (терм.) в секунду калория (межд.) в час калория (межд.) в минуту калория (межд.) в секунду калория (терм.) в час калория (терм.) в минуту калория (терм.
) в секунду фут фунт-сила в час фут·фунт-сила/минуту фут·фунт-сила/секунду фунт-фут в час фунт-фут в минуту фунт-фут в секунду эрг в секунду киловольт-ампер вольт-ампер ньютон-метр в секунду джоуль в секунду эксаджоуль в секунду петаджоуль в секунду тераджоуль в секунду гигаджоуль в секунду мегаджоуль в секунду килоджоуль в секунду гектоджоуль в секунду декаджоуль в секунду дециджоуль в секунду сантиджоуль в секунду миллиджоуль в секунду микроджоуль в секунду наноджоуль в секунду пикоджоуль в секунду фемтоджоуль в секунду аттоджоуль в секунду джоуль в час джоуль в минуту килоджоуль в час килоджоуль в минуту планковская мощность
Общие сведения
В физике мощность — это отношение работы ко времени, в течении которого она выполняется. Механическая работа — это количественная характеристика действия силы F на тело, в результате которого оно перемещается на расстояние s. Мощность можно также определить как скорость передачи энергии. Другими словами, мощность — показатель работоспособности машины. Измерив мощность, можно понять в каком количестве и с какой скоростью выполняется работа.
Единицы мощности
Мощность измеряют в джоулях в секунду, или ваттах. Наряду с ваттами используются также лошадиные силы. До изобретения паровой машины мощность двигателей не измеряли, и, соответственно, не было общепринятых единиц мощности. Когда паровую машину начали использовать в шахтах, инженер и изобретатель Джеймс Уатт занялся ее усовершенствованием.
Для того чтобы доказать, что его усовершенствования сделали паровую машину более производительной, он сравнил ее мощность с работоспособностью лошадей, так как лошади использовались людьми на протяжении долгих лет, и многие легко могли представить, сколько работы может выполнить лошадь за определенное количество времени. К тому же, не во всех шахтах применялись паровые машины.
На тех, где их использовали, Уатт сравнивал мощность старой и новой моделей паровой машины с мощностью одной лошади, то есть, с одной лошадиной силой. Уатт определил эту величину экспериментально, наблюдая за работой тягловых лошадей на мельнице. Согласно его измерениям одна лошадиная сила — 746 ватт. Сейчас считается, что эта цифра преувеличена, и лошадь не может долго работать в таком режиме, но единицу изменять не стали.
Мощность можно использовать как показатель производительности, так как при увеличении мощности увеличивается количество выполненной работы за единицу времени. Многие поняли, что удобно иметь стандартизированную единицу мощности, поэтому лошадиная сила стала очень популярна. Ее начали использовать и при измерении мощности других устройств, особенно транспорта.
Несмотря на то, что ватты используются почти также долго, как лошадиные силы, в автомобильной промышленности чаще применяются лошадиные силы, и многим покупателям понятнее, когда именно в этих единицах указана мощность автомобильного двигателя.
Мощность бытовых электроприборов
На бытовых электроприборах обычно указана мощность. Некоторые светильники ограничивают мощность лампочек, которые в них можно использовать, например не более 60 ватт. Это сделано потому, что лампы более высокой мощности выделяют много тепла и светильник с патроном могут быть повреждены.
Да и сама лампа при высокой температуре в светильнике прослужит недолго. В основном это проблема с лампами накаливания.
Светодиодные, люминесцентные и другие лампы обычно работают с меньшей мощностью при одинаковой яркости и, если они используются в светильниках, предназначенных для ламп накаливания, проблем с мощностью не возникает.
Чем больше мощность электроприбора, тем выше потребление энергии, и стоимости использования прибора. Поэтому производители постоянно улучшают электроприборы и лампы. Световой поток ламп, измеряемый в люменах, зависит от мощности, но также и от вида ламп.
Чем больше световой поток лампы, тем ярче выглядит ее свет. Для людей важна именно высокая яркость, а не потребляемая ламой мощность, поэтому в последнее время альтернативы лампам накаливания пользуются все большей популярностью.
Ниже приведены примеры видов ламп, их мощности и создаваемый ими световой поток.
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Ватт, джоуль в секунду (Вт, W) watt, joule per second.
Ватт — единица мощности международной системы единиц СИ.
Названа в честь Дж. Уатта, обозначается вт или W. 1 Ватт — мощность, при которой за 1 секунду совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равен мощности неизменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт = 1000000 вт).
Киловатт, килоджоуль в секунду (кВт, KW) kilowatt.
1 Киловатт равен 1000 ватт. Подробнее в определении ватта.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт (KW) = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт (MW) = 1000000 вт).
Эрг в секунду (эрг/c, erg/s) erg per second.
Название Эрг происходит от греесконо érgon — работа.
Эрг в секунду — единица мощности в системе единиц СГС.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Понятия и формулы для электричества и магнетизма. / / Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
P = мощность (Ватт)U = напряжение (Вольт)I = ток (Ампер)R = сопротивление (Ом)r = внутреннее сопротивление источнка ЭДСε = ЭДС источника Тогда для всей цепи:
I=ε/(R +r) — закон Ома для всей цепи.
И еще ниже куча формулировок закона Ома для участка цепи :
Электрическое напряжение:
U = R* I — Закон Ома для участка цепи
U = P / I
U = (P*R)1/2
Электрическая мощность:
P= U* I
P= R* I2
P = U 2/ R
Электрический ток:
I = U / R
I = P/ E
I = (P / R)1/2
Электрическое сопротивление:
R = U / I
R = U 2/ P
R = P / I2
НЕ ЗАБЫВАЕМ: Законы Кирхгофа они же Правила Кирхгофа для тока и напряжения.
Цепь переменного синусоидального тока c частотой ω
Применимость формул: пренебрегаем зависимостью сопротивлений от силы тока и частоты.
Напомним, что любой сигнал, может быть с любой точностью разложен в ряд Фурье, т.е. в предположении, что параметры сети частотнонезависимы — данная формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала.
Закон Ома для цепей переменного тока:
где:
Естественно, применительно к цепям переменного тока можно говорить и об активной/реактивной мощности.
U = Ueiωt напряжение или разность потенциалов,
I сила тока,
Z = Re—iφ комплексное сопротивление (импеданс)
R = (Ra2+Rr2)1/2 полное сопротивление,
Rr = ωL — 1/ωC реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
Rа активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
φ = arctg Rr/Ra — сдвиг фаз между напряжением и током.
Важным параметром, характеризующим работоспособность любых устройств и приборов, является мощность. Чем больше эта характеристика, тем большую производительность имеют механизмы. Однако, чем выше величина, тем выше и ресурсопотребление. Поэтому эта величина является одной из важных характеристик для электроприборов и часто указывается на упаковке, самом устройстве или в прилагаемой инструкции.
Электролампа и её упаковка, на которой указано её энергопотребление, в Вт
Внимание! Чем больше показатель, тем выше энергопотребление устройства. Поэтому перед выбором прибора нужно определиться с тем объёмом работы, который планируется выполнять с его помощью. Это нужно знать для того, чтобы не переплачивать лишние деньги при покупке.
Мощность
Мощность
Согласно википедии, это величина, которая характеризует скорость изменения энергии системы, а также её передачи и преобразования. В физике она рассчитывается как работа, выполненная устройством за единичный промежуток времени.
В зависимости от раздела физики, обозначается следующими символами:
Обозначение в механике – N, Р;
Обозначение в электродинамике – Р. Согласно вики, этот символ взят от латинского слова potestas, что в переводе обозначает мощь.
Также можно встретить обозначение символом W, взятого от английского слова watt.
Таким образом, для расчёта используется следующая формула:
N = A/Δt, где:
А – работа, которую выполняет механизм, измеряется в джоулях (Дж);
Dt – промежуток времени, измеряется в секундах (с).
Также для измерения физической величины используются формулы в механике:
P = F × v × cos α, где:
F – сила,
v – скорость,
α – угол между векторами F и v.
Мгновенное значение определяется как произведение мгновенной силы (F) на мгновенную скорость (u), то есть:
Р = F × u.
Для цепи постоянного электрического тока формула будет следующая:
P = I × U, где:
I – сила тока,
U – напряжение в цепи.
Ватт
Ватт
Единица измерения напряжения
Единица измерения мощности в физике – это Ватт (watt, Вт).
Изначально расчёты велись в лошадиных силах (л.с.). Эту единицу ввёл шотландский учёный и изобретатель Джеймс Уатт. Она показывала количество лошадей, которое требовалось для выполнения работы, которую совершала созданная этим изобретателем паровая машина. В странах Европы пользуются в основном метрической лошадиной силой. Она определялась как величина, равная затрачиваемой мощности на равномерное поднимание тела массой 75 кг со скоростью 1 м/с.
Определение одной лошадиной силы
Watt был официально признан в 1882 году на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации. Назван в честь Дж. Уатта.
В середине XX века XIX Генеральной конференцией по мерам и весам единица мощности Ватт введена в состав Международной системы СИ. Исходя из формулы для расчёта, ватт – это производная единица измерения, которая вводится как:
Вт = Дж/с.
Также в ваттах измеряются такие физические величины, как тепловой поток, поток излучения, поток звуковой энергии, поток энергии ионизирующего излучения и др.
С другой стороны 1 ватт можно определить, как:
1 Вт = 1Н· м/с;
1 Вт = 1В · 1А.
Кроме этого также используются (или использовались ранее) следующие единицы:
лошадиная сила;
калория в секунду;
килограмм · метр / секунду;
эрг в секунду.
Таблица для перехода между внесистемными единицами и ваттом
Внимание! В настоящее время лошадиную силу используют в основном для измерения мощности автомобильных двигателей. При этом в расчётах учитывают, что 1 л.с. » 0,735 киловатт.
Помимо метрической л.с., в физике используются электрические, гидравлические и механические лошадиные силы:
механическая л.с. » 0,745 киловатт;
электрическая л.с. » 0,746 киловатт.
К сведению. Для перевода значений из внесистемных единиц в системные (Watt) в сети Интернет имеется большое число конвертеров, которые позволяют осуществлять быстрый онлайн перевод данных из одной единицы измерения в другую.
Для записи больших или, наоборот, малых значений величин допускается использование специальных стандартных приставок. Например, тысяча watt равна одному киловатт.
Впервые приставки были введены Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году.
Таблица перевода для часто используемых приставок
ПриставкаОбозначениеПеревод
кратные приставки
кило
к
1 кВт = 103Вт
мега
М
1 МВт = 106Вт
гига
Г
1 ГВт = 109Вт
тера
Т
1 ТВт = 1012Вт
дольные приставки
деци
Д
1 дВт = 102Вт
мили
м
1 мВт = 103Вт
микро
мк
1 мкВт = 106Вт
нано
н
1 нВт = 109Вт
Что такое ваттметр
Что такое ваттметр
Для того чтобы оборудование не испортилось при работе, а в сети не возникло короткого замыкания, нужно обязательно проверять, чтобы мощность приборов не превышала общее значение по сети.
Для цепи постоянного тока её можно определить, зная значения тока и напряжения. Для измерения этих параметров электрической сети используют амперметр и вольтметр. Амперметром измеряют силу тока (в амперах), а вольтметром – напряжение (в вольтах), приложенное к сети. Далее эти два параметра перемножают и получают искомую величину в watt.
Для измерения в сетях переменного тока используются специальные приборы, которые называются ваттметрами.
Определение одной лошадиной силы
В зависимости от назначения, различают несколько типов ваттметров:
Измеритель мощности – применяется для нахождения количества ватт в оптическом или радиодиапазоне;
Киловаттметр – используется при выполнении замера больших значений (порядка сотен киловатт);
Милливаттметр – для измерения малых значений (меньше единицы);
Варметр – служит для измерения показаний реактивной мощности цепи;
Ваттварметр – позволяет получать показатели активной и реактивной мощности в цепи переменного тока.
Значение мощности – важный показатель для любого электрического устройства или механического приспособления, поскольку это показатель работы, которую может выполнить оборудование.
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
И в таком случае, формула расчета мощности принимает следующий вид: мощность= работа/время , или
где N – мощность,A – работа,
t – время.
Единицей мощности является ватт (1 Вт). 1 Вт – это такая мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль. Единица эта названа в честь английского изобретателя Дж. Уатта, который построил первую паровую машину.
Любопытно, что сам Уатт пользовался другой единицей мощности – лошадиная сила, и формулу мощности в физике в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, ввели позже. Измерение мощности в лошадиных силах используют и сегодня, например, когда говорят о мощности легкового автомобиля или грузовика.
Одна лошадиная сила равна примерно 735,5 Вт.
Мощность является важнейшей характеристикой любого двигателя. Различные двигатели развивают совершенно разную мощность. Это могут быть как сотые доли киловатта, например, двигатель электробритвы, так и миллионы киловатт, например, двигатель ракеты-носителя космического корабля.
При различной нагрузке двигатель автомобиля вырабатывает разную мощность, чтобы продолжать движение с одинаковой скоростью.
Например, при увеличении массы груза, вес машины увеличивается, соответственно, возрастает сила трения о поверхность дороги, и для поддержания такой же скорости, как и без груза, двигатель должен будет совершать большую работу. Соответственно, возрастет вырабатываемая двигателем мощность. Двигатель будет потреблять больше топлива.
Это хорошо известно всем шоферам. Однако, на большой скорости свою немалую роль играет и инерция движущегося транспортного средства, которая тем больше, чем больше его масса. Опытные водители грузовиков находят оптимальное сочетание скорости с потребляемым бензином, чтобы машина сжигала меньше топлива.
Предыдущая тема: Механическая работа: определение и формула Следующая тема:   Простые механизмы и их применение: рычаг, равновесие сил на рычаге
Все неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Формула мощности тока
Формула мощности тока
– мощность тока, – сила тока, – напряжение в цепи.
Единица измерения мощности – Ватт (Вт).
Мощность – величина, обозначающая интенсивность передачи электрической энергии. Можно определить мощность как работу по перемещению электрических зарядов за единицу времени:
Здесь – работа, – время, в течение которого работа совершалась.
Для измерения мощности применяют ваттметры.
Примеры решения задач по теме «Мощность тока»
Примеры решения задач по теме «Мощность тока»
Понравился сайт? Расскажи друзьям!
ru.solverbook.com
формула, мгновенный и средний расчет силы
формула, мгновенный и средний расчет силы
Термин «мощность» в физике имеет специфический смысл. Механическая работа может выполняться с различной скоростью. А механическая мощность обозначает, как быстро совершается эта работа. Способность правильно измерить мощность имеет важное значение для использования энергетических ресурсов.
Физический смысл мощности
Разные виды мощности
Разные виды мощности
Для формулы механической мощности применяется следующее выражение:
N = ΔA/Δt.
В числителе формулы затраченная работа, в знаменателе – временной промежуток ее совершения. Это отношение и называется мощностью.
Существует три величины, которыми можно выразить мощность: мгновенная, средняя и пиковая:
Мгновенная мощность – мощностной показатель, измеренный в данный момент времени. Если рассмотреть уравнение для мощности N = ΔA/Δt , то мгновенная мощность представляет собой ту, которая берется в чрезвычайно малый промежуток времени Δt. Если имеется построенная графическая зависимость мощности от времени, то мгновенная мощность – это просто считываемое с графика значение в любой взятый момент времени. Другая запись выражения для мгновенной мощности:
N = dA/dt.
Средняя мощность – мощностная величина, измеренная за относительно большой временной отрезок Δt;
Пиковая мощность – максимальное значение, которое мгновенная мощность может иметь в конкретной системе в течение определенного временного промежутка. Стереосистемы и двигатели автомобилей – примеры устройств, способных обеспечить максимальную мощность, намного выше их средней номинальной мощности. Однако поддерживать эту мощностную величину можно в течение короткого времени. Хотя для эксплуатационных характеристик устройств она может быть более важной, чем средняя мощность.
Важно! Дифференциальная форма уравнения N = dA/dt универсальна. Если механическая работа выполняется равномерно в течение времени t, то средняя мощность будет равна мгновенной.
Из общего уравнения получается запись:
N = A/t,
где A будет общая работа за заданное время t. Тогда при равномерной работе вычисленный показатель равен мгновенной мощности, а при неравномерной –средней.
Формулы для механической мощности
В каких единицах измеряют мощность
В каких единицах измеряют мощность
Стандартной единицей для измерения мощности служит Ватт (Вт), названный в честь шотландского изобретателя и промышленника Джеймса Ватта. Согласно формуле, Вт = Дж/с.
Существует еще одна единица мощности, до сих пор широко используемая, – лошадиная сила (л. с.).
Интересно. Термин «лошадиная сила» берет свое начало в 17-м веке, когда лошадей использовали для поднятия груза из шахты. Одна л. с. равна мощности для поднятия 75 кг на 1 м за 1 с. Это эквивалентно 735,5 Вт.
Мощность силы
Мощность силы
Уравнение для мощности соединяет выполненную работу и время. Поскольку известно, что работа выполняется силами, а силы могут перемещать объекты, можно получить другое выражение для мгновенной мощности:
Работа, проделанная силой при перемещении:
A = F x S x cos φ.
Если поставить А в универсальную формулу для N, определяется мощность силы:
N = (F x S x cos φ)/t = F x V x cos φ, так как V = S/t.
Если сила параллельна скорости частицы, то формула принимает вид:
N = F x V.
Мощность вращающихся объектов
Мощность вращающихся объектов
Процессы, связанные с вращением объектов, могут быть описаны аналогичными уравнениями. Эквивалентом силы для вращения является крутящий момент М, эквивалент скорости V – угловая скорость ω.
Если заменить соответствующие величины, то получается формула:
N = M x ω.
M = F x r, где r – радиус вращения.
Для расчета мощности вала, вращающегося против силы, применяется формула:
N = 2π x M x n,
где n – скорость в об/с (n = ω/2π).
Отсюда получается то же упрощенное выражение:
N = M x ω.
Таким образом, двигатель может достичь высокой мощности либо при высокой скорости, либо, обладая большим крутящим моментом. Если угловая скорость ω равна нулю, то мощность тоже равна нулю, независимо от крутящего момента.
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
С физической величиной Вт (ватт) каждый сталкивается чаще, чем может показаться на первый взгляд. Многие знают, что она имеет отношение к физике. Однако не все со школьных времен помнят о том, для чего именно величина используется и зачем была придумана. Не все догадываются, что применяться она может не только в разделе физики, изучающем электрические явления, но и во многих других областях.
Обозначение и история возникновения
Обозначение и история возникновения
Прежде чем приступать к подробному рассмотрению ватта, нужно дать ему правильное обозначение. Ватт — это единица, которая используется для измерения мощности. Чаще всего название записывается в сокращенном виде — Вт. Английское сокращение величины — W.
История единицы измерения Вт начинается с конца позапрошлого века. Ее впервые стали использовать в Великобритании. Но это не означает, что необходимость измерять мощность появилась именно в то время. Ее определяли и до появления этой единицы.
Для измерения физической величины, которая сегодня у многих ассоциируется преимущественно с электричеством, уже в XVIII веке использовалась единица, называемая лошадиной силой. За ее основу была взята мощность ездовых лошадей. Традиция измерять в лошадиных силах сохранилась и сегодня, будучи успешно перенесенной с лошадей на автомобили. Сегодня одна лошадиная сила равна примерно 735 Вт.
До введения ватта лошадиные силы в различных странах были разными. Единица Вт получила свое название в честь ученого, которого считают прародителем промышленной революции. Его звали Джеймсом Ваттом. Жил он в XVIII—XIX столетиях и прославился тем, что создал паровой универсальный двигатель.
Много своих работ ученый посвятил изучению мощности. Именно он для ее измерения впервые начал использовать лошадиную силу. Спустя 63 года после его смерти была введена и названа в его честь та самая единица, которая используется до сих пор.
Взаимосвязь величин
Взаимосвязь величин
Чтобы лучше понять предназначение этой единицы, следует иметь представление о том, что такое мощность. Многие думают, что это просто сила. Однако в физике это совершенно разные величины, которые друг к другу почти не имеют никакого отношения. Если говорить максимально кратко, закрывая глаза на некоторые незначительные нюансы, то мощность — это скорость, с которой тот или иной объект потребляет энергию.
Вам это будет интересно Все об напряженности электрического поля
Например, лампочка осветительного прибора может светиться ярко или тускло. Всё зависит от того, с какой скоростью ею потребляется электрическая энергия. Если горит ярко, значит, энергия расходуется быстро. Когда свет, исходящий от лампы, тусклый, она потребляет энергию с небольшой скоростью. Еще проще можно сказать так:
если лампа светится ярко, значит, ее мощность высока;
если же свет ее тусклый, значит, она обладает небольшой силой.
То же самое касается и любых других приборов, работающих от электричества. Но когда говорят о мощности, не всегда имеют в виду электрические приборы или какие-то другие объекты, связанные с электричеством.
Например, если взять движущийся автомобиль, то он обладает определенной силой. Чем быстрее потребляется вырабатываемая топливом в бензобаке энергия, тем мощнее автомобиль.
Правда, автомобилисты измеряют мощность своих «железных коней» в других единицах, называемых лошадиными силами. Однако это вовсе не означает, что традиционные ватты для этого случая неприменимы.
Одну единицу легко можно перевести в другую, зная, что одна лошадиная сила — это примерно 735 Вт. Всего существует три вида мощности:
Электрическая. Именно ее имеют в виду, когда говорят о лампочках или других электроприборах.
Механическая. «Лошадиные силы» автомобиля как раз относятся к этой категории.
Тепловая. О том, насколько большой тепловой мощностью обладает тот или иной объект, можно судить по его температуре.
Мощность — это скорость, с которой потребляется энергия.
Пытаясь понять, чему равен 1 ватт, какая энергия и за какое время должна использоваться объектом, чтобы о нем можно было сказать, что его мощность равна одному ватту, физики выводили такую величину, как мощность, исходя из других простых величин — времени и энергии. Они взяли их основные единицы измерения и условились считать, что если физическое тело получает или вырабатывает 1 джоуль энергии за 1 секунду, значит, оно обладает мощностью 1ватт.
Вам это будет интересно Установка и сборка электрического щитка
В основе этого простого определения лежит формула: N=A/t. Обозначение знаков здесь следующее:
N — это обозначение мощности;
A в физике традиционно обозначает работу, которая измеряется в тех же единицах, что и энергия;
t — это обозначение времени.
Если необходимо определить механическую величину, то для этой цели может быть использована иная формула, основанная на других величинах: N=FV. Проще говоря, нужно силу умножить на скорость.
Отношение к амперам и вольтам
Отношение к амперам и вольтам
Помимо двух формул, которые были рассмотрены выше, для определения часто используется еще одна. Сфера ее применения — электрика. Между мощностью и основными величинами, характеризующими электрический ток, также прослеживается определенная взаимосвязь.
Зная напряжение и силу тока, можно безошибочно определить электрическую мощность. Для этого достаточно перемножить два известных значения. Например, если сила тока составляет 5 ампер, а напряжение — 50 вольт, то искомая величина в этом случае будет равна 250 Вт. Такое число получается в результате умножения 5 на 50.
Формула для определения электрической величины записывается в виде P=IV. Буквенные обозначения следующие:
P — электрическая мощность;
I — сила тока;
V — напряжение.
Если использовать вольтметр и амперметр, можно определить мощность. Но чтобы узнать мощность участка цепи, необязательно проводить вычислительные операции. Существует специальное измерительное устройство, которое по аналогии с вольтметром и амперметром называется ваттметром. Его достаточно включить в сеть, чтобы узнать значение.
Дольные и кратные единицы
Дольные и кратные единицы
Если мощность слишком велика или, наоборот, мала, то использование в качестве единицы измерения обычного ватта будет неудобным. В этом случае на помощь придут кратные и дольные единицы. Если говорить только об одной лампочке и о малых промежутках времени, то мощность будет не очень большой. Например, за час такой осветительный прибор может вырабатывать около 100 джоулей энергии.
Но когда требуется определить силу не одной, а нескольких таких лампочек (десятка, сотен, тысяч), и не за один час, а, например, за месяц или год, то число получится громоздким. Целесообразно использовать не ватты, а их кратные обозначения — киловатты (кВт), мегаватты (МВт), гигаватты (ГВт).
Значение кратных величин легко определить по префиксам, которые используются так же, как и в случаях с большинством других единиц. Приставка «кило» указывает на 1000 единиц, «мега» — на миллион, «гига» — на миллиард.
Чаще всего на практике используются киловатты. В одной такой кратной единице насчитывается тысяча ватт. То же самое касается и дольных долей, использующихся в тех случаях, когда необходимо указать малую мощность, которая в десятки, сотни, тысячи и миллионы раз меньше 1 Вт. Например:
десятая часть вата — это дециват;
сотая часть — сантиватт;
тысячная — милливатт.
В некоторых медицинских аппаратах в качестве единицы измерения используются микроватты. Каждая такая единица в миллион раз меньше ватта.
Характеристика ватт-часов
Характеристика ватт-часов
В бытовой сфере часто используется очень похожая на ватт по названию единица измерения — ватт-час. Но между обычными ваттами и ватт-часами существует большая разница. Не стоит одну единицу принимать за другую. Их невозможно и переводить друг в друга. Ватт-час — это единица, с помощью которой измеряется количество выработанной или потребленной энергии, а не скорость ее потребления.
Чтобы можно было понять разницу между ваттом и ватт-часом, можно рассмотреть пример использования обычного телевизора мощностью в Вт, равной 250:
Если в доме больше ничего не будет включено, то через 60 минут показания счетчика увеличатся на 250 ватт-часов (0,25 киловатт-часов).
Если при таких же условиях телевизор будет работать три часа подряд, то на счетчике набежит уже 750 ватт-часов (0,75 киловатт-часов). Очевидно, телевизор потребляет 250 Вт в час. Количество используемой им энергии, измеряемое в ватт-часах, зависит от времени работы.
Ватт — это общепринятая единица измерения мощности. Если электроприбор имеет 1Вт, значит, он в секунду потребляет 1 джоуль электрической энергии. Такой мощностью обладает передатчик обычного мобильного телефона.
Энергия передается при помощи электрических цепей. В физике передача энергии обозначается $w$. Переход электромагнитной энергии в тепловую, в том числе процесс рассеивания энергии, характеризуется многочисленными преобразованиями и интенсивностью.
Определение 1
Интенсивность передачи или преобразования энергии принято называть мощностью. Она обозначается латинской буквой $p$.
Такие сложные процессы можно записать в виде математической формулы:
$p=\frac{dw}{dt}$
Иными словами, данным образом определяют, сколько энергии передается за определенную единицу времени. Тот же принцип действует при расчете рассеивания энергии за единицу времени.
Мгновенная мощность
Мгновенная мощность
Для мгновенного определения мощности в электрической цепи вводится формула в виде:
$p = ui$
Мгновенная мощность обладает двумя видами элементов:
постоянной составляющей;
гармонической составляющей.
Мгновенная мощность имеет угловую частоту, которая превышает угловую частоту напряжения и тока в два раза. При отрицательных значениях мгновенной мощности энергия будет возвращаться к источнику питания. Это говорит о том, что направления напряжения и тока имеют противоположные значения в двухполюснике.
Ничего непонятно?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Подобное возвращение энергии к источнику происходит из-за того, что идет энергетический запас в электрических и магнитных полях на уровне емкостных и индуктивных элементов. Они входят в состав двухполюсника.
Определение 2
Активная мощность – среднее значение мгновенной мощности за определенный период времени.
$P = UI cos \phi$
Активная мощность при потреблении пассивным двухполюсником не имеет отрицательных значений. На входе пассивного двухполюсника будет фиксироваться $cos \phi \geq 0$. Ситуация, при которой $P=0$, возможна в теории, но только для двухполюсника без активных сопротивлений. В нем должны быть:
емкостные элементы;
идеальные индуктивные элементы.
Идеальная емкость
Идеальная емкость
Конденсаторы являются идеальной емкостью в электрической цепи. В катушке индуктивности и конденсаторах активная мощность не потребляется, то есть $P=0$.
В этот момент не происходит преобразования энергии в иные ее виды необратимого характера, а фиксируется лишь циркуляция имеющейся энергии. То есть электрическая энергия запасается в электрическом поле конденсатора или магнитном поле катушки.
Процесс происходит примерно на протяжении 25 процентов времени периода. Затем энергия снова возвращается в сеть.
Определение 3
Конденсатор и катушку индуктивности из-за происходящих в них процессов иногда называют реактивными элементами. Их сопротивления принято называть реактивными. Исключение составляет резистор, так как он обладает активным сопротивлением.
Интенсивность обмена энергии характеризуется:
самым большим значением скорости поступления энергии в магнитное поле катушки;
наибольшей скоростью поступления энергии в электрическое поле конденсатора.
Эту интенсивность часто называют реактивной мощностью. Математическое выражение для реактивной мощности выглядит следующим образом:
$Q = UI sin \phi$
При индуктивной нагрузке $\phi \geq 0$ реактивная мощность будет иметь положительные значения. При опережающем токе емкостной нагрузке – отрицательные.
Реактивная мощность для идеальной катушки индуктивности будет пропорциональна максимальному запасу энергии в катушке и частоте.
Определение 4
Коэффициент мощности – отношение полной мощности к активной мощности. Он равен косинусу угла сдвига между напряжением и током.
Помимо активной и полной мощности используют понятие комплексной мощности. Реактивная мощность характеризуется циркуляцией между потребителем и источником. Реактивный ток не совершает работу, что приводит к неоправданным потерям в силовом оборудовании. Это ведет к повышению уровня установленной мощности. Поэтому в настоящее время существует тенденция на увеличение мощности в электрических цепях.
Многие потребители в виде различных электродвигателей и иных приборов и устройств используют нагрузку активно-индуктивного характера. При условии подключения к подобной нагрузке конденсаторов общий ток потребителя приблизится к значениям фазы по напряжению. Это означает, что он увеличивается, но общая величина тока уменьшается при условии постоянной активной мощности. Этот факт приводит к потере общей величины тока в электрических цепях. Конденсаторы призваны повышать мощность.
Электрическая цепь с емкостью
Электрическая цепь с емкостью
Конденсаторы являются элементами электрической цепи, которые обладают значительной емкостью. Любые два проводника, расположенные рядом, имеют собственные емкости. При небольшой поверхности проводника емкость весьма небольшая, поэтому ее обычно не берут в расчет.
При рассмотрении электрической цепи выделяют основные ее элементы:
конденсатор;
источник питания;
емкость.
Конденсаторы являются идеальными диэлектриками, поэтому его активное сопротивление равно нулю. К электрической цепи с конденсатором подводят напряжение. Под его воздействием возникает ток. В это время на каждой стороне конденсатора начинает скапливаться заряд.
Емкость является главным параметром электрической цепи. Под емкостью между двумя телами называют отношение абсолютной величины заряда одного из тел к разности потенциалов, которая возникает между этими телами. Это действие обуславливает заряд в данных телах. Подобный процесс можно описать при помощи формулы в виде:
$C = \frac{q}{U}$
Емкость, как основной параметр электрической цепи, можно охарактеризовать в интегральной форме электрического поля участка цепи. Им является конденсатор. Подобная форма зависит от геометрических размеров, формы электродов, а также электрических свойств среды между электродами конденсатора.
Емкость измеряют в фарадах. Также применяются более мелкие единицы измерения (микрофарады, нанофарады и другие).
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная мощность (P)
Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть
P = U I
потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.
Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:
P = U I Cosθ
В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.
Формулы для активной мощности
P = U I — в цепях постоянного тока
P = U I cosθ — в однофазных цепях переменного тока
P = √3 UL IL cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока
P = 3 UPh IPh cosθ
P = √ (S2 – Q2) или
P =√ (ВА2 – вар2) или
Активная мощность = √ (Полная мощность2 – Реактивная мощность2) или
кВт = √ (кВА2 – квар2)
Реактивная мощность (Q)
Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.
Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).
Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.
Реактивная мощность определяется, как
Q = U I sinθ
и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.
Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.
Формулы для реактивной мощности
Формулы для реактивной мощности
Q = U I sinθ
Реактивная мощность = √ (Полная мощность2 – Активная мощность2)
вар =√ (ВА2 – P2)
квар = √ (кВА2 – кВт2)
Полная мощность (S)
Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.
Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.
Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.
Формула для полной мощности
Мощность электрического тока
Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока». Как вычислить мощность электрического тока. Как зависит мощность электроприборов от способа их включения в цепь.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
В обыденной жизни нередко нам приходится менять электрические лампочки в люстрах или настольных лампах. При этом возникает вопрос: какую лампочку выбрать? Как известно, лампочки различаются не только по своему внешнему виду и устройству, но и по такому важному параметру, как мощность.
МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Действие тока характеризуется не только работой, но и мощностью. Из курса физики 7 класса вы знаете, что мощность равна отношению совершённой работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. Мощность в механике принято обозначать буквой N, электрическая мощность обозначается буквой Р. По аналогии с механикой электрическая мощность — это физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы электрическим током: P = A/t
Но работа тока равна произведению напряжения на силу тока и на время его протекания: А = Ult. Поэтому мощность тока равна:
Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока в цепи:
Р = UI. (1)
ЕДИНИЦЫ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
За единицу мощности принят ватт (1 Вт): 1 Вт = 1 В • 1 А.
Зная мощность электрического тока, легко определить работу тока за заданный промежуток времени: А = Pt.
Единицей работы электрического тока является джоуль (1 Дж): 1 Дж = 1 Вт • 1 с.
Эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как работа тока совершается в течение длительного времени (несколько часов и более). Поэтому часто используется внесистемная единица работы: ватт-час (Вт • ч) или киловатт-час (кВт • ч):
ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ ОТ СПОСОБА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТОКА
Мы знаем, что для настольной лампы чаще всего используются лампочки 25—60 Вт, поскольку они дают достаточно света при включении в сеть, а лампы мощностью 150—200 Вт используют для освещения больших пространств, подъездов, улиц.
Однако всегда ли лампочка большей мощности будет гореть ярче лампы, имеющей меньшую мощность? Для ответа на поставленный вопрос решим следующую задачу. Пусть имеются две лампочки, рассчитанные на напряжение не больше чем 6 В, но различающиеся по мощности (одна лампочка имеет мощность 3 Вт, а другая — 1,8 Вт). Какая из ламп будет гореть более ярко при их включении в цепь двумя способами — параллельно и последовательно? Напряжение источника тока в цепи равно в обоих случаях 6 В.
Обозначим мощность первой лампочки (номинальная мощность) Р1ном = 3 Вт, а мощность второй лампочки P2ном = 1,8 Вт. Чем объяснить, что лампочка в 1,8 Вт при последовательном соединение горит ярче лампы в 3 Вт?
Из формулы (1) с учётом закона Ома нетрудно получить другое выражение для мощности:
Р = U2/R (2)
Из формулы (2) находим сопротивление каждой лампочки: R1 = 12 Ом, R2 = 20 Ом. При последовательном соединении ламп сила тока, протекающего через них, одинакова: I1 = I2 = I. Поэтому тепловая мощность каждой лампы будет отличной от номинальной: Р1 = l2R1, Р2 = l2R2.
Поскольку R2 > R1 то Р2 > Р1, т. е. лампа, рассчитанная на мощность 1,8 Вт, будет гореть ярче, чем лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт.
При параллельном соединении ламп наблюдается другая картина. В этом случае напряжение на каждой из ламп одинаково: U1 = U2 = U. При этом расчёт мощности нужно проводить по формуле (2). Отсюда следует, что лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт, будет гореть ярче лампы, рассчитанной на мощность 1,8 Вт.
Атмосферные электрические заряды (молнии) могут иметь напряжение до 1 миллиарда вольт, а сила тока молнии может достигать 200 тысяч ампер. Время существования молнии оценивается от 0,1 до 1 с. Температура достигает б—10 тысяч градусов Цельсия.
Несложно посчитать, что мощность молнии при таких условиях равна 200 ГВт, а выделяемая энергия составляет около 200 ГДж.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле
Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.
Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.
Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.
Угол между вектором силы и перемещением
1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.
На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.
Работа силы тяжести
Работа реакции опоры
Работа силы трения
Работа силы натяжения веревки
Работа равнодействующей силы
Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере 2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок
Работа силы упругости
Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.
Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу
Мощность
Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле
Коэффициент полезного действия
КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время
Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.
КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.
Главное запомнить
1) Формулы и единицы измерения; 2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения
Консервативные (потенциальные) и неконсервативные (непотенциальные) силы*
Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными. Работа силы трения при перемещении тела по замкнутому пути никогда не равна нулю. Сила трения в отличие от силы тяжести или силы упругости является неконсервативной или непотенциальной.
Формула нахождения работы*
Есть условия, при которых нельзя использовать формулу Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:
Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.
ВНИМАНИЕ! Здесь приводится очень сокращённый текст статьи. Если данная информация вас заинтересовала, товы можете скачать полную версию статьи по указанной ниже ссылке.
Скачать бесплатно статью о резисторах (+ программа для преобразования цветовой кодировки в сопротивление и обратно) можно ЗДЕСЬ Не могу скачать :о(
РЕЗИСТОРЫ
Что это такое?
Обозначение резисторов на электрических схемах
Зачем они нужны?
Виды резисторов
Сопротивление
Класс точности
Мощность рассеивания
Переменные резисторы
Подстроечные резисторы
Это слово произошло от английского resist. Что в переводе означает сопротивляться. Резисторы также называют сопротивлениями. Что же такое сопротивление? Представьте, что вы идете против ветра. Идти тяжело, потому что Вы испытываетесопротивление воздуха. Затем ветер стихает, и вы идете дальше без особого труда.
То есть сопротивление как бы «исчезает». На самом деле сопротивление остается, только становится значительно меньше, и вы его не чувствуете. Электрический ток, текущий по проводам, также испытывает сопротивление, которое, правда, вызвано другими причинами.
Однако это сопротивление также меняется в зависимости от внешних условий и свойств проводника. Чем тоньше провод – тем больше сопротивление. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Если вы уже прошли километров десять, то идти становится тяжелее, чем в начале пути.
Это сравнение не совсем правильное с точки зрения физики, но если у вас по физике твердая двойка, оно хоть как-то поможет вам понять вышеописанные свойства проводников.
Итак, от чего же зависит величина сопротивления?
От длины проводника
От площади поперечного сечения проводника
От температуры проводника
От напряжения, приложенного к концам проводника
От силы тока
От материала, из которого изготовлен проводник
Многовато получилось? Но не отчаивайтесь. Многими из этих параметров в реальной практике можно пренебречь. И вообще, мы сейчас говорим о резисторах, а не изучаем законы физики и, в частности, закон Ома. Кстати об омах – пора бы уже поговорить о том, в каких единицах принято измерять сопротивление.
Около двухсот лет назад жил в германии человек по имени Георг Ом. Он и открыл всем известный закон, который впоследствии назвали его именем – закон Ома.
Закон Омамы оставим на потом, а сейчас нужно запомнить главное – сопротивление измеряется в Омах. Что же такое Ом?
Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если сила тока, который протекает по этому проводнику, равна 1 А (Ампер), а напряжение, приложенное к концам этого проводника, равно 1 В (Вольт).
Если вы учили в школе физику, то должны знать, что сопротивление обозначается буквой R, напряжение – буквой U, а сила тока – буквой I.
В электронных конструкциях, как правило, используется довольно много различных резисторов. Все их, конечно же, не изготовишь самостоятельно. Да и сопротивление 1 Ом – величина слишком маленькая. Поэтому промышленностью выпускаются резисторы разных номиналов. Но прежде чем перейти к рассмотрению выпускаемых промышленностью резисторов, приведем здесь единицы измерения больших сопротивлений:
1 КОм (килоом) = 1000 Ом 1 МОм (мегаом) = 1000 КОм = 1 000 000 Ом
Виды резисторов
Как уже упоминалось, резисторы бывают трёх видов:
Постоянные
Переменные
Подстроечные
Самый многочисленный класс – это постоянные резисторы – резисторы, сопротивление которых нельзя изменить. Потому они и называются постоянными. С них и начнем.
Старые резисторы имели довольно большой размер, поэтому все номиналы указывались обычными буквами на корпусах этих резисторов. Ну а что же там пишут? Чтобы в этом разораться, рассмотрим основные характеристики постоянных резисторов:
Сопротивление
Класс точности (допуск)
Мощность рассеивания
Есть и другие характеристики, но о них как-нибудь в другой раз. А пока нам хватит и этих.
Сопротивление
Что такое сопротивление мы уже знаем. Осталось узнать, как оно обозначается на корпусах резисторов. Итак,
Если сопротивление меньше 1000 Ом:
В этом случае после цифры, которая указывает значение сопротивления, пишут букву R. Или не пишут совсем никакой буквы. На некоторых старых резисторах советского производства вы можете увидеть слово Ом. На современные резисторы принято наносить следующие символы: сначала пишут целую часть числа, затем буквуR, а затем – дробную часть числа. Примеры обозначения сопротивлений:
100 = 100 Ом 100 R = 100 Ом
Более современные обозначения:
1R5 = 1,5 Ом1R0 = 1 Ом
0R2 = 0,2 Ом
Если первая цифра – 0, то ее обычно не пишут, поэтому:
0R2 = R2 = 0,2 Ом
Если сопротивление больше 1000 Ом:
В этом случае, чтобы не писать большие числа, используют килоомы и мегаомы. Вообще-то есть и более весомые приставки, например Гига- и Тера-, но такие большие сопротивления в электронике практически не встречаются, поэтому ограничимся кило- и мегаомами. Принцип записи значений остается таким же, просто меняются буквы, а, следовательно, и значения сопротивлений. Примеры:
Но это еще не все. Современная аппаратура имеет небольшие размеры, а значит и компоненты, которые в ней используются, также имеют небольшие размеры. Резисторы нужны маленькие – написать на них какие-либо буквы еще можно, но вот разглядеть эти буквы потом будет непросто. Поэтому была разработана цветовая маркировка резисторов.
Если вы думаете, что это все – то вы сильно ошибаетесь. Есть еще резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа (совсем маленькие плоские «деталюшечки» прямоугольной формы).
Такие детали не имеют выводов (вернее, выводы есть – но это не проволочные выводы, а две металлические полоски по краям). Детали для поверхностного монтажа припаивают прямо на печатные проводники платы.
Они занимают мало места и широко применяются в современной аппаратуре. Маркировку сопротивлений на них принято наносить другим способом.
И если вы думаете, что с такими резисторами вы никогда не столкнетесь, то вы глубоко заблуждаетесь. Практически в любой современной аппаратуре используются детали для поверхностного монтажа. К тому же почти все импортные конденсаторы и многие другие детали маркируют таким же образом.
«Ну, наконец-то с резисторами мы разобрались» – подумали вы. И снова жестоко ошиблись. Идем дальше.
Класс точности
Вы помните, как мы изготавливали резистор из нихрома. Его можно было изготовить и без расчетов – просто измерить очень точным омметром участок проволоки, и отрезать нужный кусок. Но в промышленности так никто работать не будет. И вообще, из нихрома делают только низкоомные мощные сопротивления.
А большинство резисторов изготавливают из специального материала. При этом трудно сделать все резисторы абсолютно одинаковыми – по разным причинам происходит разброс параметров. А если так, то все значения сопротивлений – это номинальные параметры, которые в реальности немного отличаются в ту или иную сторону.
Величину этих отличий и определяет класс точности (допуск). Допуск измеряется в процентах.
Пример: резистор 100 Ом +/- 5%
Это означает, что сопротивление реального резистора может отличаться на пять процентов от номинала. Вспомним начальную школу: в нашем случае 100 Ом – это 100%, значит 5% – это 5 Ом.
100 – 5 = 95; 100 + 5 = 105
То есть величина конкретного экземпляра резистора может находиться в пределах от 95 до 105 Ом. Для большинства конструкций – это пустяк. Но в некоторых случаях требуется подобрать более точное сопротивление – тогда выбирают резистор с болеевысоким классом точности. То есть не 5%, а, например 2%.
Осталось узнать, как же этот класс точности обозначают на резисторах.
Если используется цветовой код – то просто смотрите в таблицу. (Если на резисторе всего три полосы, то допуск равен 20%).
На старых резисторах допуск так и пишут: 20%, 10%, 5% и т.п.
Но есть еще буквенная кодировка. Если на резисторе указано сопротивление способом, рассмотренным на стр. 8 и 9, то последняя буква (если она есть) обозначает величину допуска. Значения этих букв приведены в таблице 2.
Мощность рассеивания
Для начала вспомним, что такое мощность. Мощность измеряется в ваттах (обозначается Вт или W). В физике мощность электрического тока обозначается буквой Р.
«Ну хорошо, – скажите вы – мощность резистора мы теперь сможем рассчитать. Ну а зачем нам вообще знать эту мощность? Разве не достаточно знать сопротивление?»
В некоторых случаях достаточно. Если вы разрабатываете устройство, которое не содержит цепей, через которые протекает большой ток, то в это устройство можно устанавливать резисторы любой мощности – ничего с ними не случится. Но если через резистор течет значительный ток, то он может перегреться и выйти из строя (попросту сгореть). Это не только приведет к тому, что ваша конструкция перестанет работать, но в худших случаях может вызвать даже пожар.
Чтобы этого не случилось, в подозрительных ситуациях следует перестраховаться и рассчитать мощность, которая будет выделяться на резисторе – мощность рассеивания. А потом посмотреть в справочнике или на самом резисторе значение мощности и выбрать подходящий экземпляр. Мощность пишется на корпусе резистора либо римскими, либо арабскими цифрами.
На маломощных резисторах мощность обычно не указывают – здесь вам помогут только справочники да собственный практический опыт.
Примеры обозначений:
1 W = 1 ВаттIV W = 4 Ватт2 Вт = 2 ВаттV Вт = 5 Ватт
Что такое мощность в физике формула. Мощность: определение и формула
Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Исходная величина
Преобразованная величина
ватт эксаватт петаватт тераватт гигаватт мегаватт киловатт гектоватт декаватт дециватт сантиватт милливатт микроватт нановатт пиковатт фемтоватт аттоватт лошадиная сила лошадиная сила метрическая лошадиная сила котловая лошадиная сила электрическая лошадиная сила насосная лошадиная сила лошадиная сила (немецкая) брит. термическая единица (межд.) в час брит. термическая единица (межд.) в минуту брит.
термическая единица (межд.) в секунду брит. термическая единица (термохим.) в час брит. термическая единица (термохим.) в минуту брит. термическая единица (термохим.) в секунду МBTU (международная) в час Тысяча BTU в час МMBTU (международная) в час Миллион BTU в час тонна охлаждения килокалория (межд.) в час килокалория (межд.) в минуту килокалория (межд.) в секунду килокалория (терм.
) в час килокалория (терм.) в минуту килокалория (терм.) в секунду калория (межд.) в час калория (межд.) в минуту калория (межд.) в секунду калория (терм.) в час калория (терм.) в минуту калория (терм.
) в секунду фут фунт-сила в час фут·фунт-сила/минуту фут·фунт-сила/секунду фунт-фут в час фунт-фут в минуту фунт-фут в секунду эрг в секунду киловольт-ампер вольт-ампер ньютон-метр в секунду джоуль в секунду эксаджоуль в секунду петаджоуль в секунду тераджоуль в секунду гигаджоуль в секунду мегаджоуль в секунду килоджоуль в секунду гектоджоуль в секунду декаджоуль в секунду дециджоуль в секунду сантиджоуль в секунду миллиджоуль в секунду микроджоуль в секунду наноджоуль в секунду пикоджоуль в секунду фемтоджоуль в секунду аттоджоуль в секунду джоуль в час джоуль в минуту килоджоуль в час килоджоуль в минуту планковская мощность
Общие сведения
В физике мощность — это отношение работы ко времени, в течении которого она выполняется. Механическая работа — это количественная характеристика действия силы F на тело, в результате которого оно перемещается на расстояние s. Мощность можно также определить как скорость передачи энергии. Другими словами, мощность — показатель работоспособности машины. Измерив мощность, можно понять в каком количестве и с какой скоростью выполняется работа.
Единицы мощности
Мощность измеряют в джоулях в секунду, или ваттах. Наряду с ваттами используются также лошадиные силы. До изобретения паровой машины мощность двигателей не измеряли, и, соответственно, не было общепринятых единиц мощности. Когда паровую машину начали использовать в шахтах, инженер и изобретатель Джеймс Уатт занялся ее усовершенствованием.
Для того чтобы доказать, что его усовершенствования сделали паровую машину более производительной, он сравнил ее мощность с работоспособностью лошадей, так как лошади использовались людьми на протяжении долгих лет, и многие легко могли представить, сколько работы может выполнить лошадь за определенное количество времени. К тому же, не во всех шахтах применялись паровые машины.
На тех, где их использовали, Уатт сравнивал мощность старой и новой моделей паровой машины с мощностью одной лошади, то есть, с одной лошадиной силой. Уатт определил эту величину экспериментально, наблюдая за работой тягловых лошадей на мельнице. Согласно его измерениям одна лошадиная сила — 746 ватт. Сейчас считается, что эта цифра преувеличена, и лошадь не может долго работать в таком режиме, но единицу изменять не стали.
Мощность можно использовать как показатель производительности, так как при увеличении мощности увеличивается количество выполненной работы за единицу времени. Многие поняли, что удобно иметь стандартизированную единицу мощности, поэтому лошадиная сила стала очень популярна. Ее начали использовать и при измерении мощности других устройств, особенно транспорта.
Несмотря на то, что ватты используются почти также долго, как лошадиные силы, в автомобильной промышленности чаще применяются лошадиные силы, и многим покупателям понятнее, когда именно в этих единицах указана мощность автомобильного двигателя.
Мощность бытовых электроприборов
На бытовых электроприборах обычно указана мощность. Некоторые светильники ограничивают мощность лампочек, которые в них можно использовать, например не более 60 ватт. Это сделано потому, что лампы более высокой мощности выделяют много тепла и светильник с патроном могут быть повреждены.
Да и сама лампа при высокой температуре в светильнике прослужит недолго. В основном это проблема с лампами накаливания.
Светодиодные, люминесцентные и другие лампы обычно работают с меньшей мощностью при одинаковой яркости и, если они используются в светильниках, предназначенных для ламп накаливания, проблем с мощностью не возникает.
Чем больше мощность электроприбора, тем выше потребление энергии, и стоимости использования прибора. Поэтому производители постоянно улучшают электроприборы и лампы. Световой поток ламп, измеряемый в люменах, зависит от мощности, но также и от вида ламп.
Чем больше световой поток лампы, тем ярче выглядит ее свет. Для людей важна именно высокая яркость, а не потребляемая ламой мощность, поэтому в последнее время альтернативы лампам накаливания пользуются все большей популярностью.
Ниже приведены примеры видов ламп, их мощности и создаваемый ими световой поток.
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Ватт, джоуль в секунду (Вт, W) watt, joule per second.
Ватт — единица мощности международной системы единиц СИ.
Названа в честь Дж. Уатта, обозначается вт или W. 1 Ватт — мощность, при которой за 1 секунду совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равен мощности неизменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт = 1000000 вт).
Киловатт, килоджоуль в секунду (кВт, KW) kilowatt.
1 Киловатт равен 1000 ватт. Подробнее в определении ватта.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт (KW) = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт (MW) = 1000000 вт).
Эрг в секунду (эрг/c, erg/s) erg per second.
Название Эрг происходит от греесконо érgon — работа.
Эрг в секунду — единица мощности в системе единиц СГС.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Понятия и формулы для электричества и магнетизма. / / Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
P = мощность (Ватт)U = напряжение (Вольт)I = ток (Ампер)R = сопротивление (Ом)r = внутреннее сопротивление источнка ЭДСε = ЭДС источника Тогда для всей цепи:
I=ε/(R +r) — закон Ома для всей цепи.
И еще ниже куча формулировок закона Ома для участка цепи :
Электрическое напряжение:
U = R* I — Закон Ома для участка цепи
U = P / I
U = (P*R)1/2
Электрическая мощность:
P= U* I
P= R* I2
P = U 2/ R
Электрический ток:
I = U / R
I = P/ E
I = (P / R)1/2
Электрическое сопротивление:
R = U / I
R = U 2/ P
R = P / I2
НЕ ЗАБЫВАЕМ: Законы Кирхгофа они же Правила Кирхгофа для тока и напряжения.
Цепь переменного синусоидального тока c частотой ω
Применимость формул: пренебрегаем зависимостью сопротивлений от силы тока и частоты.
Напомним, что любой сигнал, может быть с любой точностью разложен в ряд Фурье, т.е. в предположении, что параметры сети частотнонезависимы — данная формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала.
Закон Ома для цепей переменного тока:
где:
Естественно, применительно к цепям переменного тока можно говорить и об активной/реактивной мощности.
U = Ueiωt напряжение или разность потенциалов,
I сила тока,
Z = Re—iφ комплексное сопротивление (импеданс)
R = (Ra2+Rr2)1/2 полное сопротивление,
Rr = ωL — 1/ωC реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
Rа активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
φ = arctg Rr/Ra — сдвиг фаз между напряжением и током.
Важным параметром, характеризующим работоспособность любых устройств и приборов, является мощность. Чем больше эта характеристика, тем большую производительность имеют механизмы. Однако, чем выше величина, тем выше и ресурсопотребление. Поэтому эта величина является одной из важных характеристик для электроприборов и часто указывается на упаковке, самом устройстве или в прилагаемой инструкции.
Электролампа и её упаковка, на которой указано её энергопотребление, в Вт
Внимание! Чем больше показатель, тем выше энергопотребление устройства. Поэтому перед выбором прибора нужно определиться с тем объёмом работы, который планируется выполнять с его помощью. Это нужно знать для того, чтобы не переплачивать лишние деньги при покупке.
Мощность
Согласно википедии, это величина, которая характеризует скорость изменения энергии системы, а также её передачи и преобразования. В физике она рассчитывается как работа, выполненная устройством за единичный промежуток времени.
В зависимости от раздела физики, обозначается следующими символами:
Обозначение в механике – N, Р;
Обозначение в электродинамике – Р. Согласно вики, этот символ взят от латинского слова potestas, что в переводе обозначает мощь.
Также можно встретить обозначение символом W, взятого от английского слова watt.
Таким образом, для расчёта используется следующая формула:
N = A/Δt, где:
А – работа, которую выполняет механизм, измеряется в джоулях (Дж);
Dt – промежуток времени, измеряется в секундах (с).
Также для измерения физической величины используются формулы в механике:
P = F × v × cos α, где:
F – сила,
v – скорость,
α – угол между векторами F и v.
Мгновенное значение определяется как произведение мгновенной силы (F) на мгновенную скорость (u), то есть:
Р = F × u.
Для цепи постоянного электрического тока формула будет следующая:
P = I × U, где:
I – сила тока,
U – напряжение в цепи.
Ватт
Единица измерения напряжения
Единица измерения мощности в физике – это Ватт (watt, Вт).
Изначально расчёты велись в лошадиных силах (л.с.). Эту единицу ввёл шотландский учёный и изобретатель Джеймс Уатт. Она показывала количество лошадей, которое требовалось для выполнения работы, которую совершала созданная этим изобретателем паровая машина. В странах Европы пользуются в основном метрической лошадиной силой. Она определялась как величина, равная затрачиваемой мощности на равномерное поднимание тела массой 75 кг со скоростью 1 м/с.
Определение одной лошадиной силы
Watt был официально признан в 1882 году на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации. Назван в честь Дж. Уатта.
В середине XX века XIX Генеральной конференцией по мерам и весам единица мощности Ватт введена в состав Международной системы СИ. Исходя из формулы для расчёта, ватт – это производная единица измерения, которая вводится как:
Вт = Дж/с.
Также в ваттах измеряются такие физические величины, как тепловой поток, поток излучения, поток звуковой энергии, поток энергии ионизирующего излучения и др.
С другой стороны 1 ватт можно определить, как:
1 Вт = 1Н· м/с;
1 Вт = 1В · 1А.
Кроме этого также используются (или использовались ранее) следующие единицы:
лошадиная сила;
калория в секунду;
килограмм · метр / секунду;
эрг в секунду.
Таблица для перехода между внесистемными единицами и ваттом
Внимание! В настоящее время лошадиную силу используют в основном для измерения мощности автомобильных двигателей. При этом в расчётах учитывают, что 1 л.с. » 0,735 киловатт.
Помимо метрической л.с., в физике используются электрические, гидравлические и механические лошадиные силы:
механическая л.с. » 0,745 киловатт;
электрическая л.с. » 0,746 киловатт.
К сведению. Для перевода значений из внесистемных единиц в системные (Watt) в сети Интернет имеется большое число конвертеров, которые позволяют осуществлять быстрый онлайн перевод данных из одной единицы измерения в другую.
Для записи больших или, наоборот, малых значений величин допускается использование специальных стандартных приставок. Например, тысяча watt равна одному киловатт.
Впервые приставки были введены Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году.
Таблица перевода для часто используемых приставок
ПриставкаОбозначениеПеревод
кратные приставки
кило
к
1 кВт = 103Вт
мега
М
1 МВт = 106Вт
гига
Г
1 ГВт = 109Вт
тера
Т
1 ТВт = 1012Вт
дольные приставки
деци
Д
1 дВт = 102Вт
мили
м
1 мВт = 103Вт
микро
мк
1 мкВт = 106Вт
нано
н
1 нВт = 109Вт
Что такое ваттметр
Для того чтобы оборудование не испортилось при работе, а в сети не возникло короткого замыкания, нужно обязательно проверять, чтобы мощность приборов не превышала общее значение по сети.
Для цепи постоянного тока её можно определить, зная значения тока и напряжения. Для измерения этих параметров электрической сети используют амперметр и вольтметр. Амперметром измеряют силу тока (в амперах), а вольтметром – напряжение (в вольтах), приложенное к сети. Далее эти два параметра перемножают и получают искомую величину в watt.
Для измерения в сетях переменного тока используются специальные приборы, которые называются ваттметрами.
Определение одной лошадиной силы
В зависимости от назначения, различают несколько типов ваттметров:
Измеритель мощности – применяется для нахождения количества ватт в оптическом или радиодиапазоне;
Киловаттметр – используется при выполнении замера больших значений (порядка сотен киловатт);
Милливаттметр – для измерения малых значений (меньше единицы);
Варметр – служит для измерения показаний реактивной мощности цепи;
Ваттварметр – позволяет получать показатели активной и реактивной мощности в цепи переменного тока.
Значение мощности – важный показатель для любого электрического устройства или механического приспособления, поскольку это показатель работы, которую может выполнить оборудование.
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
И в таком случае, формула расчета мощности принимает следующий вид: мощность= работа/время , или
где N – мощность,A – работа,
t – время.
Единицей мощности является ватт (1 Вт). 1 Вт – это такая мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль. Единица эта названа в честь английского изобретателя Дж. Уатта, который построил первую паровую машину.
Любопытно, что сам Уатт пользовался другой единицей мощности – лошадиная сила, и формулу мощности в физике в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, ввели позже. Измерение мощности в лошадиных силах используют и сегодня, например, когда говорят о мощности легкового автомобиля или грузовика.
Одна лошадиная сила равна примерно 735,5 Вт.
Мощность является важнейшей характеристикой любого двигателя. Различные двигатели развивают совершенно разную мощность. Это могут быть как сотые доли киловатта, например, двигатель электробритвы, так и миллионы киловатт, например, двигатель ракеты-носителя космического корабля.
При различной нагрузке двигатель автомобиля вырабатывает разную мощность, чтобы продолжать движение с одинаковой скоростью.
Например, при увеличении массы груза, вес машины увеличивается, соответственно, возрастает сила трения о поверхность дороги, и для поддержания такой же скорости, как и без груза, двигатель должен будет совершать большую работу. Соответственно, возрастет вырабатываемая двигателем мощность. Двигатель будет потреблять больше топлива.
Это хорошо известно всем шоферам. Однако, на большой скорости свою немалую роль играет и инерция движущегося транспортного средства, которая тем больше, чем больше его масса. Опытные водители грузовиков находят оптимальное сочетание скорости с потребляемым бензином, чтобы машина сжигала меньше топлива.
Предыдущая тема: Механическая работа: определение и формула Следующая тема:   Простые механизмы и их применение: рычаг, равновесие сил на рычаге
Все неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Формула мощности тока
– мощность тока, – сила тока, – напряжение в цепи.
Единица измерения мощности – Ватт (Вт).
Мощность – величина, обозначающая интенсивность передачи электрической энергии. Можно определить мощность как работу по перемещению электрических зарядов за единицу времени:
Здесь – работа, – время, в течение которого работа совершалась.
Для измерения мощности применяют ваттметры.
Примеры решения задач по теме «Мощность тока»
Понравился сайт? Расскажи друзьям!
ru.solverbook.com
формула, мгновенный и средний расчет силы
Термин «мощность» в физике имеет специфический смысл. Механическая работа может выполняться с различной скоростью. А механическая мощность обозначает, как быстро совершается эта работа. Способность правильно измерить мощность имеет важное значение для использования энергетических ресурсов.
Физический смысл мощности
Разные виды мощности
Для формулы механической мощности применяется следующее выражение:
N = ΔA/Δt.
В числителе формулы затраченная работа, в знаменателе – временной промежуток ее совершения. Это отношение и называется мощностью.
Существует три величины, которыми можно выразить мощность: мгновенная, средняя и пиковая:
Мгновенная мощность – мощностной показатель, измеренный в данный момент времени. Если рассмотреть уравнение для мощности N = ΔA/Δt , то мгновенная мощность представляет собой ту, которая берется в чрезвычайно малый промежуток времени Δt. Если имеется построенная графическая зависимость мощности от времени, то мгновенная мощность – это просто считываемое с графика значение в любой взятый момент времени. Другая запись выражения для мгновенной мощности:
N = dA/dt.
Средняя мощность – мощностная величина, измеренная за относительно большой временной отрезок Δt;
Пиковая мощность – максимальное значение, которое мгновенная мощность может иметь в конкретной системе в течение определенного временного промежутка. Стереосистемы и двигатели автомобилей – примеры устройств, способных обеспечить максимальную мощность, намного выше их средней номинальной мощности. Однако поддерживать эту мощностную величину можно в течение короткого времени. Хотя для эксплуатационных характеристик устройств она может быть более важной, чем средняя мощность.
Важно! Дифференциальная форма уравнения N = dA/dt универсальна. Если механическая работа выполняется равномерно в течение времени t, то средняя мощность будет равна мгновенной.
Из общего уравнения получается запись:
N = A/t,
где A будет общая работа за заданное время t. Тогда при равномерной работе вычисленный показатель равен мгновенной мощности, а при неравномерной –средней.
Формулы для механической мощности
В каких единицах измеряют мощность
Стандартной единицей для измерения мощности служит Ватт (Вт), названный в честь шотландского изобретателя и промышленника Джеймса Ватта. Согласно формуле, Вт = Дж/с.
Существует еще одна единица мощности, до сих пор широко используемая, – лошадиная сила (л. с.).
Интересно. Термин «лошадиная сила» берет свое начало в 17-м веке, когда лошадей использовали для поднятия груза из шахты. Одна л. с. равна мощности для поднятия 75 кг на 1 м за 1 с. Это эквивалентно 735,5 Вт.
Мощность силы
Уравнение для мощности соединяет выполненную работу и время. Поскольку известно, что работа выполняется силами, а силы могут перемещать объекты, можно получить другое выражение для мгновенной мощности:
Работа, проделанная силой при перемещении:
A = F x S x cos φ.
Если поставить А в универсальную формулу для N, определяется мощность силы:
N = (F x S x cos φ)/t = F x V x cos φ, так как V = S/t.
Если сила параллельна скорости частицы, то формула принимает вид:
N = F x V.
Мощность вращающихся объектов
Процессы, связанные с вращением объектов, могут быть описаны аналогичными уравнениями. Эквивалентом силы для вращения является крутящий момент М, эквивалент скорости V – угловая скорость ω.
Если заменить соответствующие величины, то получается формула:
N = M x ω.
M = F x r, где r – радиус вращения.
Для расчета мощности вала, вращающегося против силы, применяется формула:
N = 2π x M x n,
где n – скорость в об/с (n = ω/2π).
Отсюда получается то же упрощенное выражение:
N = M x ω.
Таким образом, двигатель может достичь высокой мощности либо при высокой скорости, либо, обладая большим крутящим моментом. Если угловая скорость ω равна нулю, то мощность тоже равна нулю, независимо от крутящего момента.
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
С физической величиной Вт (ватт) каждый сталкивается чаще, чем может показаться на первый взгляд. Многие знают, что она имеет отношение к физике. Однако не все со школьных времен помнят о том, для чего именно величина используется и зачем была придумана. Не все догадываются, что применяться она может не только в разделе физики, изучающем электрические явления, но и во многих других областях.
Обозначение и история возникновения
Прежде чем приступать к подробному рассмотрению ватта, нужно дать ему правильное обозначение. Ватт — это единица, которая используется для измерения мощности. Чаще всего название записывается в сокращенном виде — Вт. Английское сокращение величины — W.
История единицы измерения Вт начинается с конца позапрошлого века. Ее впервые стали использовать в Великобритании. Но это не означает, что необходимость измерять мощность появилась именно в то время. Ее определяли и до появления этой единицы.
Для измерения физической величины, которая сегодня у многих ассоциируется преимущественно с электричеством, уже в XVIII веке использовалась единица, называемая лошадиной силой. За ее основу была взята мощность ездовых лошадей. Традиция измерять в лошадиных силах сохранилась и сегодня, будучи успешно перенесенной с лошадей на автомобили. Сегодня одна лошадиная сила равна примерно 735 Вт.
До введения ватта лошадиные силы в различных странах были разными. Единица Вт получила свое название в честь ученого, которого считают прародителем промышленной революции. Его звали Джеймсом Ваттом. Жил он в XVIII—XIX столетиях и прославился тем, что создал паровой универсальный двигатель.
Много своих работ ученый посвятил изучению мощности. Именно он для ее измерения впервые начал использовать лошадиную силу. Спустя 63 года после его смерти была введена и названа в его честь та самая единица, которая используется до сих пор.
Взаимосвязь величин
Чтобы лучше понять предназначение этой единицы, следует иметь представление о том, что такое мощность. Многие думают, что это просто сила. Однако в физике это совершенно разные величины, которые друг к другу почти не имеют никакого отношения. Если говорить максимально кратко, закрывая глаза на некоторые незначительные нюансы, то мощность — это скорость, с которой тот или иной объект потребляет энергию.
Вам это будет интересно Все об напряженности электрического поля
Например, лампочка осветительного прибора может светиться ярко или тускло. Всё зависит от того, с какой скоростью ею потребляется электрическая энергия. Если горит ярко, значит, энергия расходуется быстро. Когда свет, исходящий от лампы, тусклый, она потребляет энергию с небольшой скоростью. Еще проще можно сказать так:
если лампа светится ярко, значит, ее мощность высока;
если же свет ее тусклый, значит, она обладает небольшой силой.
То же самое касается и любых других приборов, работающих от электричества. Но когда говорят о мощности, не всегда имеют в виду электрические приборы или какие-то другие объекты, связанные с электричеством.
Например, если взять движущийся автомобиль, то он обладает определенной силой. Чем быстрее потребляется вырабатываемая топливом в бензобаке энергия, тем мощнее автомобиль.
Правда, автомобилисты измеряют мощность своих «железных коней» в других единицах, называемых лошадиными силами. Однако это вовсе не означает, что традиционные ватты для этого случая неприменимы.
Одну единицу легко можно перевести в другую, зная, что одна лошадиная сила — это примерно 735 Вт. Всего существует три вида мощности:
Электрическая. Именно ее имеют в виду, когда говорят о лампочках или других электроприборах.
Механическая. «Лошадиные силы» автомобиля как раз относятся к этой категории.
Тепловая. О том, насколько большой тепловой мощностью обладает тот или иной объект, можно судить по его температуре.
Мощность — это скорость, с которой потребляется энергия.
Пытаясь понять, чему равен 1 ватт, какая энергия и за какое время должна использоваться объектом, чтобы о нем можно было сказать, что его мощность равна одному ватту, физики выводили такую величину, как мощность, исходя из других простых величин — времени и энергии. Они взяли их основные единицы измерения и условились считать, что если физическое тело получает или вырабатывает 1 джоуль энергии за 1 секунду, значит, оно обладает мощностью 1ватт.
Вам это будет интересно Установка и сборка электрического щитка
В основе этого простого определения лежит формула: N=A/t. Обозначение знаков здесь следующее:
N — это обозначение мощности;
A в физике традиционно обозначает работу, которая измеряется в тех же единицах, что и энергия;
t — это обозначение времени.
Если необходимо определить механическую величину, то для этой цели может быть использована иная формула, основанная на других величинах: N=FV. Проще говоря, нужно силу умножить на скорость.
Отношение к амперам и вольтам
Помимо двух формул, которые были рассмотрены выше, для определения часто используется еще одна. Сфера ее применения — электрика. Между мощностью и основными величинами, характеризующими электрический ток, также прослеживается определенная взаимосвязь.
Зная напряжение и силу тока, можно безошибочно определить электрическую мощность. Для этого достаточно перемножить два известных значения. Например, если сила тока составляет 5 ампер, а напряжение — 50 вольт, то искомая величина в этом случае будет равна 250 Вт. Такое число получается в результате умножения 5 на 50.
Формула для определения электрической величины записывается в виде P=IV. Буквенные обозначения следующие:
P — электрическая мощность;
I — сила тока;
V — напряжение.
Если использовать вольтметр и амперметр, можно определить мощность. Но чтобы узнать мощность участка цепи, необязательно проводить вычислительные операции. Существует специальное измерительное устройство, которое по аналогии с вольтметром и амперметром называется ваттметром. Его достаточно включить в сеть, чтобы узнать значение.
Дольные и кратные единицы
Если мощность слишком велика или, наоборот, мала, то использование в качестве единицы измерения обычного ватта будет неудобным. В этом случае на помощь придут кратные и дольные единицы. Если говорить только об одной лампочке и о малых промежутках времени, то мощность будет не очень большой. Например, за час такой осветительный прибор может вырабатывать около 100 джоулей энергии.
Но когда требуется определить силу не одной, а нескольких таких лампочек (десятка, сотен, тысяч), и не за один час, а, например, за месяц или год, то число получится громоздким. Целесообразно использовать не ватты, а их кратные обозначения — киловатты (кВт), мегаватты (МВт), гигаватты (ГВт).
Значение кратных величин легко определить по префиксам, которые используются так же, как и в случаях с большинством других единиц. Приставка «кило» указывает на 1000 единиц, «мега» — на миллион, «гига» — на миллиард.
Чаще всего на практике используются киловатты. В одной такой кратной единице насчитывается тысяча ватт. То же самое касается и дольных долей, использующихся в тех случаях, когда необходимо указать малую мощность, которая в десятки, сотни, тысячи и миллионы раз меньше 1 Вт. Например:
десятая часть вата — это дециват;
сотая часть — сантиватт;
тысячная — милливатт.
В некоторых медицинских аппаратах в качестве единицы измерения используются микроватты. Каждая такая единица в миллион раз меньше ватта.
Характеристика ватт-часов
В бытовой сфере часто используется очень похожая на ватт по названию единица измерения — ватт-час. Но между обычными ваттами и ватт-часами существует большая разница. Не стоит одну единицу принимать за другую. Их невозможно и переводить друг в друга. Ватт-час — это единица, с помощью которой измеряется количество выработанной или потребленной энергии, а не скорость ее потребления.
Чтобы можно было понять разницу между ваттом и ватт-часом, можно рассмотреть пример использования обычного телевизора мощностью в Вт, равной 250:
Если в доме больше ничего не будет включено, то через 60 минут показания счетчика увеличатся на 250 ватт-часов (0,25 киловатт-часов).
Если при таких же условиях телевизор будет работать три часа подряд, то на счетчике набежит уже 750 ватт-часов (0,75 киловатт-часов). Очевидно, телевизор потребляет 250 Вт в час. Количество используемой им энергии, измеряемое в ватт-часах, зависит от времени работы.
Ватт — это общепринятая единица измерения мощности. Если электроприбор имеет 1Вт, значит, он в секунду потребляет 1 джоуль электрической энергии. Такой мощностью обладает передатчик обычного мобильного телефона.
Энергия передается при помощи электрических цепей. В физике передача энергии обозначается $w$. Переход электромагнитной энергии в тепловую, в том числе процесс рассеивания энергии, характеризуется многочисленными преобразованиями и интенсивностью.
Определение 1
Интенсивность передачи или преобразования энергии принято называть мощностью. Она обозначается латинской буквой $p$.
Такие сложные процессы можно записать в виде математической формулы:
$p=\frac{dw}{dt}$
Иными словами, данным образом определяют, сколько энергии передается за определенную единицу времени. Тот же принцип действует при расчете рассеивания энергии за единицу времени.
Мгновенная мощность
Для мгновенного определения мощности в электрической цепи вводится формула в виде:
$p = ui$
Мгновенная мощность обладает двумя видами элементов:
постоянной составляющей;
гармонической составляющей.
Мгновенная мощность имеет угловую частоту, которая превышает угловую частоту напряжения и тока в два раза. При отрицательных значениях мгновенной мощности энергия будет возвращаться к источнику питания. Это говорит о том, что направления напряжения и тока имеют противоположные значения в двухполюснике.
Ничего непонятно?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Подобное возвращение энергии к источнику происходит из-за того, что идет энергетический запас в электрических и магнитных полях на уровне емкостных и индуктивных элементов. Они входят в состав двухполюсника.
Определение 2
Активная мощность – среднее значение мгновенной мощности за определенный период времени.
$P = UI cos \phi$
Активная мощность при потреблении пассивным двухполюсником не имеет отрицательных значений. На входе пассивного двухполюсника будет фиксироваться $cos \phi \geq 0$. Ситуация, при которой $P=0$, возможна в теории, но только для двухполюсника без активных сопротивлений. В нем должны быть:
емкостные элементы;
идеальные индуктивные элементы.
Идеальная емкость
Конденсаторы являются идеальной емкостью в электрической цепи. В катушке индуктивности и конденсаторах активная мощность не потребляется, то есть $P=0$.
В этот момент не происходит преобразования энергии в иные ее виды необратимого характера, а фиксируется лишь циркуляция имеющейся энергии. То есть электрическая энергия запасается в электрическом поле конденсатора или магнитном поле катушки.
Процесс происходит примерно на протяжении 25 процентов времени периода. Затем энергия снова возвращается в сеть.
Определение 3
Конденсатор и катушку индуктивности из-за происходящих в них процессов иногда называют реактивными элементами. Их сопротивления принято называть реактивными. Исключение составляет резистор, так как он обладает активным сопротивлением.
Интенсивность обмена энергии характеризуется:
самым большим значением скорости поступления энергии в магнитное поле катушки;
наибольшей скоростью поступления энергии в электрическое поле конденсатора.
Эту интенсивность часто называют реактивной мощностью. Математическое выражение для реактивной мощности выглядит следующим образом:
$Q = UI sin \phi$
При индуктивной нагрузке $\phi \geq 0$ реактивная мощность будет иметь положительные значения. При опережающем токе емкостной нагрузке – отрицательные.
Реактивная мощность для идеальной катушки индуктивности будет пропорциональна максимальному запасу энергии в катушке и частоте.
Определение 4
Коэффициент мощности – отношение полной мощности к активной мощности. Он равен косинусу угла сдвига между напряжением и током.
Помимо активной и полной мощности используют понятие комплексной мощности. Реактивная мощность характеризуется циркуляцией между потребителем и источником. Реактивный ток не совершает работу, что приводит к неоправданным потерям в силовом оборудовании. Это ведет к повышению уровня установленной мощности. Поэтому в настоящее время существует тенденция на увеличение мощности в электрических цепях.
Многие потребители в виде различных электродвигателей и иных приборов и устройств используют нагрузку активно-индуктивного характера. При условии подключения к подобной нагрузке конденсаторов общий ток потребителя приблизится к значениям фазы по напряжению. Это означает, что он увеличивается, но общая величина тока уменьшается при условии постоянной активной мощности. Этот факт приводит к потере общей величины тока в электрических цепях. Конденсаторы призваны повышать мощность.
Электрическая цепь с емкостью
Конденсаторы являются элементами электрической цепи, которые обладают значительной емкостью. Любые два проводника, расположенные рядом, имеют собственные емкости. При небольшой поверхности проводника емкость весьма небольшая, поэтому ее обычно не берут в расчет.
При рассмотрении электрической цепи выделяют основные ее элементы:
конденсатор;
источник питания;
емкость.
Конденсаторы являются идеальными диэлектриками, поэтому его активное сопротивление равно нулю. К электрической цепи с конденсатором подводят напряжение. Под его воздействием возникает ток. В это время на каждой стороне конденсатора начинает скапливаться заряд.
Емкость является главным параметром электрической цепи. Под емкостью между двумя телами называют отношение абсолютной величины заряда одного из тел к разности потенциалов, которая возникает между этими телами. Это действие обуславливает заряд в данных телах. Подобный процесс можно описать при помощи формулы в виде:
$C = \frac{q}{U}$
Емкость, как основной параметр электрической цепи, можно охарактеризовать в интегральной форме электрического поля участка цепи. Им является конденсатор. Подобная форма зависит от геометрических размеров, формы электродов, а также электрических свойств среды между электродами конденсатора.
Емкость измеряют в фарадах. Также применяются более мелкие единицы измерения (микрофарады, нанофарады и другие).
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная мощность (P)
Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть
P = U I
потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.
Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:
P = U I Cosθ
В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.
Формулы для активной мощности
P = U I — в цепях постоянного тока
P = U I cosθ — в однофазных цепях переменного тока
P = √3 UL IL cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока
P = 3 UPh IPh cosθ
P = √ (S2 – Q2) или
P =√ (ВА2 – вар2) или
Активная мощность = √ (Полная мощность2 – Реактивная мощность2) или
кВт = √ (кВА2 – квар2)
Реактивная мощность (Q)
Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.
Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).
Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.
Реактивная мощность определяется, как
Q = U I sinθ
и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.
Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.
Формулы для реактивной мощности
Q = U I sinθ
Реактивная мощность = √ (Полная мощность2 – Активная мощность2)
вар =√ (ВА2 – P2)
квар = √ (кВА2 – кВт2)
Полная мощность (S)
Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.
Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.
Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.
Мощность электрического тока
Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока». Как вычислить мощность электрического тока. Как зависит мощность электроприборов от способа их включения в цепь.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
В обыденной жизни нередко нам приходится менять электрические лампочки в люстрах или настольных лампах. При этом возникает вопрос: какую лампочку выбрать? Как известно, лампочки различаются не только по своему внешнему виду и устройству, но и по такому важному параметру, как мощность.
МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Действие тока характеризуется не только работой, но и мощностью. Из курса физики 7 класса вы знаете, что мощность равна отношению совершённой работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. Мощность в механике принято обозначать буквой N, электрическая мощность обозначается буквой Р. По аналогии с механикой электрическая мощность — это физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы электрическим током: P = A/t
Но работа тока равна произведению напряжения на силу тока и на время его протекания: А = Ult. Поэтому мощность тока равна:
Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока в цепи:
Р = UI. (1)
ЕДИНИЦЫ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
За единицу мощности принят ватт (1 Вт): 1 Вт = 1 В • 1 А.
Зная мощность электрического тока, легко определить работу тока за заданный промежуток времени: А = Pt.
Единицей работы электрического тока является джоуль (1 Дж): 1 Дж = 1 Вт • 1 с.
Эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как работа тока совершается в течение длительного времени (несколько часов и более). Поэтому часто используется внесистемная единица работы: ватт-час (Вт • ч) или киловатт-час (кВт • ч):
ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ ОТ СПОСОБА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТОКА
Мы знаем, что для настольной лампы чаще всего используются лампочки 25—60 Вт, поскольку они дают достаточно света при включении в сеть, а лампы мощностью 150—200 Вт используют для освещения больших пространств, подъездов, улиц.
Однако всегда ли лампочка большей мощности будет гореть ярче лампы, имеющей меньшую мощность? Для ответа на поставленный вопрос решим следующую задачу. Пусть имеются две лампочки, рассчитанные на напряжение не больше чем 6 В, но различающиеся по мощности (одна лампочка имеет мощность 3 Вт, а другая — 1,8 Вт). Какая из ламп будет гореть более ярко при их включении в цепь двумя способами — параллельно и последовательно? Напряжение источника тока в цепи равно в обоих случаях 6 В.
Обозначим мощность первой лампочки (номинальная мощность) Р1ном = 3 Вт, а мощность второй лампочки P2ном = 1,8 Вт. Чем объяснить, что лампочка в 1,8 Вт при последовательном соединение горит ярче лампы в 3 Вт?
Из формулы (1) с учётом закона Ома нетрудно получить другое выражение для мощности:
Р = U2/R (2)
Из формулы (2) находим сопротивление каждой лампочки: R1 = 12 Ом, R2 = 20 Ом. При последовательном соединении ламп сила тока, протекающего через них, одинакова: I1 = I2 = I. Поэтому тепловая мощность каждой лампы будет отличной от номинальной: Р1 = l2R1, Р2 = l2R2.
Поскольку R2 > R1 то Р2 > Р1, т. е. лампа, рассчитанная на мощность 1,8 Вт, будет гореть ярче, чем лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт.
При параллельном соединении ламп наблюдается другая картина. В этом случае напряжение на каждой из ламп одинаково: U1 = U2 = U. При этом расчёт мощности нужно проводить по формуле (2). Отсюда следует, что лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт, будет гореть ярче лампы, рассчитанной на мощность 1,8 Вт.
Атмосферные электрические заряды (молнии) могут иметь напряжение до 1 миллиарда вольт, а сила тока молнии может достигать 200 тысяч ампер. Время существования молнии оценивается от 0,1 до 1 с. Температура достигает б—10 тысяч градусов Цельсия.
Несложно посчитать, что мощность молнии при таких условиях равна 200 ГВт, а выделяемая энергия составляет около 200 ГДж.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле
Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.
Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.
Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.
Угол между вектором силы и перемещением
1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.
На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.
Работа силы тяжести
Работа реакции опоры
Работа силы трения
Работа силы натяжения веревки
Работа равнодействующей силы
Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере 2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок
Работа силы упругости
Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.
Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу
Мощность
Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле
Коэффициент полезного действия
КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время
Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.
КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.
Главное запомнить
1) Формулы и единицы измерения; 2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения
Консервативные (потенциальные) и неконсервативные (непотенциальные) силы*
Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными. Работа силы трения при перемещении тела по замкнутому пути никогда не равна нулю. Сила трения в отличие от силы тяжести или силы упругости является неконсервативной или непотенциальной.
Формула нахождения работы*
Есть условия, при которых нельзя использовать формулу Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:
Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.
ВНИМАНИЕ! Здесь приводится очень сокращённый текст статьи. Если данная информация вас заинтересовала, товы можете скачать полную версию статьи по указанной ниже ссылке.
Скачать бесплатно статью о резисторах (+ программа для преобразования цветовой кодировки в сопротивление и обратно) можно ЗДЕСЬ Не могу скачать :о(
РЕЗИСТОРЫ
Что это такое?
Обозначение резисторов на электрических схемах
Зачем они нужны?
Виды резисторов
Сопротивление
Класс точности
Мощность рассеивания
Переменные резисторы
Подстроечные резисторы
Это слово произошло от английского resist. Что в переводе означает сопротивляться. Резисторы также называют сопротивлениями. Что же такое сопротивление? Представьте, что вы идете против ветра. Идти тяжело, потому что Вы испытываетесопротивление воздуха. Затем ветер стихает, и вы идете дальше без особого труда.
То есть сопротивление как бы «исчезает». На самом деле сопротивление остается, только становится значительно меньше, и вы его не чувствуете. Электрический ток, текущий по проводам, также испытывает сопротивление, которое, правда, вызвано другими причинами.
Однако это сопротивление также меняется в зависимости от внешних условий и свойств проводника. Чем тоньше провод – тем больше сопротивление. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Если вы уже прошли километров десять, то идти становится тяжелее, чем в начале пути.
Это сравнение не совсем правильное с точки зрения физики, но если у вас по физике твердая двойка, оно хоть как-то поможет вам понять вышеописанные свойства проводников.
Итак, от чего же зависит величина сопротивления?
От длины проводника
От площади поперечного сечения проводника
От температуры проводника
От напряжения, приложенного к концам проводника
От силы тока
От материала, из которого изготовлен проводник
Многовато получилось? Но не отчаивайтесь. Многими из этих параметров в реальной практике можно пренебречь. И вообще, мы сейчас говорим о резисторах, а не изучаем законы физики и, в частности, закон Ома. Кстати об омах – пора бы уже поговорить о том, в каких единицах принято измерять сопротивление.
Около двухсот лет назад жил в германии человек по имени Георг Ом. Он и открыл всем известный закон, который впоследствии назвали его именем – закон Ома.
Закон Омамы оставим на потом, а сейчас нужно запомнить главное – сопротивление измеряется в Омах. Что же такое Ом?
Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если сила тока, который протекает по этому проводнику, равна 1 А (Ампер), а напряжение, приложенное к концам этого проводника, равно 1 В (Вольт).
Если вы учили в школе физику, то должны знать, что сопротивление обозначается буквой R, напряжение – буквой U, а сила тока – буквой I.
В электронных конструкциях, как правило, используется довольно много различных резисторов. Все их, конечно же, не изготовишь самостоятельно. Да и сопротивление 1 Ом – величина слишком маленькая. Поэтому промышленностью выпускаются резисторы разных номиналов. Но прежде чем перейти к рассмотрению выпускаемых промышленностью резисторов, приведем здесь единицы измерения больших сопротивлений:
1 КОм (килоом) = 1000 Ом 1 МОм (мегаом) = 1000 КОм = 1 000 000 Ом
Виды резисторов
Как уже упоминалось, резисторы бывают трёх видов:
Постоянные
Переменные
Подстроечные
Самый многочисленный класс – это постоянные резисторы – резисторы, сопротивление которых нельзя изменить. Потому они и называются постоянными. С них и начнем.
Старые резисторы имели довольно большой размер, поэтому все номиналы указывались обычными буквами на корпусах этих резисторов. Ну а что же там пишут? Чтобы в этом разораться, рассмотрим основные характеристики постоянных резисторов:
Сопротивление
Класс точности (допуск)
Мощность рассеивания
Есть и другие характеристики, но о них как-нибудь в другой раз. А пока нам хватит и этих.
Сопротивление
Что такое сопротивление мы уже знаем. Осталось узнать, как оно обозначается на корпусах резисторов. Итак,
Если сопротивление меньше 1000 Ом:
В этом случае после цифры, которая указывает значение сопротивления, пишут букву R. Или не пишут совсем никакой буквы. На некоторых старых резисторах советского производства вы можете увидеть слово Ом. На современные резисторы принято наносить следующие символы: сначала пишут целую часть числа, затем буквуR, а затем – дробную часть числа. Примеры обозначения сопротивлений:
100 = 100 Ом 100 R = 100 Ом
Более современные обозначения:
1R5 = 1,5 Ом1R0 = 1 Ом
0R2 = 0,2 Ом
Если первая цифра – 0, то ее обычно не пишут, поэтому:
0R2 = R2 = 0,2 Ом
Если сопротивление больше 1000 Ом:
В этом случае, чтобы не писать большие числа, используют килоомы и мегаомы. Вообще-то есть и более весомые приставки, например Гига- и Тера-, но такие большие сопротивления в электронике практически не встречаются, поэтому ограничимся кило- и мегаомами. Принцип записи значений остается таким же, просто меняются буквы, а, следовательно, и значения сопротивлений. Примеры:
Но это еще не все. Современная аппаратура имеет небольшие размеры, а значит и компоненты, которые в ней используются, также имеют небольшие размеры. Резисторы нужны маленькие – написать на них какие-либо буквы еще можно, но вот разглядеть эти буквы потом будет непросто. Поэтому была разработана цветовая маркировка резисторов.
Если вы думаете, что это все – то вы сильно ошибаетесь. Есть еще резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа (совсем маленькие плоские «деталюшечки» прямоугольной формы).
Такие детали не имеют выводов (вернее, выводы есть – но это не проволочные выводы, а две металлические полоски по краям). Детали для поверхностного монтажа припаивают прямо на печатные проводники платы.
Они занимают мало места и широко применяются в современной аппаратуре. Маркировку сопротивлений на них принято наносить другим способом.
И если вы думаете, что с такими резисторами вы никогда не столкнетесь, то вы глубоко заблуждаетесь. Практически в любой современной аппаратуре используются детали для поверхностного монтажа. К тому же почти все импортные конденсаторы и многие другие детали маркируют таким же образом.
«Ну, наконец-то с резисторами мы разобрались» – подумали вы. И снова жестоко ошиблись. Идем дальше.
Класс точности
Вы помните, как мы изготавливали резистор из нихрома. Его можно было изготовить и без расчетов – просто измерить очень точным омметром участок проволоки, и отрезать нужный кусок. Но в промышленности так никто работать не будет. И вообще, из нихрома делают только низкоомные мощные сопротивления.
А большинство резисторов изготавливают из специального материала. При этом трудно сделать все резисторы абсолютно одинаковыми – по разным причинам происходит разброс параметров. А если так, то все значения сопротивлений – это номинальные параметры, которые в реальности немного отличаются в ту или иную сторону.
Величину этих отличий и определяет класс точности (допуск). Допуск измеряется в процентах.
Пример: резистор 100 Ом +/- 5%
Это означает, что сопротивление реального резистора может отличаться на пять процентов от номинала. Вспомним начальную школу: в нашем случае 100 Ом – это 100%, значит 5% – это 5 Ом.
100 – 5 = 95; 100 + 5 = 105
То есть величина конкретного экземпляра резистора может находиться в пределах от 95 до 105 Ом. Для большинства конструкций – это пустяк. Но в некоторых случаях требуется подобрать более точное сопротивление – тогда выбирают резистор с болеевысоким классом точности. То есть не 5%, а, например 2%.
Осталось узнать, как же этот класс точности обозначают на резисторах.
Если используется цветовой код – то просто смотрите в таблицу. (Если на резисторе всего три полосы, то допуск равен 20%).
На старых резисторах допуск так и пишут: 20%, 10%, 5% и т.п.
Но есть еще буквенная кодировка. Если на резисторе указано сопротивление способом, рассмотренным на стр. 8 и 9, то последняя буква (если она есть) обозначает величину допуска. Значения этих букв приведены в таблице 2.
Мощность рассеивания
Для начала вспомним, что такое мощность. Мощность измеряется в ваттах (обозначается Вт или W). В физике мощность электрического тока обозначается буквой Р.
«Ну хорошо, – скажите вы – мощность резистора мы теперь сможем рассчитать. Ну а зачем нам вообще знать эту мощность? Разве не достаточно знать сопротивление?»
В некоторых случаях достаточно. Если вы разрабатываете устройство, которое не содержит цепей, через которые протекает большой ток, то в это устройство можно устанавливать резисторы любой мощности – ничего с ними не случится. Но если через резистор течет значительный ток, то он может перегреться и выйти из строя (попросту сгореть). Это не только приведет к тому, что ваша конструкция перестанет работать, но в худших случаях может вызвать даже пожар.
Чтобы этого не случилось, в подозрительных ситуациях следует перестраховаться и рассчитать мощность, которая будет выделяться на резисторе – мощность рассеивания. А потом посмотреть в справочнике или на самом резисторе значение мощности и выбрать подходящий экземпляр. Мощность пишется на корпусе резистора либо римскими, либо арабскими цифрами.
На маломощных резисторах мощность обычно не указывают – здесь вам помогут только справочники да собственный практический опыт.
Примеры обозначений:
1 W = 1 ВаттIV W = 4 Ватт2 Вт = 2 ВаттV Вт = 5 Ватт
Что такое мощность в физике формула. Мощность: определение и формула
Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Исходная величина
Преобразованная величина
ватт эксаватт петаватт тераватт гигаватт мегаватт киловатт гектоватт декаватт дециватт сантиватт милливатт микроватт нановатт пиковатт фемтоватт аттоватт лошадиная сила лошадиная сила метрическая лошадиная сила котловая лошадиная сила электрическая лошадиная сила насосная лошадиная сила лошадиная сила (немецкая) брит. термическая единица (межд.) в час брит. термическая единица (межд.) в минуту брит.
термическая единица (межд.) в секунду брит. термическая единица (термохим.) в час брит. термическая единица (термохим.) в минуту брит. термическая единица (термохим.) в секунду МBTU (международная) в час Тысяча BTU в час МMBTU (международная) в час Миллион BTU в час тонна охлаждения килокалория (межд.) в час килокалория (межд.) в минуту килокалория (межд.) в секунду килокалория (терм.
) в час килокалория (терм.) в минуту килокалория (терм.) в секунду калория (межд.) в час калория (межд.) в минуту калория (межд.) в секунду калория (терм.) в час калория (терм.) в минуту калория (терм.
) в секунду фут фунт-сила в час фут·фунт-сила/минуту фут·фунт-сила/секунду фунт-фут в час фунт-фут в минуту фунт-фут в секунду эрг в секунду киловольт-ампер вольт-ампер ньютон-метр в секунду джоуль в секунду эксаджоуль в секунду петаджоуль в секунду тераджоуль в секунду гигаджоуль в секунду мегаджоуль в секунду килоджоуль в секунду гектоджоуль в секунду декаджоуль в секунду дециджоуль в секунду сантиджоуль в секунду миллиджоуль в секунду микроджоуль в секунду наноджоуль в секунду пикоджоуль в секунду фемтоджоуль в секунду аттоджоуль в секунду джоуль в час джоуль в минуту килоджоуль в час килоджоуль в минуту планковская мощность
Общие сведения
В физике мощность — это отношение работы ко времени, в течении которого она выполняется. Механическая работа — это количественная характеристика действия силы F на тело, в результате которого оно перемещается на расстояние s. Мощность можно также определить как скорость передачи энергии. Другими словами, мощность — показатель работоспособности машины. Измерив мощность, можно понять в каком количестве и с какой скоростью выполняется работа.
Единицы мощности
Мощность измеряют в джоулях в секунду, или ваттах. Наряду с ваттами используются также лошадиные силы. До изобретения паровой машины мощность двигателей не измеряли, и, соответственно, не было общепринятых единиц мощности. Когда паровую машину начали использовать в шахтах, инженер и изобретатель Джеймс Уатт занялся ее усовершенствованием.
Для того чтобы доказать, что его усовершенствования сделали паровую машину более производительной, он сравнил ее мощность с работоспособностью лошадей, так как лошади использовались людьми на протяжении долгих лет, и многие легко могли представить, сколько работы может выполнить лошадь за определенное количество времени. К тому же, не во всех шахтах применялись паровые машины.
На тех, где их использовали, Уатт сравнивал мощность старой и новой моделей паровой машины с мощностью одной лошади, то есть, с одной лошадиной силой. Уатт определил эту величину экспериментально, наблюдая за работой тягловых лошадей на мельнице. Согласно его измерениям одна лошадиная сила — 746 ватт. Сейчас считается, что эта цифра преувеличена, и лошадь не может долго работать в таком режиме, но единицу изменять не стали.
Мощность можно использовать как показатель производительности, так как при увеличении мощности увеличивается количество выполненной работы за единицу времени. Многие поняли, что удобно иметь стандартизированную единицу мощности, поэтому лошадиная сила стала очень популярна. Ее начали использовать и при измерении мощности других устройств, особенно транспорта.
Несмотря на то, что ватты используются почти также долго, как лошадиные силы, в автомобильной промышленности чаще применяются лошадиные силы, и многим покупателям понятнее, когда именно в этих единицах указана мощность автомобильного двигателя.
Мощность бытовых электроприборов
На бытовых электроприборах обычно указана мощность. Некоторые светильники ограничивают мощность лампочек, которые в них можно использовать, например не более 60 ватт. Это сделано потому, что лампы более высокой мощности выделяют много тепла и светильник с патроном могут быть повреждены.
Да и сама лампа при высокой температуре в светильнике прослужит недолго. В основном это проблема с лампами накаливания.
Светодиодные, люминесцентные и другие лампы обычно работают с меньшей мощностью при одинаковой яркости и, если они используются в светильниках, предназначенных для ламп накаливания, проблем с мощностью не возникает.
Чем больше мощность электроприбора, тем выше потребление энергии, и стоимости использования прибора. Поэтому производители постоянно улучшают электроприборы и лампы. Световой поток ламп, измеряемый в люменах, зависит от мощности, но также и от вида ламп.
Чем больше световой поток лампы, тем ярче выглядит ее свет. Для людей важна именно высокая яркость, а не потребляемая ламой мощность, поэтому в последнее время альтернативы лампам накаливания пользуются все большей популярностью.
Ниже приведены примеры видов ламп, их мощности и создаваемый ими световой поток.
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Ватт, джоуль в секунду (Вт, W) watt, joule per second.
Ватт — единица мощности международной системы единиц СИ.
Названа в честь Дж. Уатта, обозначается вт или W. 1 Ватт — мощность, при которой за 1 секунду совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равен мощности неизменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт = 1000000 вт).
Киловатт, килоджоуль в секунду (кВт, KW) kilowatt.
1 Киловатт равен 1000 ватт. Подробнее в определении ватта.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт (KW) = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт (MW) = 1000000 вт).
Эрг в секунду (эрг/c, erg/s) erg per second.
Название Эрг происходит от греесконо érgon — работа.
Эрг в секунду — единица мощности в системе единиц СГС.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Понятия и формулы для электричества и магнетизма. / / Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
P = мощность (Ватт)U = напряжение (Вольт)I = ток (Ампер)R = сопротивление (Ом)r = внутреннее сопротивление источнка ЭДСε = ЭДС источника Тогда для всей цепи:
I=ε/(R +r) — закон Ома для всей цепи.
И еще ниже куча формулировок закона Ома для участка цепи :
Электрическое напряжение:
U = R* I — Закон Ома для участка цепи
U = P / I
U = (P*R)1/2
Электрическая мощность:
P= U* I
P= R* I2
P = U 2/ R
Электрический ток:
I = U / R
I = P/ E
I = (P / R)1/2
Электрическое сопротивление:
R = U / I
R = U 2/ P
R = P / I2
НЕ ЗАБЫВАЕМ: Законы Кирхгофа они же Правила Кирхгофа для тока и напряжения.
Цепь переменного синусоидального тока c частотой ω
Применимость формул: пренебрегаем зависимостью сопротивлений от силы тока и частоты.
Напомним, что любой сигнал, может быть с любой точностью разложен в ряд Фурье, т.е. в предположении, что параметры сети частотнонезависимы — данная формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала.
Закон Ома для цепей переменного тока:
где:
Естественно, применительно к цепям переменного тока можно говорить и об активной/реактивной мощности.
U = Ueiωt напряжение или разность потенциалов,
I сила тока,
Z = Re—iφ комплексное сопротивление (импеданс)
R = (Ra2+Rr2)1/2 полное сопротивление,
Rr = ωL — 1/ωC реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
Rа активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
φ = arctg Rr/Ra — сдвиг фаз между напряжением и током.
Важным параметром, характеризующим работоспособность любых устройств и приборов, является мощность. Чем больше эта характеристика, тем большую производительность имеют механизмы. Однако, чем выше величина, тем выше и ресурсопотребление. Поэтому эта величина является одной из важных характеристик для электроприборов и часто указывается на упаковке, самом устройстве или в прилагаемой инструкции.
Электролампа и её упаковка, на которой указано её энергопотребление, в Вт
Внимание! Чем больше показатель, тем выше энергопотребление устройства. Поэтому перед выбором прибора нужно определиться с тем объёмом работы, который планируется выполнять с его помощью. Это нужно знать для того, чтобы не переплачивать лишние деньги при покупке.
Мощность
Мощность
Согласно википедии, это величина, которая характеризует скорость изменения энергии системы, а также её передачи и преобразования. В физике она рассчитывается как работа, выполненная устройством за единичный промежуток времени.
В зависимости от раздела физики, обозначается следующими символами:
Обозначение в механике – N, Р;
Обозначение в электродинамике – Р. Согласно вики, этот символ взят от латинского слова potestas, что в переводе обозначает мощь.
Также можно встретить обозначение символом W, взятого от английского слова watt.
Таким образом, для расчёта используется следующая формула:
N = A/Δt, где:
А – работа, которую выполняет механизм, измеряется в джоулях (Дж);
Dt – промежуток времени, измеряется в секундах (с).
Также для измерения физической величины используются формулы в механике:
P = F × v × cos α, где:
F – сила,
v – скорость,
α – угол между векторами F и v.
Мгновенное значение определяется как произведение мгновенной силы (F) на мгновенную скорость (u), то есть:
Р = F × u.
Для цепи постоянного электрического тока формула будет следующая:
P = I × U, где:
I – сила тока,
U – напряжение в цепи.
Ватт
Ватт
Единица измерения напряжения
Единица измерения мощности в физике – это Ватт (watt, Вт).
Изначально расчёты велись в лошадиных силах (л.с.). Эту единицу ввёл шотландский учёный и изобретатель Джеймс Уатт. Она показывала количество лошадей, которое требовалось для выполнения работы, которую совершала созданная этим изобретателем паровая машина. В странах Европы пользуются в основном метрической лошадиной силой. Она определялась как величина, равная затрачиваемой мощности на равномерное поднимание тела массой 75 кг со скоростью 1 м/с.
Определение одной лошадиной силы
Watt был официально признан в 1882 году на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации. Назван в честь Дж. Уатта.
В середине XX века XIX Генеральной конференцией по мерам и весам единица мощности Ватт введена в состав Международной системы СИ. Исходя из формулы для расчёта, ватт – это производная единица измерения, которая вводится как:
Вт = Дж/с.
Также в ваттах измеряются такие физические величины, как тепловой поток, поток излучения, поток звуковой энергии, поток энергии ионизирующего излучения и др.
С другой стороны 1 ватт можно определить, как:
1 Вт = 1Н· м/с;
1 Вт = 1В · 1А.
Кроме этого также используются (или использовались ранее) следующие единицы:
лошадиная сила;
калория в секунду;
килограмм · метр / секунду;
эрг в секунду.
Таблица для перехода между внесистемными единицами и ваттом
Внимание! В настоящее время лошадиную силу используют в основном для измерения мощности автомобильных двигателей. При этом в расчётах учитывают, что 1 л.с. » 0,735 киловатт.
Помимо метрической л.с., в физике используются электрические, гидравлические и механические лошадиные силы:
механическая л.с. » 0,745 киловатт;
электрическая л.с. » 0,746 киловатт.
К сведению. Для перевода значений из внесистемных единиц в системные (Watt) в сети Интернет имеется большое число конвертеров, которые позволяют осуществлять быстрый онлайн перевод данных из одной единицы измерения в другую.
Для записи больших или, наоборот, малых значений величин допускается использование специальных стандартных приставок. Например, тысяча watt равна одному киловатт.
Впервые приставки были введены Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году.
Таблица перевода для часто используемых приставок
ПриставкаОбозначениеПеревод
кратные приставки
кило
к
1 кВт = 103Вт
мега
М
1 МВт = 106Вт
гига
Г
1 ГВт = 109Вт
тера
Т
1 ТВт = 1012Вт
дольные приставки
деци
Д
1 дВт = 102Вт
мили
м
1 мВт = 103Вт
микро
мк
1 мкВт = 106Вт
нано
н
1 нВт = 109Вт
Что такое ваттметр
Что такое ваттметр
Для того чтобы оборудование не испортилось при работе, а в сети не возникло короткого замыкания, нужно обязательно проверять, чтобы мощность приборов не превышала общее значение по сети.
Для цепи постоянного тока её можно определить, зная значения тока и напряжения. Для измерения этих параметров электрической сети используют амперметр и вольтметр. Амперметром измеряют силу тока (в амперах), а вольтметром – напряжение (в вольтах), приложенное к сети. Далее эти два параметра перемножают и получают искомую величину в watt.
Для измерения в сетях переменного тока используются специальные приборы, которые называются ваттметрами.
Определение одной лошадиной силы
В зависимости от назначения, различают несколько типов ваттметров:
Измеритель мощности – применяется для нахождения количества ватт в оптическом или радиодиапазоне;
Киловаттметр – используется при выполнении замера больших значений (порядка сотен киловатт);
Милливаттметр – для измерения малых значений (меньше единицы);
Варметр – служит для измерения показаний реактивной мощности цепи;
Ваттварметр – позволяет получать показатели активной и реактивной мощности в цепи переменного тока.
Значение мощности – важный показатель для любого электрического устройства или механического приспособления, поскольку это показатель работы, которую может выполнить оборудование.
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
И в таком случае, формула расчета мощности принимает следующий вид: мощность= работа/время , или
где N – мощность,A – работа,
t – время.
Единицей мощности является ватт (1 Вт). 1 Вт – это такая мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль. Единица эта названа в честь английского изобретателя Дж. Уатта, который построил первую паровую машину.
Любопытно, что сам Уатт пользовался другой единицей мощности – лошадиная сила, и формулу мощности в физике в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, ввели позже. Измерение мощности в лошадиных силах используют и сегодня, например, когда говорят о мощности легкового автомобиля или грузовика.
Одна лошадиная сила равна примерно 735,5 Вт.
Мощность является важнейшей характеристикой любого двигателя. Различные двигатели развивают совершенно разную мощность. Это могут быть как сотые доли киловатта, например, двигатель электробритвы, так и миллионы киловатт, например, двигатель ракеты-носителя космического корабля.
При различной нагрузке двигатель автомобиля вырабатывает разную мощность, чтобы продолжать движение с одинаковой скоростью.
Например, при увеличении массы груза, вес машины увеличивается, соответственно, возрастает сила трения о поверхность дороги, и для поддержания такой же скорости, как и без груза, двигатель должен будет совершать большую работу. Соответственно, возрастет вырабатываемая двигателем мощность. Двигатель будет потреблять больше топлива.
Это хорошо известно всем шоферам. Однако, на большой скорости свою немалую роль играет и инерция движущегося транспортного средства, которая тем больше, чем больше его масса. Опытные водители грузовиков находят оптимальное сочетание скорости с потребляемым бензином, чтобы машина сжигала меньше топлива.
Предыдущая тема: Механическая работа: определение и формула Следующая тема:   Простые механизмы и их применение: рычаг, равновесие сил на рычаге
Все неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Формула мощности тока
Формула мощности тока
– мощность тока, – сила тока, – напряжение в цепи.
Единица измерения мощности – Ватт (Вт).
Мощность – величина, обозначающая интенсивность передачи электрической энергии. Можно определить мощность как работу по перемещению электрических зарядов за единицу времени:
Здесь – работа, – время, в течение которого работа совершалась.
Для измерения мощности применяют ваттметры.
Примеры решения задач по теме «Мощность тока»
Примеры решения задач по теме «Мощность тока»
Понравился сайт? Расскажи друзьям!
ru.solverbook.com
формула, мгновенный и средний расчет силы
формула, мгновенный и средний расчет силы
Термин «мощность» в физике имеет специфический смысл. Механическая работа может выполняться с различной скоростью. А механическая мощность обозначает, как быстро совершается эта работа. Способность правильно измерить мощность имеет важное значение для использования энергетических ресурсов.
Физический смысл мощности
Разные виды мощности
Разные виды мощности
Для формулы механической мощности применяется следующее выражение:
N = ΔA/Δt.
В числителе формулы затраченная работа, в знаменателе – временной промежуток ее совершения. Это отношение и называется мощностью.
Существует три величины, которыми можно выразить мощность: мгновенная, средняя и пиковая:
Мгновенная мощность – мощностной показатель, измеренный в данный момент времени. Если рассмотреть уравнение для мощности N = ΔA/Δt , то мгновенная мощность представляет собой ту, которая берется в чрезвычайно малый промежуток времени Δt. Если имеется построенная графическая зависимость мощности от времени, то мгновенная мощность – это просто считываемое с графика значение в любой взятый момент времени. Другая запись выражения для мгновенной мощности:
N = dA/dt.
Средняя мощность – мощностная величина, измеренная за относительно большой временной отрезок Δt;
Пиковая мощность – максимальное значение, которое мгновенная мощность может иметь в конкретной системе в течение определенного временного промежутка. Стереосистемы и двигатели автомобилей – примеры устройств, способных обеспечить максимальную мощность, намного выше их средней номинальной мощности. Однако поддерживать эту мощностную величину можно в течение короткого времени. Хотя для эксплуатационных характеристик устройств она может быть более важной, чем средняя мощность.
Важно! Дифференциальная форма уравнения N = dA/dt универсальна. Если механическая работа выполняется равномерно в течение времени t, то средняя мощность будет равна мгновенной.
Из общего уравнения получается запись:
N = A/t,
где A будет общая работа за заданное время t. Тогда при равномерной работе вычисленный показатель равен мгновенной мощности, а при неравномерной –средней.
Формулы для механической мощности
В каких единицах измеряют мощность
В каких единицах измеряют мощность
Стандартной единицей для измерения мощности служит Ватт (Вт), названный в честь шотландского изобретателя и промышленника Джеймса Ватта. Согласно формуле, Вт = Дж/с.
Существует еще одна единица мощности, до сих пор широко используемая, – лошадиная сила (л. с.).
Интересно. Термин «лошадиная сила» берет свое начало в 17-м веке, когда лошадей использовали для поднятия груза из шахты. Одна л. с. равна мощности для поднятия 75 кг на 1 м за 1 с. Это эквивалентно 735,5 Вт.
Мощность силы
Мощность силы
Уравнение для мощности соединяет выполненную работу и время. Поскольку известно, что работа выполняется силами, а силы могут перемещать объекты, можно получить другое выражение для мгновенной мощности:
Работа, проделанная силой при перемещении:
A = F x S x cos φ.
Если поставить А в универсальную формулу для N, определяется мощность силы:
N = (F x S x cos φ)/t = F x V x cos φ, так как V = S/t.
Если сила параллельна скорости частицы, то формула принимает вид:
N = F x V.
Мощность вращающихся объектов
Мощность вращающихся объектов
Процессы, связанные с вращением объектов, могут быть описаны аналогичными уравнениями. Эквивалентом силы для вращения является крутящий момент М, эквивалент скорости V – угловая скорость ω.
Если заменить соответствующие величины, то получается формула:
N = M x ω.
M = F x r, где r – радиус вращения.
Для расчета мощности вала, вращающегося против силы, применяется формула:
N = 2π x M x n,
где n – скорость в об/с (n = ω/2π).
Отсюда получается то же упрощенное выражение:
N = M x ω.
Таким образом, двигатель может достичь высокой мощности либо при высокой скорости, либо, обладая большим крутящим моментом. Если угловая скорость ω равна нулю, то мощность тоже равна нулю, независимо от крутящего момента.
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
С физической величиной Вт (ватт) каждый сталкивается чаще, чем может показаться на первый взгляд. Многие знают, что она имеет отношение к физике. Однако не все со школьных времен помнят о том, для чего именно величина используется и зачем была придумана. Не все догадываются, что применяться она может не только в разделе физики, изучающем электрические явления, но и во многих других областях.
Обозначение и история возникновения
Обозначение и история возникновения
Прежде чем приступать к подробному рассмотрению ватта, нужно дать ему правильное обозначение. Ватт — это единица, которая используется для измерения мощности. Чаще всего название записывается в сокращенном виде — Вт. Английское сокращение величины — W.
История единицы измерения Вт начинается с конца позапрошлого века. Ее впервые стали использовать в Великобритании. Но это не означает, что необходимость измерять мощность появилась именно в то время. Ее определяли и до появления этой единицы.
Для измерения физической величины, которая сегодня у многих ассоциируется преимущественно с электричеством, уже в XVIII веке использовалась единица, называемая лошадиной силой. За ее основу была взята мощность ездовых лошадей. Традиция измерять в лошадиных силах сохранилась и сегодня, будучи успешно перенесенной с лошадей на автомобили. Сегодня одна лошадиная сила равна примерно 735 Вт.
До введения ватта лошадиные силы в различных странах были разными. Единица Вт получила свое название в честь ученого, которого считают прародителем промышленной революции. Его звали Джеймсом Ваттом. Жил он в XVIII—XIX столетиях и прославился тем, что создал паровой универсальный двигатель.
Много своих работ ученый посвятил изучению мощности. Именно он для ее измерения впервые начал использовать лошадиную силу. Спустя 63 года после его смерти была введена и названа в его честь та самая единица, которая используется до сих пор.
Взаимосвязь величин
Взаимосвязь величин
Чтобы лучше понять предназначение этой единицы, следует иметь представление о том, что такое мощность. Многие думают, что это просто сила. Однако в физике это совершенно разные величины, которые друг к другу почти не имеют никакого отношения. Если говорить максимально кратко, закрывая глаза на некоторые незначительные нюансы, то мощность — это скорость, с которой тот или иной объект потребляет энергию.
Вам это будет интересно Все об напряженности электрического поля
Например, лампочка осветительного прибора может светиться ярко или тускло. Всё зависит от того, с какой скоростью ею потребляется электрическая энергия. Если горит ярко, значит, энергия расходуется быстро. Когда свет, исходящий от лампы, тусклый, она потребляет энергию с небольшой скоростью. Еще проще можно сказать так:
если лампа светится ярко, значит, ее мощность высока;
если же свет ее тусклый, значит, она обладает небольшой силой.
То же самое касается и любых других приборов, работающих от электричества. Но когда говорят о мощности, не всегда имеют в виду электрические приборы или какие-то другие объекты, связанные с электричеством.
Например, если взять движущийся автомобиль, то он обладает определенной силой. Чем быстрее потребляется вырабатываемая топливом в бензобаке энергия, тем мощнее автомобиль.
Правда, автомобилисты измеряют мощность своих «железных коней» в других единицах, называемых лошадиными силами. Однако это вовсе не означает, что традиционные ватты для этого случая неприменимы.
Одну единицу легко можно перевести в другую, зная, что одна лошадиная сила — это примерно 735 Вт. Всего существует три вида мощности:
Электрическая. Именно ее имеют в виду, когда говорят о лампочках или других электроприборах.
Механическая. «Лошадиные силы» автомобиля как раз относятся к этой категории.
Тепловая. О том, насколько большой тепловой мощностью обладает тот или иной объект, можно судить по его температуре.
Мощность — это скорость, с которой потребляется энергия.
Пытаясь понять, чему равен 1 ватт, какая энергия и за какое время должна использоваться объектом, чтобы о нем можно было сказать, что его мощность равна одному ватту, физики выводили такую величину, как мощность, исходя из других простых величин — времени и энергии. Они взяли их основные единицы измерения и условились считать, что если физическое тело получает или вырабатывает 1 джоуль энергии за 1 секунду, значит, оно обладает мощностью 1ватт.
Вам это будет интересно Установка и сборка электрического щитка
В основе этого простого определения лежит формула: N=A/t. Обозначение знаков здесь следующее:
N — это обозначение мощности;
A в физике традиционно обозначает работу, которая измеряется в тех же единицах, что и энергия;
t — это обозначение времени.
Если необходимо определить механическую величину, то для этой цели может быть использована иная формула, основанная на других величинах: N=FV. Проще говоря, нужно силу умножить на скорость.
Отношение к амперам и вольтам
Отношение к амперам и вольтам
Помимо двух формул, которые были рассмотрены выше, для определения часто используется еще одна. Сфера ее применения — электрика. Между мощностью и основными величинами, характеризующими электрический ток, также прослеживается определенная взаимосвязь.
Зная напряжение и силу тока, можно безошибочно определить электрическую мощность. Для этого достаточно перемножить два известных значения. Например, если сила тока составляет 5 ампер, а напряжение — 50 вольт, то искомая величина в этом случае будет равна 250 Вт. Такое число получается в результате умножения 5 на 50.
Формула для определения электрической величины записывается в виде P=IV. Буквенные обозначения следующие:
P — электрическая мощность;
I — сила тока;
V — напряжение.
Если использовать вольтметр и амперметр, можно определить мощность. Но чтобы узнать мощность участка цепи, необязательно проводить вычислительные операции. Существует специальное измерительное устройство, которое по аналогии с вольтметром и амперметром называется ваттметром. Его достаточно включить в сеть, чтобы узнать значение.
Дольные и кратные единицы
Дольные и кратные единицы
Если мощность слишком велика или, наоборот, мала, то использование в качестве единицы измерения обычного ватта будет неудобным. В этом случае на помощь придут кратные и дольные единицы. Если говорить только об одной лампочке и о малых промежутках времени, то мощность будет не очень большой. Например, за час такой осветительный прибор может вырабатывать около 100 джоулей энергии.
Но когда требуется определить силу не одной, а нескольких таких лампочек (десятка, сотен, тысяч), и не за один час, а, например, за месяц или год, то число получится громоздким. Целесообразно использовать не ватты, а их кратные обозначения — киловатты (кВт), мегаватты (МВт), гигаватты (ГВт).
Значение кратных величин легко определить по префиксам, которые используются так же, как и в случаях с большинством других единиц. Приставка «кило» указывает на 1000 единиц, «мега» — на миллион, «гига» — на миллиард.
Чаще всего на практике используются киловатты. В одной такой кратной единице насчитывается тысяча ватт. То же самое касается и дольных долей, использующихся в тех случаях, когда необходимо указать малую мощность, которая в десятки, сотни, тысячи и миллионы раз меньше 1 Вт. Например:
десятая часть вата — это дециват;
сотая часть — сантиватт;
тысячная — милливатт.
В некоторых медицинских аппаратах в качестве единицы измерения используются микроватты. Каждая такая единица в миллион раз меньше ватта.
Характеристика ватт-часов
Характеристика ватт-часов
В бытовой сфере часто используется очень похожая на ватт по названию единица измерения — ватт-час. Но между обычными ваттами и ватт-часами существует большая разница. Не стоит одну единицу принимать за другую. Их невозможно и переводить друг в друга. Ватт-час — это единица, с помощью которой измеряется количество выработанной или потребленной энергии, а не скорость ее потребления.
Чтобы можно было понять разницу между ваттом и ватт-часом, можно рассмотреть пример использования обычного телевизора мощностью в Вт, равной 250:
Если в доме больше ничего не будет включено, то через 60 минут показания счетчика увеличатся на 250 ватт-часов (0,25 киловатт-часов).
Если при таких же условиях телевизор будет работать три часа подряд, то на счетчике набежит уже 750 ватт-часов (0,75 киловатт-часов). Очевидно, телевизор потребляет 250 Вт в час. Количество используемой им энергии, измеряемое в ватт-часах, зависит от времени работы.
Ватт — это общепринятая единица измерения мощности. Если электроприбор имеет 1Вт, значит, он в секунду потребляет 1 джоуль электрической энергии. Такой мощностью обладает передатчик обычного мобильного телефона.
Энергия передается при помощи электрических цепей. В физике передача энергии обозначается $w$. Переход электромагнитной энергии в тепловую, в том числе процесс рассеивания энергии, характеризуется многочисленными преобразованиями и интенсивностью.
Определение 1
Интенсивность передачи или преобразования энергии принято называть мощностью. Она обозначается латинской буквой $p$.
Такие сложные процессы можно записать в виде математической формулы:
$p=\frac{dw}{dt}$
Иными словами, данным образом определяют, сколько энергии передается за определенную единицу времени. Тот же принцип действует при расчете рассеивания энергии за единицу времени.
Мгновенная мощность
Мгновенная мощность
Для мгновенного определения мощности в электрической цепи вводится формула в виде:
$p = ui$
Мгновенная мощность обладает двумя видами элементов:
постоянной составляющей;
гармонической составляющей.
Мгновенная мощность имеет угловую частоту, которая превышает угловую частоту напряжения и тока в два раза. При отрицательных значениях мгновенной мощности энергия будет возвращаться к источнику питания. Это говорит о том, что направления напряжения и тока имеют противоположные значения в двухполюснике.
Ничего непонятно?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Подобное возвращение энергии к источнику происходит из-за того, что идет энергетический запас в электрических и магнитных полях на уровне емкостных и индуктивных элементов. Они входят в состав двухполюсника.
Определение 2
Активная мощность – среднее значение мгновенной мощности за определенный период времени.
$P = UI cos \phi$
Активная мощность при потреблении пассивным двухполюсником не имеет отрицательных значений. На входе пассивного двухполюсника будет фиксироваться $cos \phi \geq 0$. Ситуация, при которой $P=0$, возможна в теории, но только для двухполюсника без активных сопротивлений. В нем должны быть:
емкостные элементы;
идеальные индуктивные элементы.
Идеальная емкость
Идеальная емкость
Конденсаторы являются идеальной емкостью в электрической цепи. В катушке индуктивности и конденсаторах активная мощность не потребляется, то есть $P=0$.
В этот момент не происходит преобразования энергии в иные ее виды необратимого характера, а фиксируется лишь циркуляция имеющейся энергии. То есть электрическая энергия запасается в электрическом поле конденсатора или магнитном поле катушки.
Процесс происходит примерно на протяжении 25 процентов времени периода. Затем энергия снова возвращается в сеть.
Определение 3
Конденсатор и катушку индуктивности из-за происходящих в них процессов иногда называют реактивными элементами. Их сопротивления принято называть реактивными. Исключение составляет резистор, так как он обладает активным сопротивлением.
Интенсивность обмена энергии характеризуется:
самым большим значением скорости поступления энергии в магнитное поле катушки;
наибольшей скоростью поступления энергии в электрическое поле конденсатора.
Эту интенсивность часто называют реактивной мощностью. Математическое выражение для реактивной мощности выглядит следующим образом:
$Q = UI sin \phi$
При индуктивной нагрузке $\phi \geq 0$ реактивная мощность будет иметь положительные значения. При опережающем токе емкостной нагрузке – отрицательные.
Реактивная мощность для идеальной катушки индуктивности будет пропорциональна максимальному запасу энергии в катушке и частоте.
Определение 4
Коэффициент мощности – отношение полной мощности к активной мощности. Он равен косинусу угла сдвига между напряжением и током.
Помимо активной и полной мощности используют понятие комплексной мощности. Реактивная мощность характеризуется циркуляцией между потребителем и источником. Реактивный ток не совершает работу, что приводит к неоправданным потерям в силовом оборудовании. Это ведет к повышению уровня установленной мощности. Поэтому в настоящее время существует тенденция на увеличение мощности в электрических цепях.
Многие потребители в виде различных электродвигателей и иных приборов и устройств используют нагрузку активно-индуктивного характера. При условии подключения к подобной нагрузке конденсаторов общий ток потребителя приблизится к значениям фазы по напряжению. Это означает, что он увеличивается, но общая величина тока уменьшается при условии постоянной активной мощности. Этот факт приводит к потере общей величины тока в электрических цепях. Конденсаторы призваны повышать мощность.
Электрическая цепь с емкостью
Электрическая цепь с емкостью
Конденсаторы являются элементами электрической цепи, которые обладают значительной емкостью. Любые два проводника, расположенные рядом, имеют собственные емкости. При небольшой поверхности проводника емкость весьма небольшая, поэтому ее обычно не берут в расчет.
При рассмотрении электрической цепи выделяют основные ее элементы:
конденсатор;
источник питания;
емкость.
Конденсаторы являются идеальными диэлектриками, поэтому его активное сопротивление равно нулю. К электрической цепи с конденсатором подводят напряжение. Под его воздействием возникает ток. В это время на каждой стороне конденсатора начинает скапливаться заряд.
Емкость является главным параметром электрической цепи. Под емкостью между двумя телами называют отношение абсолютной величины заряда одного из тел к разности потенциалов, которая возникает между этими телами. Это действие обуславливает заряд в данных телах. Подобный процесс можно описать при помощи формулы в виде:
$C = \frac{q}{U}$
Емкость, как основной параметр электрической цепи, можно охарактеризовать в интегральной форме электрического поля участка цепи. Им является конденсатор. Подобная форма зависит от геометрических размеров, формы электродов, а также электрических свойств среды между электродами конденсатора.
Емкость измеряют в фарадах. Также применяются более мелкие единицы измерения (микрофарады, нанофарады и другие).
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная мощность (P)
Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть
P = U I
потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.
Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:
P = U I Cosθ
В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.
Формулы для активной мощности
P = U I — в цепях постоянного тока
P = U I cosθ — в однофазных цепях переменного тока
P = √3 UL IL cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока
P = 3 UPh IPh cosθ
P = √ (S2 – Q2) или
P =√ (ВА2 – вар2) или
Активная мощность = √ (Полная мощность2 – Реактивная мощность2) или
кВт = √ (кВА2 – квар2)
Реактивная мощность (Q)
Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.
Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).
Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.
Реактивная мощность определяется, как
Q = U I sinθ
и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.
Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.
Формулы для реактивной мощности
Формулы для реактивной мощности
Q = U I sinθ
Реактивная мощность = √ (Полная мощность2 – Активная мощность2)
вар =√ (ВА2 – P2)
квар = √ (кВА2 – кВт2)
Полная мощность (S)
Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.
Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.
Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.
Формула для полной мощности
Мощность электрического тока
Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока». Как вычислить мощность электрического тока. Как зависит мощность электроприборов от способа их включения в цепь.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
В обыденной жизни нередко нам приходится менять электрические лампочки в люстрах или настольных лампах. При этом возникает вопрос: какую лампочку выбрать? Как известно, лампочки различаются не только по своему внешнему виду и устройству, но и по такому важному параметру, как мощность.
МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Действие тока характеризуется не только работой, но и мощностью. Из курса физики 7 класса вы знаете, что мощность равна отношению совершённой работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. Мощность в механике принято обозначать буквой N, электрическая мощность обозначается буквой Р. По аналогии с механикой электрическая мощность — это физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы электрическим током: P = A/t
Но работа тока равна произведению напряжения на силу тока и на время его протекания: А = Ult. Поэтому мощность тока равна:
Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока в цепи:
Р = UI. (1)
ЕДИНИЦЫ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
За единицу мощности принят ватт (1 Вт): 1 Вт = 1 В • 1 А.
Зная мощность электрического тока, легко определить работу тока за заданный промежуток времени: А = Pt.
Единицей работы электрического тока является джоуль (1 Дж): 1 Дж = 1 Вт • 1 с.
Эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как работа тока совершается в течение длительного времени (несколько часов и более). Поэтому часто используется внесистемная единица работы: ватт-час (Вт • ч) или киловатт-час (кВт • ч):
ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ ОТ СПОСОБА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТОКА
Мы знаем, что для настольной лампы чаще всего используются лампочки 25—60 Вт, поскольку они дают достаточно света при включении в сеть, а лампы мощностью 150—200 Вт используют для освещения больших пространств, подъездов, улиц.
Однако всегда ли лампочка большей мощности будет гореть ярче лампы, имеющей меньшую мощность? Для ответа на поставленный вопрос решим следующую задачу. Пусть имеются две лампочки, рассчитанные на напряжение не больше чем 6 В, но различающиеся по мощности (одна лампочка имеет мощность 3 Вт, а другая — 1,8 Вт). Какая из ламп будет гореть более ярко при их включении в цепь двумя способами — параллельно и последовательно? Напряжение источника тока в цепи равно в обоих случаях 6 В.
Обозначим мощность первой лампочки (номинальная мощность) Р1ном = 3 Вт, а мощность второй лампочки P2ном = 1,8 Вт. Чем объяснить, что лампочка в 1,8 Вт при последовательном соединение горит ярче лампы в 3 Вт?
Из формулы (1) с учётом закона Ома нетрудно получить другое выражение для мощности:
Р = U2/R (2)
Из формулы (2) находим сопротивление каждой лампочки: R1 = 12 Ом, R2 = 20 Ом. При последовательном соединении ламп сила тока, протекающего через них, одинакова: I1 = I2 = I. Поэтому тепловая мощность каждой лампы будет отличной от номинальной: Р1 = l2R1, Р2 = l2R2.
Поскольку R2 > R1 то Р2 > Р1, т. е. лампа, рассчитанная на мощность 1,8 Вт, будет гореть ярче, чем лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт.
При параллельном соединении ламп наблюдается другая картина. В этом случае напряжение на каждой из ламп одинаково: U1 = U2 = U. При этом расчёт мощности нужно проводить по формуле (2). Отсюда следует, что лампа, рассчитанная на мощность 3 Вт, будет гореть ярче лампы, рассчитанной на мощность 1,8 Вт.
Атмосферные электрические заряды (молнии) могут иметь напряжение до 1 миллиарда вольт, а сила тока молнии может достигать 200 тысяч ампер. Время существования молнии оценивается от 0,1 до 1 с. Температура достигает б—10 тысяч градусов Цельсия.
Несложно посчитать, что мощность молнии при таких условиях равна 200 ГВт, а выделяемая энергия составляет около 200 ГДж.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Мощность электрического тока».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле
Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.
Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.
Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.
Угол между вектором силы и перемещением
1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.
На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.
Работа силы тяжести
Работа реакции опоры
Работа силы трения
Работа силы натяжения веревки
Работа равнодействующей силы
Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере 2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок
Работа силы упругости
Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.
Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу
Мощность
Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле
Коэффициент полезного действия
КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время
Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.
КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.
Главное запомнить
1) Формулы и единицы измерения; 2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения
Консервативные (потенциальные) и неконсервативные (непотенциальные) силы*
Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными. Работа силы трения при перемещении тела по замкнутому пути никогда не равна нулю. Сила трения в отличие от силы тяжести или силы упругости является неконсервативной или непотенциальной.
Формула нахождения работы*
Есть условия, при которых нельзя использовать формулу Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:
Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.
ВНИМАНИЕ! Здесь приводится очень сокращённый текст статьи. Если данная информация вас заинтересовала, товы можете скачать полную версию статьи по указанной ниже ссылке.
Скачать бесплатно статью о резисторах (+ программа для преобразования цветовой кодировки в сопротивление и обратно) можно ЗДЕСЬ Не могу скачать :о(
РЕЗИСТОРЫ
Что это такое?
Обозначение резисторов на электрических схемах
Зачем они нужны?
Виды резисторов
Сопротивление
Класс точности
Мощность рассеивания
Переменные резисторы
Подстроечные резисторы
Это слово произошло от английского resist. Что в переводе означает сопротивляться. Резисторы также называют сопротивлениями. Что же такое сопротивление? Представьте, что вы идете против ветра. Идти тяжело, потому что Вы испытываетесопротивление воздуха. Затем ветер стихает, и вы идете дальше без особого труда.
То есть сопротивление как бы «исчезает». На самом деле сопротивление остается, только становится значительно меньше, и вы его не чувствуете. Электрический ток, текущий по проводам, также испытывает сопротивление, которое, правда, вызвано другими причинами.
Однако это сопротивление также меняется в зависимости от внешних условий и свойств проводника. Чем тоньше провод – тем больше сопротивление. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Если вы уже прошли километров десять, то идти становится тяжелее, чем в начале пути.
Это сравнение не совсем правильное с точки зрения физики, но если у вас по физике твердая двойка, оно хоть как-то поможет вам понять вышеописанные свойства проводников.
Итак, от чего же зависит величина сопротивления?
От длины проводника
От площади поперечного сечения проводника
От температуры проводника
От напряжения, приложенного к концам проводника
От силы тока
От материала, из которого изготовлен проводник
Многовато получилось? Но не отчаивайтесь. Многими из этих параметров в реальной практике можно пренебречь. И вообще, мы сейчас говорим о резисторах, а не изучаем законы физики и, в частности, закон Ома. Кстати об омах – пора бы уже поговорить о том, в каких единицах принято измерять сопротивление.
Около двухсот лет назад жил в германии человек по имени Георг Ом. Он и открыл всем известный закон, который впоследствии назвали его именем – закон Ома.
Закон Омамы оставим на потом, а сейчас нужно запомнить главное – сопротивление измеряется в Омах. Что же такое Ом?
Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если сила тока, который протекает по этому проводнику, равна 1 А (Ампер), а напряжение, приложенное к концам этого проводника, равно 1 В (Вольт).
Если вы учили в школе физику, то должны знать, что сопротивление обозначается буквой R, напряжение – буквой U, а сила тока – буквой I.
В электронных конструкциях, как правило, используется довольно много различных резисторов. Все их, конечно же, не изготовишь самостоятельно. Да и сопротивление 1 Ом – величина слишком маленькая. Поэтому промышленностью выпускаются резисторы разных номиналов. Но прежде чем перейти к рассмотрению выпускаемых промышленностью резисторов, приведем здесь единицы измерения больших сопротивлений:
1 КОм (килоом) = 1000 Ом 1 МОм (мегаом) = 1000 КОм = 1 000 000 Ом
Виды резисторов
Как уже упоминалось, резисторы бывают трёх видов:
Постоянные
Переменные
Подстроечные
Самый многочисленный класс – это постоянные резисторы – резисторы, сопротивление которых нельзя изменить. Потому они и называются постоянными. С них и начнем.
Старые резисторы имели довольно большой размер, поэтому все номиналы указывались обычными буквами на корпусах этих резисторов. Ну а что же там пишут? Чтобы в этом разораться, рассмотрим основные характеристики постоянных резисторов:
Сопротивление
Класс точности (допуск)
Мощность рассеивания
Есть и другие характеристики, но о них как-нибудь в другой раз. А пока нам хватит и этих.
Сопротивление
Что такое сопротивление мы уже знаем. Осталось узнать, как оно обозначается на корпусах резисторов. Итак,
Если сопротивление меньше 1000 Ом:
В этом случае после цифры, которая указывает значение сопротивления, пишут букву R. Или не пишут совсем никакой буквы. На некоторых старых резисторах советского производства вы можете увидеть слово Ом. На современные резисторы принято наносить следующие символы: сначала пишут целую часть числа, затем буквуR, а затем – дробную часть числа. Примеры обозначения сопротивлений:
100 = 100 Ом 100 R = 100 Ом
Более современные обозначения:
1R5 = 1,5 Ом1R0 = 1 Ом
0R2 = 0,2 Ом
Если первая цифра – 0, то ее обычно не пишут, поэтому:
0R2 = R2 = 0,2 Ом
Если сопротивление больше 1000 Ом:
В этом случае, чтобы не писать большие числа, используют килоомы и мегаомы. Вообще-то есть и более весомые приставки, например Гига- и Тера-, но такие большие сопротивления в электронике практически не встречаются, поэтому ограничимся кило- и мегаомами. Принцип записи значений остается таким же, просто меняются буквы, а, следовательно, и значения сопротивлений. Примеры:
Но это еще не все. Современная аппаратура имеет небольшие размеры, а значит и компоненты, которые в ней используются, также имеют небольшие размеры. Резисторы нужны маленькие – написать на них какие-либо буквы еще можно, но вот разглядеть эти буквы потом будет непросто. Поэтому была разработана цветовая маркировка резисторов.
Если вы думаете, что это все – то вы сильно ошибаетесь. Есть еще резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа (совсем маленькие плоские «деталюшечки» прямоугольной формы).
Такие детали не имеют выводов (вернее, выводы есть – но это не проволочные выводы, а две металлические полоски по краям). Детали для поверхностного монтажа припаивают прямо на печатные проводники платы.
Они занимают мало места и широко применяются в современной аппаратуре. Маркировку сопротивлений на них принято наносить другим способом.
И если вы думаете, что с такими резисторами вы никогда не столкнетесь, то вы глубоко заблуждаетесь. Практически в любой современной аппаратуре используются детали для поверхностного монтажа. К тому же почти все импортные конденсаторы и многие другие детали маркируют таким же образом.
«Ну, наконец-то с резисторами мы разобрались» – подумали вы. И снова жестоко ошиблись. Идем дальше.
Класс точности
Вы помните, как мы изготавливали резистор из нихрома. Его можно было изготовить и без расчетов – просто измерить очень точным омметром участок проволоки, и отрезать нужный кусок. Но в промышленности так никто работать не будет. И вообще, из нихрома делают только низкоомные мощные сопротивления.
А большинство резисторов изготавливают из специального материала. При этом трудно сделать все резисторы абсолютно одинаковыми – по разным причинам происходит разброс параметров. А если так, то все значения сопротивлений – это номинальные параметры, которые в реальности немного отличаются в ту или иную сторону.
Величину этих отличий и определяет класс точности (допуск). Допуск измеряется в процентах.
Пример: резистор 100 Ом +/- 5%
Это означает, что сопротивление реального резистора может отличаться на пять процентов от номинала. Вспомним начальную школу: в нашем случае 100 Ом – это 100%, значит 5% – это 5 Ом.
100 – 5 = 95; 100 + 5 = 105
То есть величина конкретного экземпляра резистора может находиться в пределах от 95 до 105 Ом. Для большинства конструкций – это пустяк. Но в некоторых случаях требуется подобрать более точное сопротивление – тогда выбирают резистор с болеевысоким классом точности. То есть не 5%, а, например 2%.
Осталось узнать, как же этот класс точности обозначают на резисторах.
Если используется цветовой код – то просто смотрите в таблицу. (Если на резисторе всего три полосы, то допуск равен 20%).
На старых резисторах допуск так и пишут: 20%, 10%, 5% и т.п.
Но есть еще буквенная кодировка. Если на резисторе указано сопротивление способом, рассмотренным на стр. 8 и 9, то последняя буква (если она есть) обозначает величину допуска. Значения этих букв приведены в таблице 2.
Мощность рассеивания
Для начала вспомним, что такое мощность. Мощность измеряется в ваттах (обозначается Вт или W). В физике мощность электрического тока обозначается буквой Р.
«Ну хорошо, – скажите вы – мощность резистора мы теперь сможем рассчитать. Ну а зачем нам вообще знать эту мощность? Разве не достаточно знать сопротивление?»
В некоторых случаях достаточно. Если вы разрабатываете устройство, которое не содержит цепей, через которые протекает большой ток, то в это устройство можно устанавливать резисторы любой мощности – ничего с ними не случится. Но если через резистор течет значительный ток, то он может перегреться и выйти из строя (попросту сгореть). Это не только приведет к тому, что ваша конструкция перестанет работать, но в худших случаях может вызвать даже пожар.
Чтобы этого не случилось, в подозрительных ситуациях следует перестраховаться и рассчитать мощность, которая будет выделяться на резисторе – мощность рассеивания. А потом посмотреть в справочнике или на самом резисторе значение мощности и выбрать подходящий экземпляр. Мощность пишется на корпусе резистора либо римскими, либо арабскими цифрами.
На маломощных резисторах мощность обычно не указывают – здесь вам помогут только справочники да собственный практический опыт.
Примеры обозначений:
1 W = 1 ВаттIV W = 4 Ватт2 Вт = 2 ВаттV Вт = 5 Ватт
Что такое мощность в физике формула. Мощность: определение и формула
Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Исходная величина
Преобразованная величина
ватт эксаватт петаватт тераватт гигаватт мегаватт киловатт гектоватт декаватт дециватт сантиватт милливатт микроватт нановатт пиковатт фемтоватт аттоватт лошадиная сила лошадиная сила метрическая лошадиная сила котловая лошадиная сила электрическая лошадиная сила насосная лошадиная сила лошадиная сила (немецкая) брит. термическая единица (межд.) в час брит. термическая единица (межд.) в минуту брит.
термическая единица (межд.) в секунду брит. термическая единица (термохим.) в час брит. термическая единица (термохим.) в минуту брит. термическая единица (термохим.) в секунду МBTU (международная) в час Тысяча BTU в час МMBTU (международная) в час Миллион BTU в час тонна охлаждения килокалория (межд.) в час килокалория (межд.) в минуту килокалория (межд.) в секунду килокалория (терм.
) в час килокалория (терм.) в минуту килокалория (терм.) в секунду калория (межд.) в час калория (межд.) в минуту калория (межд.) в секунду калория (терм.) в час калория (терм.) в минуту калория (терм.
) в секунду фут фунт-сила в час фут·фунт-сила/минуту фут·фунт-сила/секунду фунт-фут в час фунт-фут в минуту фунт-фут в секунду эрг в секунду киловольт-ампер вольт-ампер ньютон-метр в секунду джоуль в секунду эксаджоуль в секунду петаджоуль в секунду тераджоуль в секунду гигаджоуль в секунду мегаджоуль в секунду килоджоуль в секунду гектоджоуль в секунду декаджоуль в секунду дециджоуль в секунду сантиджоуль в секунду миллиджоуль в секунду микроджоуль в секунду наноджоуль в секунду пикоджоуль в секунду фемтоджоуль в секунду аттоджоуль в секунду джоуль в час джоуль в минуту килоджоуль в час килоджоуль в минуту планковская мощность
Общие сведения
В физике мощность — это отношение работы ко времени, в течении которого она выполняется. Механическая работа — это количественная характеристика действия силы F на тело, в результате которого оно перемещается на расстояние s. Мощность можно также определить как скорость передачи энергии. Другими словами, мощность — показатель работоспособности машины. Измерив мощность, можно понять в каком количестве и с какой скоростью выполняется работа.
Единицы мощности
Мощность измеряют в джоулях в секунду, или ваттах. Наряду с ваттами используются также лошадиные силы. До изобретения паровой машины мощность двигателей не измеряли, и, соответственно, не было общепринятых единиц мощности. Когда паровую машину начали использовать в шахтах, инженер и изобретатель Джеймс Уатт занялся ее усовершенствованием.
Для того чтобы доказать, что его усовершенствования сделали паровую машину более производительной, он сравнил ее мощность с работоспособностью лошадей, так как лошади использовались людьми на протяжении долгих лет, и многие легко могли представить, сколько работы может выполнить лошадь за определенное количество времени. К тому же, не во всех шахтах применялись паровые машины.
На тех, где их использовали, Уатт сравнивал мощность старой и новой моделей паровой машины с мощностью одной лошади, то есть, с одной лошадиной силой. Уатт определил эту величину экспериментально, наблюдая за работой тягловых лошадей на мельнице. Согласно его измерениям одна лошадиная сила — 746 ватт. Сейчас считается, что эта цифра преувеличена, и лошадь не может долго работать в таком режиме, но единицу изменять не стали.
Мощность можно использовать как показатель производительности, так как при увеличении мощности увеличивается количество выполненной работы за единицу времени. Многие поняли, что удобно иметь стандартизированную единицу мощности, поэтому лошадиная сила стала очень популярна. Ее начали использовать и при измерении мощности других устройств, особенно транспорта.
Несмотря на то, что ватты используются почти также долго, как лошадиные силы, в автомобильной промышленности чаще применяются лошадиные силы, и многим покупателям понятнее, когда именно в этих единицах указана мощность автомобильного двигателя.
Мощность бытовых электроприборов
На бытовых электроприборах обычно указана мощность. Некоторые светильники ограничивают мощность лампочек, которые в них можно использовать, например не более 60 ватт. Это сделано потому, что лампы более высокой мощности выделяют много тепла и светильник с патроном могут быть повреждены.
Да и сама лампа при высокой температуре в светильнике прослужит недолго. В основном это проблема с лампами накаливания.
Светодиодные, люминесцентные и другие лампы обычно работают с меньшей мощностью при одинаковой яркости и, если они используются в светильниках, предназначенных для ламп накаливания, проблем с мощностью не возникает.
Чем больше мощность электроприбора, тем выше потребление энергии, и стоимости использования прибора. Поэтому производители постоянно улучшают электроприборы и лампы. Световой поток ламп, измеряемый в люменах, зависит от мощности, но также и от вида ламп.
Чем больше световой поток лампы, тем ярче выглядит ее свет. Для людей важна именно высокая яркость, а не потребляемая ламой мощность, поэтому в последнее время альтернативы лампам накаливания пользуются все большей популярностью.
Ниже приведены примеры видов ламп, их мощности и создаваемый ими световой поток.
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Ватт, джоуль в секунду (Вт, W) watt, joule per second.
Ватт — единица мощности международной системы единиц СИ.
Названа в честь Дж. Уатта, обозначается вт или W. 1 Ватт — мощность, при которой за 1 секунду совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равен мощности неизменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт = 1000000 вт).
Киловатт, килоджоуль в секунду (кВт, KW) kilowatt.
1 Киловатт равен 1000 ватт. Подробнее в определении ватта.
Ввиду малости размера ватта в технике обычно применяются кратные единицы: киловатт (1 квт (KW) = 1000 вт) и мегаватт (1 Мвт (MW) = 1000000 вт).
Эрг в секунду (эрг/c, erg/s) erg per second.
Название Эрг происходит от греесконо érgon — работа.
Эрг в секунду — единица мощности в системе единиц СГС.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Понятия и формулы для электричества и магнетизма. / / Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
P = мощность (Ватт)U = напряжение (Вольт)I = ток (Ампер)R = сопротивление (Ом)r = внутреннее сопротивление источнка ЭДСε = ЭДС источника Тогда для всей цепи:
I=ε/(R +r) — закон Ома для всей цепи.
И еще ниже куча формулировок закона Ома для участка цепи :
Электрическое напряжение:
U = R* I — Закон Ома для участка цепи
U = P / I
U = (P*R)1/2
Электрическая мощность:
P= U* I
P= R* I2
P = U 2/ R
Электрический ток:
I = U / R
I = P/ E
I = (P / R)1/2
Электрическое сопротивление:
R = U / I
R = U 2/ P
R = P / I2
НЕ ЗАБЫВАЕМ: Законы Кирхгофа они же Правила Кирхгофа для тока и напряжения.
Цепь переменного синусоидального тока c частотой ω
Применимость формул: пренебрегаем зависимостью сопротивлений от силы тока и частоты.
Напомним, что любой сигнал, может быть с любой точностью разложен в ряд Фурье, т.е. в предположении, что параметры сети частотнонезависимы — данная формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала.
Закон Ома для цепей переменного тока:
где:
Естественно, применительно к цепям переменного тока можно говорить и об активной/реактивной мощности.
U = Ueiωt напряжение или разность потенциалов,
I сила тока,
Z = Re—iφ комплексное сопротивление (импеданс)
R = (Ra2+Rr2)1/2 полное сопротивление,
Rr = ωL — 1/ωC реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
Rа активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
φ = arctg Rr/Ra — сдвиг фаз между напряжением и током.
Важным параметром, характеризующим работоспособность любых устройств и приборов, является мощность. Чем больше эта характеристика, тем большую производительность имеют механизмы. Однако, чем выше величина, тем выше и ресурсопотребление. Поэтому эта величина является одной из важных характеристик для электроприборов и часто указывается на упаковке, самом устройстве или в прилагаемой инструкции.
Электролампа и её упаковка, на которой указано её энергопотребление, в Вт
Внимание! Чем больше показатель, тем выше энергопотребление устройства. Поэтому перед выбором прибора нужно определиться с тем объёмом работы, который планируется выполнять с его помощью. Это нужно знать для того, чтобы не переплачивать лишние деньги при покупке.
Мощность
Согласно википедии, это величина, которая характеризует скорость изменения энергии системы, а также её передачи и преобразования. В физике она рассчитывается как работа, выполненная устройством за единичный промежуток времени.
В зависимости от раздела физики, обозначается следующими символами:
Обозначение в механике – N, Р;
Обозначение в электродинамике – Р. Согласно вики, этот символ взят от латинского слова potestas, что в переводе обозначает мощь.
Также можно встретить обозначение символом W, взятого от английского слова watt.
Таким образом, для расчёта используется следующая формула:
N = A/Δt, где:
А – работа, которую выполняет механизм, измеряется в джоулях (Дж);
Dt – промежуток времени, измеряется в секундах (с).
Также для измерения физической величины используются формулы в механике:
P = F × v × cos α, где:
F – сила,
v – скорость,
α – угол между векторами F и v.
Мгновенное значение определяется как произведение мгновенной силы (F) на мгновенную скорость (u), то есть:
Р = F × u.
Для цепи постоянного электрического тока формула будет следующая:
P = I × U, где:
I – сила тока,
U – напряжение в цепи.
Ватт
Единица измерения напряжения
Единица измерения мощности в физике – это Ватт (watt, Вт).
Изначально расчёты велись в лошадиных силах (л.с.). Эту единицу ввёл шотландский учёный и изобретатель Джеймс Уатт. Она показывала количество лошадей, которое требовалось для выполнения работы, которую совершала созданная этим изобретателем паровая машина. В странах Европы пользуются в основном метрической лошадиной силой. Она определялась как величина, равная затрачиваемой мощности на равномерное поднимание тела массой 75 кг со скоростью 1 м/с.
Определение одной лошадиной силы
Watt был официально признан в 1882 году на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации. Назван в честь Дж. Уатта.
В середине XX века XIX Генеральной конференцией по мерам и весам единица мощности Ватт введена в состав Международной системы СИ. Исходя из формулы для расчёта, ватт – это производная единица измерения, которая вводится как:
Вт = Дж/с.
Также в ваттах измеряются такие физические величины, как тепловой поток, поток излучения, поток звуковой энергии, поток энергии ионизирующего излучения и др.
С другой стороны 1 ватт можно определить, как:
1 Вт = 1Н· м/с;
1 Вт = 1В · 1А.
Кроме этого также используются (или использовались ранее) следующие единицы:
лошадиная сила;
калория в секунду;
килограмм · метр / секунду;
эрг в секунду.
Таблица для перехода между внесистемными единицами и ваттом
Внимание! В настоящее время лошадиную силу используют в основном для измерения мощности автомобильных двигателей. При этом в расчётах учитывают, что 1 л.с. » 0,735 киловатт.
Помимо метрической л.с., в физике используются электрические, гидравлические и механические лошадиные силы:
механическая л.с. » 0,745 киловатт;
электрическая л.с. » 0,746 киловатт.
К сведению. Для перевода значений из внесистемных единиц в системные (Watt) в сети Интернет имеется большое число конвертеров, которые позволяют осуществлять быстрый онлайн перевод данных из одной единицы измерения в другую.
Для записи больших или, наоборот, малых значений величин допускается использование специальных стандартных приставок. Например, тысяча watt равна одному киловатт.
Впервые приставки были введены Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году.
Таблица перевода для часто используемых приставок
ПриставкаОбозначениеПеревод
кратные приставки
кило
к
1 кВт = 103Вт
мега
М
1 МВт = 106Вт
гига
Г
1 ГВт = 109Вт
тера
Т
1 ТВт = 1012Вт
дольные приставки
деци
Д
1 дВт = 102Вт
мили
м
1 мВт = 103Вт
микро
мк
1 мкВт = 106Вт
нано
н
1 нВт = 109Вт
Что такое ваттметр
Для того чтобы оборудование не испортилось при работе, а в сети не возникло короткого замыкания, нужно обязательно проверять, чтобы мощность приборов не превышала общее значение по сети.
Для цепи постоянного тока её можно определить, зная значения тока и напряжения. Для измерения этих параметров электрической сети используют амперметр и вольтметр. Амперметром измеряют силу тока (в амперах), а вольтметром – напряжение (в вольтах), приложенное к сети. Далее эти два параметра перемножают и получают искомую величину в watt.
Для измерения в сетях переменного тока используются специальные приборы, которые называются ваттметрами.
Определение одной лошадиной силы
В зависимости от назначения, различают несколько типов ваттметров:
Измеритель мощности – применяется для нахождения количества ватт в оптическом или радиодиапазоне;
Киловаттметр – используется при выполнении замера больших значений (порядка сотен киловатт);
Милливаттметр – для измерения малых значений (меньше единицы);
Варметр – служит для измерения показаний реактивной мощности цепи;
Ваттварметр – позволяет получать показатели активной и реактивной мощности в цепи переменного тока.
Значение мощности – важный показатель для любого электрического устройства или механического приспособления, поскольку это показатель работы, которую может выполнить оборудование.
Формула мощности физика – Физика механическая мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности. Формула мощность двигателя физика
И в таком случае, формула расчета мощности принимает следующий вид: мощность= работа/время , или
где N – мощность,A – работа,
t – время.
Единицей мощности является ватт (1 Вт). 1 Вт – это такая мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль. Единица эта названа в честь английского изобретателя Дж. Уатта, который построил первую паровую машину.
Любопытно, что сам Уатт пользовался другой единицей мощности – лошадиная сила, и формулу мощности в физике в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, ввели позже. Измерение мощности в лошадиных силах используют и сегодня, например, когда говорят о мощности легкового автомобиля или грузовика.
Одна лошадиная сила равна примерно 735,5 Вт.
Мощность является важнейшей характеристикой любого двигателя. Различные двигатели развивают совершенно разную мощность. Это могут быть как сотые доли киловатта, например, двигатель электробритвы, так и миллионы киловатт, например, двигатель ракеты-носителя космического корабля.
При различной нагрузке двигатель автомобиля вырабатывает разную мощность, чтобы продолжать движение с одинаковой скоростью.
Например, при увеличении массы груза, вес машины увеличивается, соответственно, возрастает сила трения о поверхность дороги, и для поддержания такой же скорости, как и без груза, двигатель должен будет совершать большую работу. Соответственно, возрастет вырабатываемая двигателем мощность. Двигатель будет потреблять больше топлива.
Это хорошо известно всем шоферам. Однако, на большой скорости свою немалую роль играет и инерция движущегося транспортного средства, которая тем больше, чем больше его масса. Опытные водители грузовиков находят оптимальное сочетание скорости с потребляемым бензином, чтобы машина сжигала меньше топлива.
Предыдущая тема: Механическая работа: определение и формула Следующая тема:   Простые механизмы и их применение: рычаг, равновесие сил на рычаге
Все неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Формула мощности тока
– мощность тока, – сила тока, – напряжение в цепи.
Единица измерения мощности – Ватт (Вт).
Мощность – величина, обозначающая интенсивность передачи электрической энергии. Можно определить мощность как работу по перемещению электрических зарядов за единицу времени:
Здесь – работа, – время, в течение которого работа совершалась.
Для измерения мощности применяют ваттметры.
Примеры решения задач по теме «Мощность тока»
Понравился сайт? Расскажи друзьям!
ru.solverbook.com
формула, мгновенный и средний расчет силы
Термин «мощность» в физике имеет специфический смысл. Механическая работа может выполняться с различной скоростью. А механическая мощность обозначает, как быстро совершается эта работа. Способность правильно измерить мощность имеет важное значение для использования энергетических ресурсов.
Физический смысл мощности
Разные виды мощности
Для формулы механической мощности применяется следующее выражение:
N = ΔA/Δt.
В числителе формулы затраченная работа, в знаменателе – временной промежуток ее совершения. Это отношение и называется мощностью.
Существует три величины, которыми можно выразить мощность: мгновенная, средняя и пиковая:
Мгновенная мощность – мощностной показатель, измеренный в данный момент времени. Если рассмотреть уравнение для мощности N = ΔA/Δt , то мгновенная мощность представляет собой ту, которая берется в чрезвычайно малый промежуток времени Δt. Если имеется построенная графическая зависимость мощности от времени, то мгновенная мощность – это просто считываемое с графика значение в любой взятый момент времени. Другая запись выражения для мгновенной мощности:
N = dA/dt.
Средняя мощность – мощностная величина, измеренная за относительно большой временной отрезок Δt;
Пиковая мощность – максимальное значение, которое мгновенная мощность может иметь в конкретной системе в течение определенного временного промежутка. Стереосистемы и двигатели автомобилей – примеры устройств, способных обеспечить максимальную мощность, намного выше их средней номинальной мощности. Однако поддерживать эту мощностную величину можно в течение короткого времени. Хотя для эксплуатационных характеристик устройств она может быть более важной, чем средняя мощность.
Важно! Дифференциальная форма уравнения N = dA/dt универсальна. Если механическая работа выполняется равномерно в течение времени t, то средняя мощность будет равна мгновенной.
Из общего уравнения получается запись:
N = A/t,
где A будет общая работа за заданное время t. Тогда при равномерной работе вычисленный показатель равен мгновенной мощности, а при неравномерной –средней.
Формулы для механической мощности
В каких единицах измеряют мощность
Стандартной единицей для измерения мощности служит Ватт (Вт), названный в честь шотландского изобретателя и промышленника Джеймса Ватта. Согласно формуле, Вт = Дж/с.
Существует еще одна единица мощности, до сих пор широко используемая, – лошадиная сила (л. с.).
Интересно. Термин «лошадиная сила» берет свое начало в 17-м веке, когда лошадей использовали для поднятия груза из шахты. Одна л. с. равна мощности для поднятия 75 кг на 1 м за 1 с. Это эквивалентно 735,5 Вт.
Мощность силы
Уравнение для мощности соединяет выполненную работу и время. Поскольку известно, что работа выполняется силами, а силы могут перемещать объекты, можно получить другое выражение для мгновенной мощности:
Работа, проделанная силой при перемещении:
A = F x S x cos φ.
Если поставить А в универсальную формулу для N, определяется мощность силы:
N = (F x S x cos φ)/t = F x V x cos φ, так как V = S/t.
Если сила параллельна скорости частицы, то формула принимает вид:
N = F x V.
Мощность вращающихся объектов
Процессы, связанные с вращением объектов, могут быть описаны аналогичными уравнениями. Эквивалентом силы для вращения является крутящий момент М, эквивалент скорости V – угловая скорость ω.
Если заменить соответствующие величины, то получается формула:
N = M x ω.
M = F x r, где r – радиус вращения.
Для расчета мощности вала, вращающегося против силы, применяется формула:
N = 2π x M x n,
где n – скорость в об/с (n = ω/2π).
Отсюда получается то же упрощенное выражение:
N = M x ω.
Таким образом, двигатель может достичь высокой мощности либо при высокой скорости, либо, обладая большим крутящим моментом. Если угловая скорость ω равна нулю, то мощность тоже равна нулю, независимо от крутящего момента.
Вт: обозначение и определение единицы измерения, взаимосвязь мощности и ватт
С физической величиной Вт (ватт) каждый сталкивается чаще, чем может показаться на первый взгляд. Многие знают, что она имеет отношение к физике. Однако не все со школьных времен помнят о том, для чего именно величина используется и зачем была придумана. Не все догадываются, что применяться она может не только в разделе физики, изучающем электрические явления, но и во многих других областях.
Обозначение и история возникновения
Прежде чем приступать к подробному рассмотрению ватта, нужно дать ему правильное обозначение. Ватт — это единица, которая используется для измерения мощности. Чаще всего название записывается в сокращенном виде — Вт. Английское сокращение величины — W.
История единицы измерения Вт начинается с конца позапрошлого века. Ее впервые стали использовать в Великобритании. Но это не означает, что необходимость измерять мощность появилась именно в то время. Ее определяли и до появления этой единицы.
Для измерения физической величины, которая сегодня у многих ассоциируется преимущественно с электричеством, уже в XVIII веке использовалась единица, называемая лошадиной силой. За ее основу была взята мощность ездовых лошадей. Традиция измерять в лошадиных силах сохранилась и сегодня, будучи успешно перенесенной с лошадей на автомобили. Сегодня одна лошадиная сила равна примерно 735 Вт.
До введения ватта лошадиные силы в различных странах были разными. Единица Вт получила свое название в честь ученого, которого считают прародителем промышленной революции. Его звали Джеймсом Ваттом. Жил он в XVIII—XIX столетиях и прославился тем, что создал паровой универсальный двигатель.
Много своих работ ученый посвятил изучению мощности. Именно он для ее измерения впервые начал использовать лошадиную силу. Спустя 63 года после его смерти была введена и названа в его честь та самая единица, которая используется до сих пор.
Взаимосвязь величин
Чтобы лучше понять предназначение этой единицы, следует иметь представление о том, что такое мощность. Многие думают, что это просто сила. Однако в физике это совершенно разные величины, которые друг к другу почти не имеют никакого отношения. Если говорить максимально кратко, закрывая глаза на некоторые незначительные нюансы, то мощность — это скорость, с которой тот или иной объект потребляет энергию.
Вам это будет интересно Все об напряженности электрического поля
Например, лампочка осветительного прибора может светиться ярко или тускло. Всё зависит от того, с какой скоростью ею потребляется электрическая энергия. Если горит ярко, значит, энергия расходуется быстро. Когда свет, исходящий от лампы, тусклый, она потребляет энергию с небольшой скоростью. Еще проще можно сказать так:
если лампа светится ярко, значит, ее мощность высока;
если же свет ее тусклый, значит, она обладает небольшой силой.
То же самое касается и любых других приборов, работающих от электричества. Но когда говорят о мощности, не всегда имеют в виду электрические приборы или какие-то другие объекты, связанные с электричеством.
Например, если взять движущийся автомобиль, то он обладает определенной силой. Чем быстрее потребляется вырабатываемая топливом в бензобаке энергия, тем мощнее автомобиль.
Правда, автомобилисты измеряют мощность своих «железных коней» в других единицах, называемых лошадиными силами. Однако это вовсе не означает, что традиционные ватты для этого случая неприменимы.
Одну единицу легко можно перевести в другую, зная, что одна лошадиная сила — это примерно 735 Вт. Всего существует три вида мощности:
Электрическая. Именно ее имеют в виду, когда говорят о лампочках или других электроприборах.
Механическая. «Лошадиные силы» автомобиля как раз относятся к этой категории.
Тепловая. О том, насколько большой тепловой мощностью обладает тот или иной объект, можно судить по его температуре.
Мощность — это скорость, с которой потребляется энергия.
Пытаясь понять, чему равен 1 ватт, какая энергия и за какое время должна использоваться объектом, чтобы о нем можно было сказать, что его мощность равна одному ватту, физики выводили такую величину, как мощность, исходя из других простых величин — времени и энергии. Они взяли их основные единицы измерения и условились считать, что если физическое тело получает или вырабатывает 1 джоуль энергии за 1 секунду, значит, оно обладает мощностью 1ватт.
Вам это будет интересно Установка и сборка электрического щитка
В основе этого простого определения лежит формула: N=A/t. Обозначение знаков здесь следующее:
N — это обозначение мощности;
A в физике традиционно обозначает работу, которая измеряется в тех же единицах, что и энергия;
t — это обозначение времени.
Если необходимо определить механическую величину, то для этой цели может быть использована иная формула, основанная на других величинах: N=FV. Проще говоря, нужно силу умножить на скорость.
Отношение к амперам и вольтам
Помимо двух формул, которые были рассмотрены выше, для определения часто используется еще одна. Сфера ее применения — электрика. Между мощностью и основными величинами, характеризующими электрический ток, также прослеживается определенная взаимосвязь.
Зная напряжение и силу тока, можно безошибочно определить электрическую мощность. Для этого достаточно перемножить два известных значения. Например, если сила тока составляет 5 ампер, а напряжение — 50 вольт, то искомая величина в этом случае будет равна 250 Вт. Такое число получается в результате умножения 5 на 50.
Формула для определения электрической величины записывается в виде P=IV. Буквенные обозначения следующие:
P — электрическая мощность;
I — сила тока;
V — напряжение.
Если использовать вольтметр и амперметр, можно определить мощность. Но чтобы узнать мощность участка цепи, необязательно проводить вычислительные операции. Существует специальное измерительное устройство, которое по аналогии с вольтметром и амперметром называется ваттметром. Его достаточно включить в сеть, чтобы узнать значение.
Дольные и кратные единицы
Если мощность слишком велика или, наоборот, мала, то использование в качестве единицы измерения обычного ватта будет неудобным. В этом случае на помощь придут кратные и дольные единицы. Если говорить только об одной лампочке и о малых промежутках времени, то мощность будет не очень большой. Например, за час такой осветительный прибор может вырабатывать около 100 джоулей энергии.
Но когда требуется определить силу не одной, а нескольких таких лампочек (десятка, сотен, тысяч), и не за один час, а, например, за месяц или год, то число получится громоздким. Целесообразно использовать не ватты, а их кратные обозначения — киловатты (кВт), мегаватты (МВт), гигаватты (ГВт).
Значение кратных величин легко определить по префиксам, которые используются так же, как и в случаях с большинством других единиц. Приставка «кило» указывает на 1000 единиц, «мега» — на миллион, «гига» — на миллиард.
Чаще всего на практике используются киловатты. В одной такой кратной единице насчитывается тысяча ватт. То же самое касается и дольных долей, использующихся в тех случаях, когда необходимо указать малую мощность, которая в десятки, сотни, тысячи и миллионы раз меньше 1 Вт. Например:
десятая часть вата — это дециват;
сотая часть — сантиватт;
тысячная — милливатт.
В некоторых медицинских аппаратах в качестве единицы измерения используются микроватты. Каждая такая единица в миллион раз меньше ватта.
Характеристика ватт-часов
В бытовой сфере часто используется очень похожая на ватт по названию единица измерения — ватт-час. Но между обычными ваттами и ватт-часами существует большая разница. Не стоит одну единицу принимать за другую. Их невозможно и переводить друг в друга. Ватт-час — это единица, с помощью которой измеряется количество выработанной или потребленной энергии, а не скорость ее потребления.
Чтобы можно было понять разницу между ваттом и ватт-часом, можно рассмотреть пример использования обычного телевизора мощностью в Вт, равной 250:
Если в доме больше ничего не будет включено, то через 60 минут показания счетчика увеличатся на 250 ватт-часов (0,25 киловатт-часов).
Если при таких же условиях телевизор будет работать три часа подряд, то на счетчике набежит уже 750 ватт-часов (0,75 киловатт-часов). Очевидно, телевизор потребляет 250 Вт в час. Количество используемой им энергии, измеряемое в ватт-часах, зависит от времени работы.
Ватт — это общепринятая единица измерения мощности. Если электроприбор имеет 1Вт, значит, он в секунду потребляет 1 джоуль электрической энергии. Такой мощностью обладает передатчик обычного мобильного телефона.
Энергия передается при помощи электрических цепей. В физике передача энергии обозначается $w$. Переход электромагнитной энергии в тепловую, в том числе процесс рассеивания энергии, характеризуется многочисленными преобразованиями и интенсивностью.
Определение 1
Интенсивность передачи или преобразования энергии принято называть мощностью. Она обозначается латинской буквой $p$.
Такие сложные процессы можно записать в виде математической формулы:
$p=\frac{dw}{dt}$
Иными словами, данным образом определяют, сколько энергии передается за определенную единицу времени. Тот же принцип действует при расчете рассеивания энергии за единицу времени.
Мгновенная мощность
Для мгновенного определения мощности в электрической цепи вводится формула в виде:
$p = ui$
Мгновенная мощность обладает двумя видами элементов:
постоянной составляющей;
гармонической составляющей.
Мгновенная мощность имеет угловую частоту, которая превышает угловую частоту напряжения и тока в два раза. При отрицательных значениях мгновенной мощности энергия будет возвращаться к источнику питания. Это говорит о том, что направления напряжения и тока имеют противоположные значения в двухполюснике.
Ничего непонятно?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Подобное возвращение энергии к источнику происходит из-за того, что идет энергетический запас в электрических и магнитных полях на уровне емкостных и индуктивных элементов. Они входят в состав двухполюсника.
Определение 2
Активная мощность – среднее значение мгновенной мощности за определенный период времени.
$P = UI cos \phi$
Активная мощность при потреблении пассивным двухполюсником не имеет отрицательных значений. На входе пассивного двухполюсника будет фиксироваться $cos \phi \geq 0$. Ситуация, при которой $P=0$, возможна в теории, но только для двухполюсника без активных сопротивлений. В нем должны быть:
емкостные элементы;
идеальные индуктивные элементы.
Идеальная емкость
Конденсаторы являются идеальной емкостью в электрической цепи. В катушке индуктивности и конденсаторах активная мощность не потребляется, то есть $P=0$.
В этот момент не происходит преобразования энергии в иные ее виды необратимого характера, а фиксируется лишь циркуляция имеющейся энергии. То есть электрическая энергия запасается в электрическом поле конденсатора или магнитном поле катушки.
Процесс происходит примерно на протяжении 25 процентов времени периода. Затем энергия снова возвращается в сеть.
Определение 3
Конденсатор и катушку индуктивности из-за происходящих в них процессов иногда называют реактивными элементами. Их сопротивления принято называть реактивными. Исключение составляет резистор, так как он обладает активным сопротивлением.
Интенсивность обмена энергии характеризуется:
самым большим значением скорости поступления энергии в магнитное поле катушки;
наибольшей скоростью поступления энергии в электрическое поле конденсатора.
Эту интенсивность часто называют реактивной мощностью. Математическое выражение для реактивной мощности выглядит следующим образом:
$Q = UI sin \phi$
При индуктивной нагрузке $\phi \geq 0$ реактивная мощность будет иметь положительные значения. При опережающем токе емкостной нагрузке – отрицательные.
Реактивная мощность для идеальной катушки индуктивности будет пропорциональна максимальному запасу энергии в катушке и частоте.
Определение 4
Коэффициент мощности – отношение полной мощности к активной мощности. Он равен косинусу угла сдвига между напряжением и током.
Помимо активной и полной мощности используют понятие комплексной мощности. Реактивная мощность характеризуется циркуляцией между потребителем и источником. Реактивный ток не совершает работу, что приводит к неоправданным потерям в силовом оборудовании. Это ведет к повышению уровня установленной мощности. Поэтому в настоящее время существует тенденция на увеличение мощности в электрических цепях.
Многие потребители в виде различных электродвигателей и иных приборов и устройств используют нагрузку активно-индуктивного характера. При условии подключения к подобной нагрузке конденсаторов общий ток потребителя приблизится к значениям фазы по напряжению. Это означает, что он увеличивается, но общая величина тока уменьшается при условии постоянной активной мощности. Этот факт приводит к потере общей величины тока в электрических цепях. Конденсаторы призваны повышать мощность.
Электрическая цепь с емкостью
Конденсаторы являются элементами электрической цепи, которые обладают значительной емкостью. Любые два проводника, расположенные рядом, имеют собственные емкости. При небольшой поверхности проводника емкость весьма небольшая, поэтому ее обычно не берут в расчет.
При рассмотрении электрической цепи выделяют основные ее элементы:
конденсатор;
источник питания;
емкость.
Конденсаторы являются идеальными диэлектриками, поэтому его активное сопротивление равно нулю. К электрической цепи с конденсатором подводят напряжение. Под его воздействием возникает ток. В это время на каждой стороне конденсатора начинает скапливаться заряд.
Емкость является главным параметром электрической цепи. Под емкостью между двумя телами называют отношение абсолютной величины заряда одного из тел к разности потенциалов, которая возникает между этими телами. Это действие обуславливает заряд в данных телах. Подобный процесс можно описать при помощи формулы в виде:
$C = \frac{q}{U}$
Емкость, как основной параметр электрической цепи, можно охарактеризовать в интегральной форме электрического поля участка цепи. Им является конденсатор. Подобная форма зависит от геометрических размеров, формы электродов, а также электрических свойств среды между электродами конденсатора.
Емкость измеряют в фарадах. Также применяются более мелкие единицы измерения (микрофарады, нанофарады и другие).
Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
Активная мощность (P)
Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть
P = U I
потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.
Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:
P = U I Cosθ
В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.
Формулы для активной мощности
P = U I — в цепях постоянного тока
P = U I cosθ — в однофазных цепях переменного тока
P = √3 UL IL cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока
P = 3 UPh IPh cosθ
P = √ (S2 – Q2) или
P =√ (ВА2 – вар2) или
Активная мощность = √ (Полная мощность2 – Реактивная мощность2) или
кВт = √ (кВА2 – квар2)
Реактивная мощность (Q)
Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.
Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).
Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.
Реактивная мощность определяется, как
Q = U I sinθ
и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.
Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.
Формулы для реактивной мощности
Q = U I sinθ
Реактивная мощность = √ (Полная мощность2 – Активная мощность2)
вар =√ (ВА2 – P2)
квар = √ (кВА2 – кВт2)
Полная мощность (S)
Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.
Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.
Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.
