Формула мощности в физике электричество: Как найти мощность электрического тока

Содержание

Мощность тока формула физика единицы измерения



Формула мощности тока

Электрический ток, на каком угодно участке цепи совершает некоторую работу (А). Допустим, что у нас есть произвольный участок цепи (рис.1) между концами которого имеется напряжение U.

Работа, которая выполняется при перемещении заряда равного 1 Кл между точками A и B (рис.1) будет равна U. В том случае, если через проводник протекает ток силой I за время равное $\Delta t$ по указанному выше участку пройдет заряд (q) равный:

Следовательно, работа, которую совершает электрический ток на данном участке, равна:

$$A=U \cdot I \cdot \Delta t(2)$$

Надо отметить, что выражение (2) является справедливым при I=const для любого участка цепи (в таком участке могут содержаться проводники 1–го и 2–го рода).

Определение и формула мощности тока

Мощность тока – есть работа тока в единицу времени:

Формулой для вычисления мощности можно считать выражение:

В том случае, если участок цепи содержит источник тока, то формулу мощности можно представить в виде:

$$P=\left(\varphi_-\varphi_\right) I+\varepsilon I$$

где $\left(\varphi_-\varphi_\right)$ – разность потенциалов, $\varepsilon$ – ЭДС источника, который включен в цепь.

Выражение (5) является интегральной записью. Это выражение можно представить в дифференциальной форме, если использовать понятие удельной мощности ($P_=\frac$ – мощность, развиваемая током в единице объема проводника):

где j – плотность тока, $\rho$ – удельное сопротивление.

Единицы измерения мощности тока

Основной единицей измерения мощности тока (как и мощности вообще) в системе СИ является: [P]=Вт=Дж/с.

Выражение (4) применяют в системе СИ для того, чтобы дать определение единицы напряжения. Так, единицей напряжения (U) является вольт (В), который равен: 1 В= (1 Вт)/(1 А).

Вольтом называют электрическое напряжение, которое порождает в электроцепи постоянный ток силы 1 А при мощности 1 Вт.

Примеры решения задач

Задание. Какой должна быть сила тока, которая течет через обмотку электрического мотора для того, чтобы полезная мощность двигателя (PA) стала максимальной?Какова максимальная полезная мощность? Если двигатель постоянного тока подключен к напряжению U, сопротивление обмотки якоря – R.

Решение. Мощность, которую потребляет электроприбор, идет на нагревание (PQ) и совершение работы (PA):

Мощность, идущую на нагревание можно рассчитать как:

Потребляемую мощность найдем как:

Выразим $P_A$ из (1.1) и используем (1.2) и (1.3):

Для нахождения экстремума функции, которая представлена в выражении (1.4) найдем производную $\frac$ и приравняем ее к нулю:

Найдем максимальную полезную мощность,используя выражение (1.4) и Imax:

Формула мощности тока не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Задание. Электрические лампочкис мощностями P1 и P2 номинальным напряжением U1=U2 соединяют последовательно (рис.2) и включают в сеть с постоянным напряжением U. Какова мощность, потребляемая первой лампочкой P1 * ).

Решение. Лампочки по условию задачи соединены последовательно, значит сила тока, текущая через лампочки одинакова, а падение напряжения на каждой из лампочек зависит от их сопротивлений. Искомую мощность можно найти как:

Сопротивления лампочек можно найти из данных в условиях номинальных мощностей:

Силу тока можно найти по закону Ома, учитывая, что лампочки соединены последовательно:

Решая уравнения (2.1) – (2.3) совместно получим:

Источник

Формула мощности электрического тока — как правильно рассчитать

Для того, чтобы обеспечить безопасность при эксплуатации промышленных и бытовых электрических приборов, необходимо правильно вычислить сечение питающей проводки и кабеля. Ошибочный выбор сечения жил кабеля может привести из-за короткого замыкания к возгоранию проводки и к возникновению пожара в здании.

  1. Что такое мощность (Р) электротока
  2. Что влияет на мощность тока
  3. Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении
  4. По какой формуле вычисляется
  5. Расчет силы тока по мощности и напряжению в сети постоянного тока
  6. Однофазные нагрузки
  7. Расчет в трехфазной сети
  8. Средняя P в активной нагрузке
  9. Подбор номинала автоматического выключателя
  10. Видео о законах электротехники

Что такое мощность (Р) электротока

Электрическая мощность является физической величиной, характеризующей скорость преобразования или передачи электрической энергии. Единицей измерения по Международной системе единиц (СИ) является ватт, в нашей стране обозначается Вт, международное обозначение — W.

Что влияет на мощность тока

На мощность (Р) влияет величина силы тока и величина приложенного напряжения. Расчет параметров электроэнергии выполняется еще на стадии проектирования электрических сетей объекта. Полученные данные позволяют правильно выбрать питающий кабель, к которому будут подключаться потребители. Для расчетов силы электротока используется значения напряжения сети и полной нагрузки электрических приборов. В соответствии с величиной силы электротока выбирается сечение жил кабелей и проводов.

Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении

Ведем обозначения электрических величин, которые приняты в нашей стране:

  • Р − активная мощность, измеряется в ваттах, обозначается Вт;
  • Q − реактивная мощность, измеряется в вольт амперах реактивных, обозначается ВАр;
  • S − полная мощность, измеряется в вольт амперах, обозначается ВА;
  • U − напряжение, измеряется в вольтах, обозначается ВА;
  • I − ток, измеряется в амперах, обозначается А;
  • R − сопротивление, измеряется в омах, обозначается Ом.

Назовем основные отличия P на постоянном и Q на переменном электротоке. Расчет P на постоянном электротоке получается наиболее простым. Для участков электрической цепи справедлив закон Ома. В этом законе задействованы только величина приложенного U (напряжения) и величина сопротивления R.

Расчет S (полной мощности) на переменном электротоке производится несколько сложнее. Кроме P, имеется Q и вводится понятие коэффициента мощности. Алгебраически складывая активную P и реактивную Q, получают общую S.

По какой формуле вычисляется

Расчет силы тока по мощности и напряжению в сети постоянного тока

Для расчета силы I (тока), надо величину U (напряжения) разделить на величину сопротивления.

Расчет силы тока по мощности и напряжению:

Измеряется в амперах.

Для такого случая электрическую Р (активную мощность) можно посчитать как произведение силы электрического I на величину U.

Формула расчета мощности по току и напряжению:

Все компоненты в этих двух формулах характерны для постоянного электротока и их называют активными.

Исходя из этих двух формул, можно вывести также еще две формулы, по которым можно узнавать P:

Однофазные нагрузки

В однофазных сетях переменного электротока требуется произвести вычисление отдельно для Р и Q нагрузки, затем надо при помощи векторного исчисления их сложить.

В скалярном виде это будет выглядеть так:

В результате расчет P, Q, S имеет вид прямоугольного треугольника. Два катета этого треугольника представляют собой P и Q составляющие, а гипотенуза — их алгебраическую сумму.

S измеряется в вольт-амперах (ВА), Q измеряется в вольт-амперах-реактивных (ВАр), Р измеряется в ваттах (Вт).

Зная величины катетов для треугольников, можно рассчитать коэффициент мощности (cos φ). Как это сделать, показано на изображении треугольника.

Расчет в трехфазной сети

Переменный I (ток) отличается от постоянного по всем параметрам, особенно наличием нескольких фаз. Расчет P в трехфазной нагрузке необходим для правильного определения характеристик подключаемой нагрузки. Трехфазные сети широко применяются в связи с удобством эксплуатации и малыми материальными затратами.

Трехфазные цепи могут соединяться двумя способами – звездой и треугольником. На всех схемах фазы обозначают символами А, В, С. Нейтральный провод обозначают символом N.

При соединении звездой различают два вида U (напряжения) – фазное и линейное. Фазное U определяется как U между фазой и нейтральным проводом. Линейное U определяется как U между двумя фазами.

Эти два U связаны между собой соотношением:

Линейные и фазные электротоки при соединении звездой равны друг другу: IЛ = IФ

Форма расчета S при соединении звездой:

S = SA + SB + SC = 3 × U × I

Р = 3 × Uф × Iф × cosφ

Q = √3 × Uф × Iф × sinφ.

При соединении треугольником фазное и линейное U равны друг другу: UЛ = UФ

Линейный I при соединении треугольником определяется по формуле:

Формулы мощности электрического тока при соединении треугольником:

  • S = 3 × Sф = √3 × Uф × Iф;
  • Р = √3 × Uф × Iф × cosφ;
  • Q = √3 × Uф × Iф × sinφ.

Средняя P в активной нагрузке

В электрических сетях P измеряют при помощи специального прибора – ваттметра. Схемы подключения находятся в зависимости от способа подключения нагрузки.

При симметричной нагрузке P измеряется в одной фазе, а полученный результат умножают на три. В случае несимметричной нагрузки для измерения потребуется три прибора.

Параметры P электросети или установки являются важными данными электрического прибора. Данные по потреблению P активного типа передаются за определенный период времени, то есть передается средняя потребляемая P за расчетный период времени.

Подбор номинала автоматического выключателя

Автоматические выключатели защищают электрические аппараты от токов короткого замыкания и перегрузок.

При аварийном режиме они обесточивают защищаемую цепь при помощи теплового или электромагнитного механизма расцепления.

Тепловой расцепитель состоит из биметаллической пластины с различными коэффициентами теплового расширения. Если номинальный ток превышен, пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления.

У электромагнитного расцепителя имеется соленоид с подвижным сердечником. При превышении заданного I, в катушке увеличивается электромагнитное поле, сердечник втягивается в катушку соленоида, в результате чего срабатывает механизм расцепления.

Минимальный I, при котором тепловой расцепитель должен сработать, устанавливается с помощью регулировочного винта.

Ток срабатывания у электромагнитного расцепителя при коротком замыкании равен произведению установленного срабатывания на номинальный электроток расцепителя.

Видео о законах электротехники

Из следующего видео можно узнать, что такое электричество, мощность электрического тока. Даны примеры практического применения законов электротехники.

Источник

Мощность электрического тока

Прежде чем рассматривать электрическую мощность, следует определиться, что же представляет собой мощность вообще, как физическое понятие. Обычно, говоря об этой величине, подразумевается определенная внутренняя энергия или сила, которой обладает какой-либо объект. Это может быть мощность устройства, например, двигателя или действия (взрыв). Ее не следует путать с силой, поскольку это разные понятия.

Что такое мощность электрического тока

Любые физические действия совершаются под влиянием силы. С ее помощью проделывается определенный путь, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа А, проделанная в течение определенного времени t, составит значение мощности, выраженное формулой: N = A/t (Вт = Дж/с). Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии той или иной системы. Одним из таких преобразований является мощность электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. В первую очередь она связана с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезные действия.

Мощность тока связана сразу с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, затрачиваемую на перемещение 1 кулона. Сила тока (I) соответствует количеству кулонов, проходящих за 1 секунду. Таким образом, ток, умноженный на напряжение (I x U), соответствует полной работе, выполненной за 1 секунду. Полученное значение и будет мощностью электрического тока.

Приведенная формула мощности тока показывает, что мощность находится в одинаковой зависимости от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одно и то же значение этого параметра можно получить за счет большого тока и малого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на дальние расстояния от источника к потребителям. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих подстанциях.

Существует два основных вида электрической мощности – активная и реактивная. В первом случае происходит безвозвратное превращение мощности электрического тока в механическую, световую, тепловую и другие виды энергии. Для нее применяется единица измерения – ватт. 1Вт = 1В х 1А. На производстве и в быту используются более крупные значения – киловатты и мегаватты.

К реактивной мощности относится такая электрическая нагрузка, которая создается в устройствах за счет индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля. В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выраженное следующей формулой: Q = U х I х sin(угла). Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q является реактивной мощностью, измеряемой в Вар – вольт-ампер реактивный. Данные расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а формула, существующая для этого, позволяет быстро выполнить вычисления.

Обе мощности можно наглядно рассмотреть на простом примере. Какое-либо электротехническое устройство оборудовано нагревательными элементами – ТЭНами и электродвигателем. Для изготовления ТЭНов используется материал, обладающий высоким сопротивлением, поэтому при прохождении по нему тока, вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Данный пример очень точно характеризует активную электрическую мощность.

Что касается электродвигателя, то внутри него расположена медная обмотка, обладающая индуктивностью, которая, в свою очередь, обладает эффектом самоиндукции. Благодаря этому эффекту, происходит частичный возврат электричества обратно в сеть. Возвращаемая энергия характеризуется небольшим смещением в параметрах напряжения и тока, оказывая негативное влияние на электрическую сеть в виде дополнительных перегрузок.

Такие же свойства имеют и конденсаторы из-за своей электрической емкости, когда накопленный заряд отдается обратно. Здесь также смещаются значения тока и напряжения, только в противоположном направлении. Данная энергия индуктивности и емкости, со смещением по фазе относительно значений действующей электросети, как раз и есть реактивная электрическая мощность. Благодаря противоположному эффекту индуктивности и емкости в отношении сдвига фазы, становится возможным выполнить компенсацию реактивной мощности, повышая, тем самым, эффективность и качество электроснабжения.

По какой формуле вычисляется мощность электрического тока

Правильное и точное решение вопроса чему равна мощность электрического тока, играет решающую роль в деле обеспечения безопасной эксплуатации электропроводки, предупреждения возгораний из-за неправильно выбранного сечения проводов и кабелей. Мощность тока в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Для измерения силы тока существует прибор – амперметр. Однако не всегда возможно воспользоваться этим прибором, особенно когда проект здания еще только составляется, а электрической цепи просто не существует. Для таких случаев предусмотрена специальная методика проведения расчетов. Силу тока можно определить по формуле при наличии значений мощности, напряжения сети и характера нагрузки.

Существует формула мощности тока, применительно к постоянным значениям силы тока и напряжения: P = U x I. При наличии сдвига фаз между силой тока и напряжением, для расчетов используется уже другая формула: P = U x I х cos φ. Кроме того, мощность можно определить заранее путем суммирования мощности всех приборов, которые запланированы к вводу в эксплуатацию и подключению к сети. Эти данные имеются в технических паспортах и руководствах по эксплуатации устройств и оборудования.

Таким образом, формула определения мощности электрического тока позволяет вычислить силу тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ представляет собой коэффициент мощности. При наличии трехфазной электрической сети сила тока вычисляется по такой же формуле, только к ней добавляется фазный коэффициент 1,73: I = P/(1,73 х U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от характера планируемой нагрузки. Если предполагается использовать лишь лампы освещения или нагревательные приборы, то он будет составлять единицу.

При наличии реактивных составляющих в активных нагрузках, коэффициент мощности уже считается как 0,95. Данный фактор обязательно учитывается в зависимости от того, какой тип электропроводки используется. Если приборы и оборудование обладают достаточно высокой мощностью, то коэффициент составит 0,8. Это касается сварочных аппаратов, электродвигателей и других аналогичных устройств.

Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт. Однако с целью получения максимально точных результатов, необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами.

От чего зависит мощность тока

Мощность тока, различных приборов и оборудования зависит сразу от двух основных величин – силы тока и напряжения. Чем выше ток, тем больше значение мощности, соответственно, при повышении напряжения, мощность также возрастает. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока будет возрастать как произведение той и другой величины: N = I x U.

Очень часто возникает вопрос, в чем измеряется мощность тока? Основной единицей измерения этой величины является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт является мощностью устройства, потребляющего ток силой в 1 ампер, при напряжении 1 вольт. Подобной мощностью обладает, например, лампочка от обычного карманного фонарика.

Расчетное значение мощности позволяет точно определить расход электрической энергии. Для этого необходимо взять произведение мощности и времени. Сама формула выглядит так: W = IUt где W является расходом электроэнергии, произведение IU – мощностью, а t – количеством отработанного времени. Например, чем больше продолжается работа электрического двигателя, тем большая работа им совершается. Соответственно возрастает и потребление электроэнергии.

Формула электрической мощности

В чем измеряется мощность электрического тока

Источник

Что такое мощность электрического тока и как ее рассчитать

Мощность электрического тока является величиной, которая характеризует его свойства. Она определяется силой тока и напряжением. Единицей измерения является Ватт, в честь первооткрывателя этой величины. Обозначается она буквами Вт, в английском языке буквой W. В формулах эта характеристика имеет другое условное обозначение – латинская буква Р. Измеряется мощность тока ваттметром. Найти мощности нужно умножив силу тока на напряжение, то есть амперы на вольты получаем Ватты.

В статье будет рассказано подробно, о том, что такое мощность, как ее можно определить, от чего зависит и на что влияет. В качестве дополнения, материал содержит несколько видеоматериалов и один скачиваемый файл с подробным описанием этой характеристики.

Что такое мощность в электричестве

Механическая мощность как физическая величина равна отношению выполненной работы к некоторому промежутку времени. Поскольку понятие работы определяется количеством затраченной энергии, то и мощность допустимо представить как скорость преобразования энергий. Разобрав составляющие механической мощности, рассмотрим из чего складывается электрическая. Напряжение — выполняемая работа по перемещению одного кулона электрического заряда, а ток — количество проходящих кулонов за одну секунду. Произведение напряжения на ток показывает полный объем работы, выполненной за одну секунду.

Мощность электрического тока – количественная мера тока, характеризующая его энергетические свойства. Определяется основными параметрами – силой тока и напряжением. Измеряется мощность электрического тока прибором, который называется Ваттметр. Единица измерения — Ватт (Вт).

Проанализировав полученную формулу, можно заключить, что силовой показатель зависит одинаково от тока и напряжения. То есть, одно и тоже значение возможно получить при низком напряжении и большом тока, или при высоком напряжении и низком токе. Пользуясь зависимостью мощности от напряжения и силы тока, инженеры научились передавать электричество на большие расстояния путем преобразования энергии на понижающих и повышающих трансформаторных подстанциях.

Наука подразделяет электрическую мощность на:

  • активную. Подразумевает преобразование мощности в тепловую, механическую и другие виды энергии. Показатель выражают в Ваттах и вычисляют по формуле U*I;
  • реактивную. Эта величина характеризует электрические нагрузки, создаваемые в устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Показатель выражается как вольт-ампер реактивный и представляет собой произведение напряжения на силу тука и угол сдвига.

Для простоты понимания смысла активной и реактивной мощности, обратимся к нагревательному оборудованию, где электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Как измерить мощность

Знать силовые характеристики бытового оборудования необходимо всегда. Это требуется для расчета сечения проводки, учета расхода электроэнергии или электрификации дома. До начала монтажных работ такую информацию можно получить только путем сложения показателей мощности каждого отдельного устройства, добавив 10% запаса.

Определить потребляемую нагрузку дома поможет счетчик. Прибор показывает сколько киловатт было потрачено за один час работы оборудования. И для того чтобы убедиться в правильности показаний, владелец квартиры может проверить точность устройства с помощью электронных средств измерения. Сюда относится амперметр, вольтметр или мультиметр.

Мощность электрического тока расчет и формулы

Для вычисления мощности тока в ваттах, силу тока в амперах умножаем на напряжение в вольтах. Обозначить мощность электрического тока латинским символом P, то приведенное выше правило можно записать в виде математической формулы P = I × U (1).

Воспользуемся этой формулой на практике. Необходимо вычислить, какая мощность электрического тока требуется для накала нити лампы, если напряжение накала равно 4 в, а ток накала 75 мА. Р= 0,075 А × 4 В = 0,3 Вт Мощность электрического тока можно определить и другим способом. Например, нам известны сила тока и сопротивление цепи, а напряжение величина неизвестная, тогда мы воспользуемся соотношением из закона Ома: U=I × R Подставим правую часть формулы (1) IR вместо напряжения U. P = I× U = I×IR или Р = I2×R.

Рассмотрим пример расчета: какая мощность теряется в реостате сопротивлением в 5 Ом, если через него идет ток, силой 0,5 А. Пользуясь формулой (2), вычислим:. P= I2 × R = 0,52×5 =0,25×5 = 1,25 Вт. Кроме того, мощность электрического тока можно рассчитать если известны напряжение и сопротивление, а сила тока величина неизвестна.

Для этого вместо силы тока I в формулу подставляется отношение U/R и тогда формула приобретает следующий вид: Р = I × U=U2/R (3) Разберем очередной практический пример с использованием этой формулы, при 2,5 вольта падения напряжения на реостате сопротивлением в 5 Ом поглощаемая реостатом мощность будет определяться: Р = U2/R=(2,5)2/5=1,25 Вт; Выводы: Для нахождения мощности необходимо знать любые две из величин, из закона Ома. Мощность электрического тока равна работе тока, производимой в течение времени. P = A/t

Работа электрического тока

Проходя по цепи, ток совершает работу. Как например, водный поток направить течь, на лопасти генератора, то пон будет совершать работу, вращая лопасти. Так же и ток совершает работу, двигаясь по проводнику. И эта работа тем выше, чем больше величина сила тока и напряжения. Работа электрического тока, совершаемая на участке цепи, прямо пропорциональна силе тока, напряжению и времени действия тока. Работа электрического тока обозначается латинским символом A. Так как, произведение I×U есть мощность, то формулу работы электрического тока можно записать: A = P×t

Единицей измерения работы электрического тока, является ватт в секундах или в джоулях. Поэтому, если мы хотим вычислить, какую работу осуществил ток, идя по цепи в течение временного интервала, мы должны умножить мощность на время Рассмотрим практический пример, через реостат с сопротивлением 5 Ом идет ток силой 0,5 А. Нужно вычислить, какую работу совершит ток в течение четырех часов. Работа в течение одной секунды будет: P=I2R = 0,52×5= 0,25×5 =1,25 Вт,

Тогда за 4 часа t=14400 секунд. Следовательно: А = Р×t= 1,25×14 400= 18 000 вт-сек. Ватт-секунда или один джоуль считаетсяя слишком малой велечиной для измерения работы. Поэтому на практике применяют единицу, называемую ватт-час (втч). Один ватт-час это эквивалентно 3 600 Дж. В электротехнике используются и еще большие единицы, гектоваттчас (гвтч) и киловаттчас (квтч): 1 квтч =10 гвтч =1000 втч = 3600000 Дж, 1 гвтч =100 втч = 360 000 Дж, 1 втч = 3 600 Дж.

Как рассчитать сопротивление и мощность

Допустим, требуется подобрать токоограничивающий резистор для блока питания схемы освещения. Нам известно напряжение питания бортовой сети «U», равное 24 вольта и ток потребления «I» в 0,5 ампера, который нельзя превышать. По выражению (9) закона Ома вычислим сопротивление «R». R=24/0,5=48 Ом. На первый взгляд номинал резистора определен. Однако, этого недостаточно. Для надежной работы семы требуется выполнить расчет мощности по току потребления.

Согласно действию закона Джоуля — Ленца активная мощность «Р» прямо пропорционально зависит от тока «I», проходящего через проводник, и приложенного напряжения «U». Эта взаимосвязь описана формулой Р=24х0,5=12 Вт.

Проведенный расчет мощности резистора по току его потребления показывает, что в выбираемой схеме надо использовать сопротивление величиной 48 Ом и 12 Вт. Резистор меньшей мощности не выдержит приложенных нагрузок, будет греться и со временем сгорит. Этим примером показана зависимость того, как на мощность потребителя влияют ток нагрузки и напряжение в сети.

Мощность тока

Разобравшись с понятием механической мощности, перейдём к рассмотрению электрической мощности (мощность электрического тока). Как Вы должны знать U — это работа, выполняемая при перемещении одного кулона, а ток I — количество кулонов, проходящих за 1 сек. Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть электрическую мощность или мощность электрического тока.

Активная электрическая мощность (это мощность, которая безвозвратно преобразуется в другие виды энергии — тепловую, световую, механическую и т.д.) имеет свою единицу измерения — Вт (Ватт). Она равна произведению 1 вольта на 1 ампер. В быту и на производстве мощность удобней измерять в кВт (киловаттах, 1 кВт = 1000 Вт). На электростанциях уже используются более крупные единицы — мВт (мегаватты, 1 мВт = 1000 кВт = 1 000 000 Вт).

Реактивная электрическая мощность — это величина, которая характеризует такой вид электрической нагрузки, что создаются в устройствах (электрооборудовании) колебаниями энергии (индуктивного и емкостного характера) электромагнитного поля. Для обычного переменного тока она равна произведению рабочего тока I и падению напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q = U*I*sin(угла). Реактивная мощность имеет свою единицу измерения под названием ВАр (вольт-ампер реактивный). Обозначается буквой «Q».

Простым языком активную и реактивную электрическую мощность на примере можно выразить так: у нас имеется электротехническое устройство, которое имеет нагревательные тэны и электродвигатель. Тэны, как правило, сделаны из материала с высоким сопротивлением. При прохождении электрического тока по спирали тэна, электрическая энергия полностью преобразуется в тепло. Такой пример характерен активной электрической мощности.

Электродвигатель этого устройства внутри имеет медную обмотку. Она представляет собой индуктивность. А как мы знаем, индуктивность обладает эффектом самоиндукции, а это способствует частичному возврату электроэнергии обратно в сеть. Эта энергия имеет некоторое смещение в значениях тока и напряжения, что вызывает негативное влияние на электросеть (дополнительно перегружая её).

Похожими способностями обладает и ёмкость (конденсаторы). Она способна накапливать заряд и отдавать его обратно. Разница ёмкости от индуктивности заключается в противоположном смещении значений тока и напряжения относительно друг друга. Такая энергия ёмкости и индуктивности (смещённая по фазе относительно значения питающей электросети) и будет, по сути, являться реактивной электрической мощностью.

Более подробно о свойствах реактивной мощности мы поговорим в соответствующей статье, а в завершении этой темы хотелось сказать о взаимном влиянии индуктивности и ёмкости. Поскольку и индуктивность, и ёмкость обладают способностью к сдвигу фазы, но при этом каждая из них делает это с противоположным эффектом, то такое свойство используют для компенсации реактивной мощности (повышение эффективности электроснабжения). На этом и завершу тему, электрическая мощность, мощность электрического тока.

Источник

формула формула мощности электрического тока

Электрический ток является физическим процессом. Если говорить упрощенно, то это упорядоченное движение заряженных частиц. Его протекание можно измерить и соответственно выразить в символьном и цифровом виде. Формула электрического тока, представляет собой выражение качественных и количественных параметров через сопротивление проводника, напряжение или разность потенциалов, а также через его силу. Так как любое перемещение чего-либо, подразумевает под собой совершение работы, то дополнительно можно вести разговор об электричестве используя формулу мощности электрического тока.

Основные понятия и формулы характеризующие электрический ток

Количественным параметром электрического тока является его сила, представляющая собой скалярную величину и выражающуюся в отношении заряда (принято обозначать буквой q) к периоду времени (t), за которое он пересекает сечение проводника. Следовательно, формула электрического тока, а если говорить правильно его сила, будет выглядеть следующим образом — 

I=q/t. Измеряется данный параметр в амперах. Так как скалярные величины являются действительными числами и определяются только значением, сила тока не может иметь отрицательный знак. С учетом того, что величина заряда не является постоянным параметром для разных электрических цепей, было введено понятие – плотность электрического тока (j), формула которой выглядят так – j=I/S, где S – площадь, пересекаемая зарядами. Следовательно, при увеличении силы тока и уменьшении поперечного сечения проводника плотность тока возрастает и наоборот. Как отмечалось выше, важными параметрами электричества, вернее электрической цепи являются напряжение в ней и сопротивление проводящих ток элементов.

Формула выражения силы электрического тока через сопротивление и напряжение

В отличие от фундаментальных исследований, в основе которых лежат теоретические выкладки данная зависимость была выведена практическим путем. Автором открытия является физик Ом, в честь которого закон и получил свое имя. По результатам своих опытов и экспериментов Ом пришел к выводу что сила тока (I) напрямую зависит от величины напряжения (U)и имеет обратную зависимость от сопротивления (R) элементов и деталей, включенных в электрическую цепь. Эту связь можно представить в виде – I=U/R. Путем несложных преобразований, формулы сопротивления и напряжения, выраженные через силу тока, будут выглядеть следующим образом – 

R=U/I и U=IxR, соответственно.


Формула силы электрического тока

Сопротивление электрического тока: формула
Формула напряжения электрического тока

Работа и мощность электрического тока

Формула мощности (Р) электрического тока напрямую зависит от его работы (А). Под работой тока подразумевается преобразование электрической энергии в механический, тепловой, световой или иной ее вид. Величина данного процесса напрямую зависит от времени его протекания, силы тока и напряжения в сети. Это можно выразить следующей формулой – А=IxUxt

. Произведение (IxU) является ничем иным как мощностью. Следовательно, чем выше напряжение или сила тока в сети, тем большую мощность имеет электрический ток и большую работу он может совершить за единицу времени. Формула мощности электрического тока имеет следующий вид – Р=А/t или Р=IxU.


Работа электрического тока формула
Формула мощности электрического тока

Поэтому, если необходимо вычислить, какую работу производит ток, протекая по цепи в течение определенного времени, необходимо умножить мощность на временной промежуток, выраженный в секундах. Рассмотрим применение формул расчета работы и мощности электрического тока на примере электрического двигателя, подключенного к сети 220 В, а сила тока, измеренная амперметром для этого участка, составила 10А.

Р (мощность двигателя) = 10А (сила тока) х 220В (напряжение в сети) = 2200 Вт = 2,2 кВт.

Зная данный показатель, а также реальное или предполагаемое время функционирования электродвигателя можно определить какую работу он совершит за этот отрезок времени или другим словами сколько будет потрачено электроэнергии. Если двигатель был включен, например, 1 час, то можно найти искомое значение.

А (работа, совершенная двигателем) = 2,2 кВт (мощность) х 1 (время работы в часах) = 2,2 кВт ч. Именно этот показатель будет отражен на приборе учета расхода электроэнергии.

Исходя из того, что электрический ток является физическим процессом, то какой-либо его неизвестный параметр можно определить, зная его остальные характеристики. Приведем наиболее распространенные формулы для определения характеристик электрической цепи применяемые в электротехнике.

Напряжение или разность потенциалов
  • U = RxI
  • U = P/I
  • U = (P*R)1/2
Сила электрического тока
Сопротивление
  • R = U / I
  • R = U2/ P
  • R = P / I2
Мощность

В заключение отметим, что приведенная информация справедлива для цепей с постоянным электрическим током. Формулы, применяемые для расчета характеристик переменного тока, будут отличаться за счет введения дополнительных переменных и характеристик свойственных данному типу электричества.

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

Код и классификация направлений подготовки Код группы образовательной программы Наименование групп образовательных программ Количество мест
8D01 Педагогические науки   
8D011 Педагогика и психология D001 Педагогика и психология 45
8D012 Педагогика дошкольного воспитания и обучения D002 Дошкольное обучение и воспитание 5
8D013 Подготовка педагогов без предметной специализации D003 Подготовка педагогов без предметной специализации 22
8D014 Подготовка педагогов с предметной специализацией общего развития D005
Подготовка педагогов физической культуры
7
8D015 Подготовка педагогов по естественнонаучным предметам D010 Подготовка педагогов математики 30
D011 Подготовка педагогов физики (казахский, русский, английский языки) 23
D012 Подготовка педагогов информатики (казахский, русский, английский языки) 35
D013 Подготовка педагогов химии (казахский, русский, английский языки) 22
D014 Подготовка педагогов биологии (казахский, русский, английский языки) 18
D015 Подготовка педагогов географии 18
8D016 Подготовка педагогов по гуманитарным предметам D016 Подготовка педагогов истории 17
8D017 Подготовка педагогов по языкам и литературе D017 Подготовка педагогов казахского языка и литературы 37
D018 Подготовка педагогов русского языка и литературы 24
D019
Подготовка педагогов иностранного языка 37
8D018 Подготовка специалистов по социальной педагогике и самопознанию D020 Подготовка кадров по социальной педагогике и самопознанию 10
8D019 Cпециальная педагогика D021 Cпециальная педагогика 20
    Всего 370
8D02 Искусство и гуманитарные науки   
8D022 Гуманитарные науки D050 Философия и этика 20
D051 Религия и теология 11
D052 Исламоведение 6
D053 История и археология 33
D054 Тюркология 7
D055 Востоковедение 10
8D023 Языки и литература D056 Переводческое дело, синхронный перевод 16
D057 Лингвистика 15
D058 Литература 26
D059 Иностранная филология 19
D060 Филология 42
    Всего 205
8D03 Социальные науки, журналистика и информация   
8D031 Социальные науки D061 Социология 20
D062 Культурология 12
D063 Политология и конфликтология 25
D064 Международные отношения 13
D065 Регионоведение 16
D066 Психология 17
8D032 Журналистика и информация D067 Журналистика и репортерское дело 12
D069 Библиотечное дело, обработка информации и архивное дело 3
    Всего 118
8D04 Бизнес, управление и право   
8D041 Бизнес и управление D070 Экономика 39
D071 Государственное и местное управление 28
D072 Менеджмент и управление 12
D073 Аудит и налогообложение 8
D074 Финансы, банковское и страховое дело 21
D075 Маркетинг и реклама 7
8D042 Право D078 Право 30
    Всего 145
8D05 Естественные науки, математика и статистика      
8D051 Биологические и смежные науки D080 Биология 40
D081 Генетика 4
D082 Биотехнология 19
D083 Геоботаника 10
8D052 Окружающая среда D084 География 10
D085 Гидрология 8
D086 Метеорология 5
D087 Технология охраны окружающей среды 15
D088 Гидрогеология и инженерная геология 7
8D053 Физические и химические науки D089 Химия 50
D090 Физика 70
8D054 Математика и статистика D092 Математика и статистика 50
D093 Механика 4
    Всего 292
8D06 Информационно-коммуникационные технологии   
8D061 Информационно-коммуникационные технологии D094 Информационные технологии 80
8D062 Телекоммуникации D096 Коммуникации и коммуникационные технологии 14
8D063 Информационная безопасность D095 Информационная безопасность 26
    Всего 120
8D07 Инженерные, обрабатывающие и строительные отрасли   
8D071 Инженерия и инженерное дело D097 Химическая инженерия и процессы 46
D098 Теплоэнергетика 22
D099 Энергетика и электротехника 28
D100 Автоматизация и управление 32
D101 Материаловедение и технология новых материалов 10
D102 Робототехника и мехатроника 13
D103 Механика и металлообработка 35
D104 Транспорт, транспортная техника и технологии 18
D105 Авиационная техника и технологии 3
D107 Космическая инженерия 6
D108 Наноматериалы и нанотехнологии 21
D109 Нефтяная и рудная геофизика 6
8D072 Производственные и обрабатывающие отрасли D111 Производство продуктов питания 20
D114 Текстиль: одежда, обувь и кожаные изделия 9
D115 Нефтяная инженерия 15
D116 Горная инженерия 19
D117 Металлургическая инженерия 20
D119 Технология фармацевтического производства 13
D121 Геология 24
8D073 Архитектура и строительство D122 Архитектура 15
D123 Геодезия 16
D124 Строительство 12
D125 Производство строительных материалов, изделий и конструкций 13
D128 Землеустройство 14
8D074 Водное хозяйство D129 Гидротехническое строительство 5
8D075 Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) D130 Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) 11
    Всего 446
8D08 Сельское хозяйство и биоресурсы   
8D081 Агрономия D131 Растениеводство 22
8D082 Животноводство D132 Животноводство 12
8D083 Лесное хозяйство D133 Лесное хозяйство 6
8D084 Рыбное хозяйство D134 Рыбное хозяйство 4
8D087 Агроинженерия D135 Энергообеспечение сельского хозяйства 5
D136 Автотранспортные средства 3
8D086 Водные ресурсы и водопользование D137 Водные ресурсы и водопользования 11
    Всего 63
8D09 Ветеринария   
8D091 Ветеринария D138 Ветеринария 21
    Всего 21
8D11 Услуги   
8D111 Сфера обслуживания D143 Туризм 11
8D112 Гигиена и охрана труда на производстве D146 Санитарно-профилактические мероприятия 5
8D113 Транспортные услуги D147 Транспортные услуги 5
D148 Логистика (по отраслям) 4
8D114 Социальное обеспечение D142 Социальная работа 10
    Всего 35
    Итого 1815
    АОО «Назарбаев Университет» 65
    Стипендиальная программа на обучение иностранных граждан, в том числе лиц казахской национальности, не являющихся гражданами Республики Казахстан 10
    Всего 1890

Физика 8 класс. Работа и мощность электрического тока :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику.

Зная две формулы:
I = q/t ….. и ….. U = A/q
можно вывести формулу для расчета работы электрического тока:

Работа электрического тока равна произведению силы тока на напряжение
и на время протекания тока в цепи.

Единица измерения работы электрического тока в системе СИ:
[ A ] = 1 Дж = 1A. B . c


НАУЧИСЬ, ПРИГОДИТСЯ !

При расчетах работы электрического тока часто применяется
внесистемная кратная единица работы электрического тока:
1 кВт.ч (киловатт-час).

1 кВт.ч = ………..Вт.с = 3 600 000 Дж

В каждой квартире для учета израсходованной электроэнергии устанавливаются специальные
приборы-счетчики электроэнергии, которые показывают работу электрического тока,
совершенную за какой-то отрезок времени при включении различных бытовых электроприборов.
Эти счетчики показывают работу электрического тока ( расход электроэнергии) в «кВт.ч».

Необходимо научиться рассчитывать стоимость израсходованной электроэнергии!
Внимательно разбираемся в решении задачи на странице 122 учебника (параграф 52) !

МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени
и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена.

(мощность в механике принято обозначать буквой N, в электротехнике — буквой Р)
так как А = IUt, то мощность электрического тока равна:

или


Единица мощности электрического тока в системе СИ:

[ P ] = 1 Вт (ватт) = 1 А . B

КНИЖНАЯ ПОЛКА

 

ВАУ, ИНТЕРЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ !

 

Устали? — Отдыхаем!

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца – FIZI4KA

1. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу, и электрическая энергия превращается в другие виды энергии: во внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля и пр.

Как было показано, напряжение ​\( (U) \)​ на участке цепи равно отношению работы ​\( (F) \)​, совершаемой при перемещении электрического заряда ​\( (q) \)​ на этом участке, к заряду: ​\( U=A/q \)​. Отсюда ​\( A=qU \)​. Поскольку заряд равен произведению силы тока ​\( (I) \)​ и времени ​\( (t) \)​ ​\( q=It \)​, то ​\( A=IUt \)​, т.е. работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.

Единицей работы является джоуль (1 Дж). Эту единицу можно выразить через электрические единицы:

​\( [A] \)​= 1 Дж = 1 В · 1 А · 1 с

Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы, однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии.2Rt \)​.

Количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока но проводнику, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

Этот закон называют законом Джоуля-Ленца.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Силу тока в проводнике увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в нём за единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

2. Длину спирали электроплитки уменьшили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в спирали за единицу времени, при неизменном напряжении сети?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

3. Сопротивления резистор ​\( R_1 \)​ в четыре раза меньше сопротивления резистора ​\( R_2 \)​. Работа тока в резисторе 2

1) в 4 раза больше, чем в резисторе 1
2) в 16 раз больше, чем в резисторе 1
3) в 4 раза меньше, чем в резисторе 1
4) в 16 раз меньше, чем в резисторе 1

4. Сопротивление резистора ​\( R_1 \)​ в 3 раза больше сопротивления резистора ​\( R_2 \)​. Количество теплоты, которое выделится в резисторе 1

1) в 3 раза больше, чем в резисторе 2
2) в 9 раз больше, чем в резисторе 2
3) в 3 раза меньше, чем в резисторе 2
4) в 9 раз меньше, чем в резисторе 2

5. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединенных последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

1) проволоку заменить на более тонкую железную
2) уменьшить длину проволоки
3) поменять местами проволоку и лампочку
4) железную проволоку заменить на нихромовую

6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения напряжения на концах двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ​\( A_1 \)​ и ​\( A_2 \)​ в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​\( A_1=A_2 \)​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

7. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока \( A_1 \)​ и ​\( A_2 \) в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​\( A_1=A_2 \)​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

8. Если в люстре для освещения помещения использовать лампы мощностью 60 и 100 Вт, то

А. Большая сила тока будет в лампе мощностью 100 Вт.
Б. Большее сопротивление имеет лампа мощностью 60 Вт.

Верным(-и) является(-ются) утверждение(-я)

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

9. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

1) 36 А
2) 6 А
3) 2,16 А
4) 1,5 А

10. Электрическая плитка при силе тока 5 А потребляет 1000 кДж энергии. Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если её сопротивление 20 Ом?

1) 10000 с
2) 2000 с
3) 10 с
4) 2 с

11. Никелиновую спираль электроплитки заменили на нихромовую такой же длины и площади поперечного сечения. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при включении плитки в электрическую сеть. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) электрическое сопротивление спирали
Б) сила электрического тока в спирали
B) мощность электрического тока, потребляемая плиткой

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

12. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) работа тока
Б) сила тока
B) мощность тока

ФОРМУЛЫ
1) ​\( \frac{q}{t} \)​
2) ​\( qU \)​
3) \( \frac{RS}{L} \)​
4) ​\( UI \)​
5) \( \frac{U}{I} \)​

Часть 2

13. Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?

Ответы

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

3.1 (62.7%) 89 votes

Формула для нахождения мощности — Морской флот

Прежде чем рассматривать электрическую мощность, следует определиться, что же представляет собой мощность вообще, как физическое понятие. Обычно, говоря об этой величине, подразумевается определенная внутренняя энергия или сила, которой обладает какой-либо объект. Это может быть мощность устройства, например, двигателя или действия (взрыв). Ее не следует путать с силой, поскольку это различные понятия, хотя и находящиеся в определенной зависимости между собой. Любые физические действия совершаются под влиянием силы. С ее помощью проделывается определенный путь, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа А, проделанная в течение определенного времени t, составит значение мощности, выраженное формулой: N = A/t (Вт = Дж/с).

Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии той или иной системы. Одним из таких преобразований является мощность электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. В первую очередь она связана с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезные действия.

Что такое мощность электрического тока

Мощность тока связана сразу с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, затрачиваемую на перемещение 1 кулона. Сила тока (I) соответствует количеству кулонов, проходящих за 1 секунду. Таким образом, ток, умноженный на напряжение (I x U), соответствует полной работе, выполненной за 1 секунду. Полученное значение и будет мощностью электрического тока.

Приведенная формула мощности тока показывает, что мощность находится в одинаковой зависимости от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одно и то же значение этого параметра можно получить за счет большого тока и малого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на дальние расстояния от источника к потребителям. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих подстанциях.

Существует два основных вида электрической мощности – активная и реактивная. В первом случае происходит безвозвратное превращение мощности электрического тока в механическую, световую, тепловую и другие виды энергии. Для нее применяется единица измерения – ватт. 1Вт = 1В х 1А. На производстве и в быту используются более крупные значения – киловатты и мегаватты.

К реактивной мощности относится такая электрическая нагрузка, которая создается в устройствах за счет индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля. В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выраженное следующей формулой: Q = U х I х sin(угла). Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q является реактивной мощностью, измеряемой в Вар – вольт-ампер реактивный. Данные расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а формула, существующая для этого, позволяет быстро выполнить вычисления.

Обе мощности можно наглядно рассмотреть на простом примере. Какое-либо электротехническое устройство оборудовано нагревательными элементами – ТЭНами и электродвигателем. Для изготовления ТЭНов используется материал, обладающий высоким сопротивлением, поэтому при прохождении по нему тока, вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Данный пример очень точно характеризует активную электрическую мощность.

Что касается электродвигателя, то внутри него расположена медная обмотка, обладающая индуктивностью, которая, в свою очередь, обладает эффектом самоиндукции. Благодаря этому эффекту, происходит частичный возврат электричества обратно в сеть. Возвращаемая энергия характеризуется небольшим смещением в параметрах напряжения и тока, оказывая негативное влияние на электрическую сеть в виде дополнительных перегрузок.

Такие же свойства имеют и конденсаторы из-за своей электрической емкости, когда накопленный заряд отдается обратно. Здесь также смещаются значения тока и напряжения, только в противоположном направлении. Данная энергия индуктивности и емкости, со смещением по фазе относительно значений действующей электросети, как раз и есть реактивная электрическая мощность. Благодаря противоположному эффекту индуктивности и емкости в отношении сдвига фазы, становится возможным выполнить компенсацию реактивной мощности, повышая, тем самым, эффективность и качество электроснабжения.

По какой формуле вычисляется мощность электрического тока

Правильное и точное решение вопроса чему равна мощность электрического тока, играет решающую роль в деле обеспечения безопасной эксплуатации электропроводки, предупреждения возгораний из-за неправильно выбранного сечения проводов и кабелей. Мощность тока в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Для измерения силы тока существует прибор – амперметр. Однако не всегда возможно воспользоваться этим прибором, особенно когда проект здания еще только составляется, а электрической цепи просто не существует. Для таких случаев предусмотрена специальная методика проведения расчетов. Силу тока можно определить по формуле при наличии значений мощности, напряжения сети и характера нагрузки.

Существует формула мощности тока, применительно к постоянным значениям силы тока и напряжения: P = U x I. При наличии сдвига фаз между силой тока и напряжением, для расчетов используется уже другая формула: P = U x I х cos φ. Кроме того, мощность можно определить заранее путем суммирования мощности всех приборов, которые запланированы к вводу в эксплуатацию и подключению к сети. Эти данные имеются в технических паспортах и руководствах по эксплуатации устройств и оборудования.

Таким образом, формула определения мощности электрического тока позволяет вычислить силу тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ представляет собой коэффициент мощности. При наличии трехфазной электрической сети сила тока вычисляется по такой же формуле, только к ней добавляется фазный коэффициент 1,73: I = P/(1,73 х U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от характера планируемой нагрузки. Если предполагается использовать лишь лампы освещения или нагревательные приборы, то он будет составлять единицу.

При наличии реактивных составляющих в активных нагрузках, коэффициент мощности уже считается как 0,95. Данный фактор обязательно учитывается в зависимости от того, какой тип электропроводки используется. Если приборы и оборудование обладают достаточно высокой мощностью, то коэффициент составит 0,8. Это касается сварочных аппаратов, электродвигателей и других аналогичных устройств.

Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт. Однако с целью получения максимально точных результатов, необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами.

От чего зависит мощность тока

Мощность тока, различных приборов и оборудования зависит сразу от двух основных величин – силы тока и напряжения. Чем выше ток, тем больше значение мощности, соответственно, при повышении напряжения, мощность также возрастает. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока будет возрастать как произведение той и другой величины: N = I x U.

Очень часто возникает вопрос, в чем измеряется мощность тока? Основной единицей измерения этой величины является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт является мощностью устройства, потребляющего ток силой в 1 ампер, при напряжении 1 вольт. Подобной мощностью обладает, например, лампочка от обычного карманного фонарика.

Расчетное значение мощности позволяет точно определить расход электрической энергии. Для этого необходимо взять произведение мощности и времени. Сама формула выглядит так: W = IUt где W является расходом электроэнергии, произведение IU – мощностью, а t – количеством отработанного времени. Например, чем больше продолжается работа электрического двигателя, тем большая работа им совершается. Соответственно возрастает и потребление электроэнергии.

Мощность электрического тока — это отношение произведенной им работы ко времени в течение которого совершена работа.

Мощность электрического тока через напряжение и ток

Мощность электрического тока — это отношение произведенной им работы ко времени в течение которого совершена работа.

Мощность является физической величиной, равной, как правило, скоростью изменения энергии целой системы. Если говорить более конкретно о том, чему равна мощность, то можно сказать, что она напрямую зависит от соотношения выполненной за определенный срок времени работы и размера этого самого промежутка времени. Существует понятие средней и мгновенной мощности. То есть, если речь идет о мощности системы в некотором промежутке времени, то это – средняя мощность. Если же рассматривается мощность на данный момент, то это – мгновенная мощность. Отсюда получаем следующую формулу:

N (мощность) = Е (энергия)/ t (время)

Следовательно, интеграл, полученный из показателей мгновенной мощности за отдельный срок времени равен полному объему использованной в течение данного периода времени энергии.

В качестве единицы измерения данной величины принято использовать ватт. Учитывая предыдущую формулу можно сказать, что 1 Ватт = 1 Дж / 1 с. Еще одной популярной единицей для измерения величины мощности считается лошадиная сила.

Что такое мощность в механике?

Сила, действующая на тело, находящееся в движении, выполняет работу. В таком случае, мощность определяется скалярным произведением вектора силы и вектора скорости, с которой система движется в пространстве. То есть:

В данной формуле F – это сила, v – это скорость, a – это угол связывающий вектор скорости и вектор силы.

Если речь идет о вращательном движении тела, то уместна следующая формула:

N = M * w = (2П * М * n) / 60

В данной формуле M – это момент силы, w – это угловая скорость, П – это число Пи, а n – это количество оборотов в установленную единицу времени (в минуту).

От чего зависит мощность электрической энергии?

Термин электрической мощности характеризует скорость изменения или передачи электрической энергии. Изучая сеть переменного тока, кроме понятия «мгновенная мощность», которое соответствует традиционно физическому определению, принято использовать и активную мощность. Активная мощность равна среднему показателю мгновенной мощности за период времени, показателю, которым определяется реактивная мощность, соответствующая энергии, перемещающейся между источником и потребителем без диссипации и полному значению мощности, которое определяется произведением активного значения тока и напряжения, не учитывая сдвиг фаз.

Мощность – физическая величина, равная отношению проделанной работы к определенному промежутку времени.

Существует понятие средней мощности за определенный промежуток времени Δt . Средняя мощность высчитывается по этой формуле: N = ΔA / Δt , мгновенная мощность по следующей формуле: N = dA / dt . Эти формулы имеют довольно обобщенный вид, так как понятие мощности присутствует в нескольких ветках физики – механике и электрофизике. Хотя основные принципы расчета мощности остаются приблизительно такими же, как и в общей формуле.

Измеряется мощность в ваттах. Ватт – единица измерения мощности, равная джоулю, деленному на секунду. Кроме ватта, существуют и другие единицы измерения мощности: лошадиная сила, эрг в секунду, масса-сила-метр в секунду.

  • Одна метрическая лошадиная сила равна 735 ваттам, английская – 745 ватт.
  • Эрг – очень малая единица измерения, один эрг равен десять в минус седьмой степени ватт.
  • Один масса-сила-метр в секунду равен 9,81 ваттам.

Измерительные приборы

В основном измерительные приборы для измерения мощности используются в электрофизике, так как в механике, зная определенный набор параметров (скорость и силу), можно самостоятельно высчитать мощность. Но таким же способом и в электрофизике можно высчитывать мощность по параметрам, а на самом деле, в повседневной жизни мы просто не используем измерительных приборов для фиксации механической мощности. Так как чаще всего эти параметры для определенных механизмов и так обозначают. Что касаемо электроники, основным прибором является ваттметр, используемый в быту в устройстве обычного электросчетчика.

Ваттметры можно разделить на несколько видов по частотам:

Ваттметры могут быть как аналоговыми, так и цифровыми. Низкочастотные (НЧ) имеют в своем составе две катушки индуктивности, бывают как цифровыми, так и аналоговыми, применяются в промышленности и быту в составе обычных электросчетчиков. Ваттметры радиочастотные делятся на две группы: поглощаемой мощности и проходящей. Разница состоит в способе подключения ваттметра в сеть, проходящие подключают параллельно сети, поглощаемые в конце сети, как дополнительную нагрузку. Оптические ваттметры служат для определения мощности световых потоков и лазерных лучей. Применяются в основном на каких-либо производствах и в лабораториях.

Мощность в механике

Мощность в механике напрямую зависит от силы и работы, которую эта сила выполняет. Работа же является величиной, характеризующей силу, приложенную к какому-либо телу, под действием которой тело проходит определенное расстояние. Мощность высчитывается по скалярному произведению вектора скорости на вектор силы: P = F * v = F * v * cos a (сила, умноженная на вектор скорости и на угол между вектором силы и скорости (косинус альфа)).

Так же можно посчитать мощность вращательного движения тела. P = M * w = π * M * n / 30 . Мощность равна (М) моменту силы, умноженному на (w) угловую скорость или пи (п), умноженному на момент силы (М) и (n) частоту вращения, деленных на 30.

Мощность в электрофизике

В электрофизике мощность характеризует скорость передачи или превращения электроэнергии. Различают такие виды мощности:

  • Мгновенная электрическая мощность. Так как мощность – это работа, проделанная за определенное время, а заряд движется по определенному участку проводника, имеем формулу: P(a-b) = A / Δt . А-В характеризует участок, через который проходит заряд.2 / R .

  • Мощность переменного тока не поддается исчислению по формуле постоянного тока. В переменном токе выделяют три вида мощности:
  • Активная мощность (Р), которая равна P = U * I * cos f. Где U и I действующие параметры тока, а f (фи) угол сдвига между фазами. Данная формула приведена как пример для однофазного синусоидального тока.
  • Реактивная мощность (Q) характеризует нагрузки, создаваемые в устройствах колебаниями электрического однофазного синусоидального переменного тока. Q = U * I * sin f. Единица измерения – вольт-ампер реактивный (вар).
  • Полная мощность (S) равна корню квадратов активной и реактивной мощности. Измеряется в вольт-амперах.
  • Неактивная мощность – характеристика пассивной мощности присутствующей в цепях с переменным синусоидальным током. Равна квадратному корню суммы квадратов реактивной мощности и мощности гармоник. При отсутствии мощности высших гармоник равна модулю реактивной мощности.

Для того, чтобы перетащить 10 мешков картошки с огорода, расположенного в паре километров от дома, вам потребуется целый день носиться с ведром туда-обратно. Если вы возьмете тележку, рассчитанную на один мешок, то справитесь за два-три часа.

Ну а если закинуть все мешки в телегу, запряженную лошадью, то через полчаса ваш урожай благополучно перекочует в ваш погреб. В чем разница? Разница в быстроте выполнения работы. Быстроту совершения механической работы характеризуют физической величиной, изучаемой в курсе физики седьмого класса. Называется эта величина мощностью. Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени. То есть, чтобы найти мощность, надо совершенную работу разделить на затраченное время.

Формула расчета мощности

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.

Применение мощности в физике

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.

Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы . Работой, совершаемой постоянной силой F , называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы F и перемещения S :

Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α

Задачи на работу и мощность электрического тока с решением

В сегодняшней статье мы займемся решением задач на тему «Работа и мощность постоянного тока». Вдруг кому-нибудь пригодится.

Кстати, много полезной информации для студентов, а также приятные скидки, вы найдете на нашем телеграм-канале. Подписывайтесь!

Работа и мощность тока: задачи с решением

Перед непосредственным решением задач на работу и мощность электрического тока повторите теорию, ознакомьтесь с общей памяткой по решению задач. Также мы собрали для вас вместе более 40 формул по физике, держите их под рукой.

Задача №1. Мощность электрического тока

Условие

Сопротивление нити накала электрической лампы составляет 400 Ом, а напряжение на нити равно 100 В. Какова мощность тока в лампе?

Решение

По определению, мощность тока на участке цепи равна работе, деленной на время, за которое она была совершена:

Подставим значения, и найдем мощность:

Ответ: 25 Вт.

Задача №2. Расчет мощности электрического тока

Условие

Два резистора соединены параллельно и последовательно. В каком из двух резисторов мощность тока больше (и во сколько раз) соответственно при параллельном и последовательном соединении?

Решение

1) При последовательном соединении сила тока в каждом резисторе одинакова, а мощность тока напрямую зависит от сопротивления резисторов:

Мощность тока во втором резисторе больше в 10 раз.

2) При параллельном соединении на резисторах будет разная сила тока, но одинаковое напряжение. Для мощности тока целесообразно использовать формулу:

Мощность тока в первом резисторе больше в 10 раз.

Ответ: В 10 раз больше во втором резисторе; в 10 раз больше в первом резисторе.

Задача №3. Работа электрического тока

Условие

Какова работа электрического тока в паяльнике, если сила тока в цепи равна 3 А, а сопротивление паяльника – 40 Ом? Время работы паяльника – 30 минут. Какое количество теплоты выделится в паяльнике за это время?

Решение

По закону Джоуля-Ленца, работа тока на наподвижном проводнике с сопротивлением R, преобразуется в тепло.

Вычислим работу:

При вычислениях не забывайте переводит все величины в систему СИ.

Работа тока равна выделившемуся количеству теплоты.

Ответ: 648 кДж.

Задача №4.  Расчет работы электрического тока

Условие

Какую работу ток совершает в электродвигателе за 20 минут, если сила тока в цепи равна 0,2 А, а напряжение составляет 12 В.

Решение

Применим формулу для работы тока:

Ответ: 2880 Дж.

Напоследок мы приберегли для вас задачу посложнее.

Задача №5 на закон Джоуля-Ленца

Условие

Сила тока в проводнике сопротивлением R=20 Ом нарастает в течение времени Δt=2 с по линейному закону от I0=0 до Imax=6 А. Определить количество теплоты Q1, выделившееся в этом проводнике за первую секунду, и Q2 — за вторую, а также найти отношение этих количеств теплоты Q2/Q1. 

Решение

Закон Джоуля – Ленца применим в случае постоянного тока (I =const). Если же сила тока в проводнике изменяется, то указанный закон справедлив для бесконечно малого промежутка времени и записывается в виде:

Здесь сила тока I является некоторой функцией времени. В нашем случае I=kt, где k — коэффициент пропорциональности, равный отношению приращений силы тока к интервалу времени, за который произошло это приращение:

С учетом этого, формула для количества теплоты примет вид:

Для определения количества теплоты, выделившегося за конечный промежуток времени, выражение для бесконечно малого количества теплоты следует проинтегрировать в пределах от t1 до t2: 

При определении количества теплоты, выделившегося за первую секунду, пределы интегрирования t1 =О, t2= 1 с и, следовательно, Q1=60 Дж, а за вторую секунду — пределы интегрирования t1= 1 с, t2=2 с и тогда Q2=420 Дж.

Кстати, читайте в нашем блоге о том, как считать интегралы.

За вторую секунду выделится теплоты в 7 раз больше, чем за первую секунду.

Ответ: 60 Дж; 420 Дж; в 7 раз больше.

Вопросы на работу и мощность электрического тока

Вопрос 1. Что такое работа электрического тока?

Ответ. Работа электрического тока – это физическая величина, которая показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику. Она равна произведению силы тока на участке цепи, напряжению на концах этого участка и времени, в течение которого протекает ток по проводнику.

Единица измерения работы – 1 Джоуль.

Вопрос 2. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.

Ответ. Это эмпирический закон преобразования работы тока в тепло. Он был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. Ленцем. 

Работа электрического тока, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло, выделяющееся на проводнике.

При прохождении тока по проводнику положительные ионы в узлах кристаллических решеток проводника за счет энергии тока начинают сильнее колебаться, что сопровождается увеличением внутренней энергии проводника, т.е. его нагреванием.

Вопрос 3. Что такое мощность электрического тока?

Ответ. Мощность тока – физическая величина, характеризующая скорость совершения током работы. Мощность равна отношению работы к интервалу времени, за которые она была совершена:

Единицей измерения мощности является Ватт. 1 Ватт – это мощность, при которой за одну секунду совершается работа в 1 Джоуль.

Вопрос 4. Приведите пример внесистемной единицы измерения работы.

Ответ. На практике часто пользуются единицей, называемой ватт-час (втч). Так как в часе 3 600 секунд,  1 ватт-час равен 3 600 Дж.

Вопрос 5. Как измерить работу тока?

Ответ. В простейшем случае для измерения работы тока нужны амперметр, вольтметр и часы. На практике работу электрического тока измеряют с помощью счетчиков.

Нужна помощь в решении задач и выполнении других заданий? Профессиональный сервис для учащихся всегда к вашим услугам.

Electric Power — Summary — The Physics Hypertextbook

  • … electric-сопротивления
  • electric-power
  • circuit-r…
The Physics Hypertextbook
© 1998–2021 Glenn Elert
Author, Illustrator, Webmaster

Нет постоянных условий .

  1. Механика
    1. Кинематика
      1. Движение
      2. Расстояние и перемещение
      3. Скорость и скорость
      4. Разгон
      5. Уравнения движения
      6. Свободное падение
      7. Графики движения
      8. Кинематика и расчет
      9. Кинематика в двух измерениях
      10. Снарядов
      11. Параметрические уравнения
    2. Динамика I: Сила
      1. Силы
      2. Сила и масса
      3. Действие-реакция
      4. Масса
      5. Динамика
      6. Статика
      7. Трение
      8. Силы в двух измерениях
      9. Центростремительная сила
      10. Кадры справки
    3. Энергия
      1. Работа
      2. Энергия
      3. Кинетическая энергия
      4. Потенциальная энергия
      5. Сохранение энергии
      6. Мощность
      7. Простые машины
    4. Dynamics II: Импульс
      1. Импульс и импульс
      2. Сохранение импульса
      3. Импульс и энергия
      4. Импульс в двух измерениях
    5. Вращательное движение
      1. Кинематика вращения
      2. Инерция вращения
      3. Вращательная динамика
      4. Статика вращения
      5. Угловой момент
      6. Энергия вращения
      7. Прокатный
      8. Вращение в двух измерениях
      9. Сила Кориолиса
    6. Планетарное движение
      1. Геоцентризм
      2. Гелиоцентризм
      3. Вселенская гравитация
      4. Орбитальная механика I
      5. Гравитационная потенциальная энергия
      6. Орбитальная механика II
      7. Плотность вытянутых тел
    7. Периодическое движение
      1. Пружины
      2. Простой генератор гармоник
      3. Маятники
      4. Резонанс
      5. Эластичность
    8. Жидкости
      1. Плотность
      2. Давление
      3. Плавучесть
      4. Расход жидкости
      5. Вязкость
      6. Аэродинамическое сопротивление
      7. Режимы потока
  2. Теплофизика
    1. Тепло и температура
      1. Температура
      2. Тепловое расширение
      3. Атомная природа вещества
      4. Газовые законы
      5. Кинетико-молекулярная теория
      6. Фазы
    2. Калориметрия
      1. Явное тепло
      2. Скрытая теплота
      3. Химическая потенциальная энергия
    3. Теплопередача
      1. Проводимость
      2. Конвекция
      3. Радиация
    4. Термодинамика
      1. Тепло и работа
      2. Диаграммы давление-объем
      3. Двигатели
      4. Холодильники
      5. Энергия и энтропия
      6. Абсолютный ноль
  3. Волны и оптика
    1. Волновые явления
      1. Природа волн
      2. Периодические волны
      3. Интерференция и суперпозиция
      4. Интерфейсы и барьеры
    2. Звук
      1. Природа звука
      2. Интенсивность
      3. Эффект Доплера (звук)
      4. Ударные волны
      5. Дифракция и интерференция (звук)
      6. Стоячие волны
      7. ударов
      8. Музыка и шум
    3. Физическая оптика
      1. Природа света
      2. Поляризация
      3. Эффект Доплера (световой)
      4. Черенковское излучение
      5. Дифракция и интерференция (свет)
      6. Тонкопленочная интерференция
      7. Цвет
    4. Геометрическая оптика
      1. Отражение
      2. Преломление
      3. Зеркала сферические
      4. Сферические линзы
      5. Аберрация
  4. Электричество и магнетизм
    1. Электростатика
      1. Электрический заряд
      2. Закон Кулона
      3. Электрическое поле
      4. Электрический потенциал
      5. Закон Гаусса
      6. Проводников
    2. Электростатические приложения
      1. Конденсаторы
      2. Диэлектрики
      3. Батареи
    3. Электрический ток
      1. Электрический ток
      2. Электрическое сопротивление
      3. Электроэнергия
    4. цепей постоянного тока
      1. Резисторы в цепях
      2. Батареи в цепях
      3. Конденсаторы в цепях
      4. Правила Кирхгофа
    5. Магнитостатика
      1. Магнетизм
      2. Электромагнетизм
      3. Закон Ампера
      4. Электромагнитная сила
    6. Магнитодинамика
      1. Электромагнитная индукция
      2. Закон Фарадея
      3. Закон Ленца
      4. Индуктивность
    7. Цепи переменного тока
      1. Переменный ток
      2. RC цепи
      3. Цепи РЛ
      4. Цепи LC
    8. Электромагнитные волны
      1. Уравнения Максвелла
      2. Электромагнитные волны
      3. Электромагнитный спектр
  5. Современная физика
    1. Относительность
      1. Пространство-время
      2. Масса-энергия
      3. Общая теория относительности
    2. Quanta
      1. Излучение черного тела
      2. Фотоэффект
      3. Рентгеновские снимки
      4. Антиматерия
    3. Волновая механика
      1. Волны материи
      2. Атомарные модели
      3. Полупроводники
      4. Конденсированные вещества
    4. Ядерная физика
      1. Изотопы
      2. Радиоактивный распад
      3. Период полураспада
      4. Энергия связи
      5. Деление
      6. Fusion
      7. Нуклеосинтез
      8. Ядерное оружие
      9. Радиобиология
    5. Физика элементарных частиц
      1. Квантовая электродинамика
      2. Квантовая хромодинамика
      3. Квантовая динамика вкусов
      4. Стандартная модель
      5. Помимо стандартной модели
  6. Фонды
    1. шт.
      1. Международная система единиц
      2. Гауссова система единиц
      3. Британо-американская система единиц
      4. Разные единицы
      5. Время
      6. Преобразование единиц
    2. Измерение
      1. Значащие цифры
      2. По порядку величины
    3. Графики
      1. Графическое представление данных
      2. Линейная регрессия
      3. Подгонка кривой
      4. Исчисление
    4. Векторы
      1. Тригонометрия
      2. Сложение и вычитание векторов
      3. Векторное разрешение и компоненты
      4. Умножение векторов
    5. ссылку
      1. Специальные символы
      2. Часто используемые уравнения
      3. Физические константы
      4. Астрономические данные
      5. Периодическая таблица элементов
      6. Люди в физике
  7. Назад дело
    1. Предисловие
      1. Об этой книге
    2. Связаться с автором
      1. glennelert.нас
      2. Behance
      3. Instagram
      4. Твиттер
      5. YouTube
    3. Аффилированные сайты
      1. hypertextbook.com
      2. midwoodscience.org

Формула мощности — вывод, табличная форма и часто задаваемые вопросы

Что вы подразумеваете под властью?

Количество энергии, используемое для выполнения определенной работы в единицу времени, обозначается как мощность.

Формула мощности записывается как P = \ [\ frac {E} {t} \] (уравнение мощности)

Кроме того, мы можем переписать формулу мощности как P = \ [\ frac {W} {t} \] (уравнение мощности)

Здесь W = проделанная работа

E = Общая энергия, затраченная на выполнение работы

T = Общее время

Мы также можем записать уравнение мощности в виде P = \ [\ frac {W} { \ Delta t} \]

Здесь ∆t = Изменение во времени

Какова формула электрической мощности?

Мы используем формулу коэффициента мощности в электрических цепях.Мы можем рассчитать мощность с помощью следующих формул.

1-я формула электрической мощности: P = V × I

2-я формула электрической мощности = P = I2R

Если объединить первую и вторую формулы электрической мощности, мы получим:

P = V2R

Приведенные выше формулы имеют:

В = приложение напряжения к двум клеммам

I = электрический ток, проходящий через цепь

R = сопротивление

Мы используем формулу коэффициента мощности для расчета мощности в цепи с активным напряжением и током в течение определенного времени .Мы также используем их, чтобы найти неизвестные параметры сопротивления, напряжения и тока. «Ватт» — это стандартная метрическая единица измерения мощности.

[Изображение будет скоро загружено]

Как найти формулу электрической энергии?

Вычислить формулу электрической энергии довольно просто. Это общая проделанная работа (энергия), обеспечиваемая источником ЭДС. для поддержания тока в цепи в течение определенного времени.

Электроэнергия: E = P × t

= V × I × t

= I2 × R × t

P = V2t / R

Формула размеров для формулы мощности

Формула размеров для мощности:

[M1 L2 T-3]

Здесь

  • M = масса

  • T = время

  • L = длина

Вывод формулы размеров для мощности

Power (P) = Работа × время-1 = Джоуль × секунда-1….(1)

Мы знаем, что

Работа (Дж) = Н × м

= M1 L1 T-2 × [L]

Следовательно,

Размерная формула работы = M1 L2 T-2…. {T {2}} \] V (t) I (t) dt

Как определить формулу расчета мощности?

Чтобы вычислить формулу расчета мощности, мы должны запомнить три уравнения.Это:

  1. P (ватты) = V (вольт) x I (амперы)

  2. P (ватты) = I2 (амперы) x R (Ом)

  3. P (ватты) = V2 ( вольт) ÷ R (Ом)

Это треугольник мощности.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Формула энергопотребления

Перед вычислением формулы энергопотребления вы должны убедиться, что устройство потребляет ватт в день. Вы можете умножить указанное значение ватт на количество часов его использования.

В результате вы получите ватт-часы, которые представляют собой дневное потребление энергии.

Формула энергопотребления = мощность устройства (ватт) x количество часов, использованных в день

Табличная форма формулы электроэнергии

Табличная форма формул для электричества приведена ниже:

21

Напряжение [В]

Количество

Формулы

Единица

Ток [I]

I = Q / t

Q = Заряд

t = затраченное время

Амперы (A)

В = E / Q

или

В = Вт / кв.

E = Энергия

Вт = выполненная работа

Вольт (В)

Сопротивление [R]

R = ρ * l / A

ρ = удельное сопротивление,

l = длина,

A = площадь

или,

R = V / I

Ом (Ом)

Мощность [P]

P = VI

Ватт (Вт)

Электропроводность [σ]

сигма 13

Сименс на метр (См / м)

Заключение

Мы все знаем об энергии.Энергия — это термин, который используется для объяснения способности выполнять любую работу. Этого содержания достаточно, чтобы помочь вам разобраться в различных формулах, связанных с властью.

Формула мощности — уравнения с примерами

Если мы оглянемся вокруг, то обнаружим несколько вещей, которые требуют энергии для бега или работы. Этой силой может быть что угодно: электричество, физическая сила, человеческие ресурсы и т. Д. Основная задача остается прежней — способность выполнять работу в определенное время.

Формула порошка может быть определена как работа, выполненная любым конкретным объектом или источником за заданное время.

Предположим, что A и B — два человека, выполняющие одну и ту же задачу, но A завершил задачу раньше B, тогда что это значит?

Это просто означает, что A более эффективен, чем B, и эффективность прямо пропорциональна мощности, поэтому мы можем сказать, что A более мощный, чем B. данное время.

Мощность = Работа, проделанная объектом или телом / Общее затраченное время.

Формула мощности отличается в зависимости от требуемых формулировок, например, она может быть другой для объектов, связанных с силой, а также может отличаться для электронных устройств.

Формула мощности для различных отношений и единиц:

  1. P = VI:

Эта формула для мощности взята из главы, посвященной электричеству. Формула дана великим ученым по имени Ом, и эта формула названа в его честь и также известна как закон Ома.

Это означает, что мощность прямо пропорциональна разности потенциалов проводника.Здесь P обозначает мощность, V обозначает разность потенциалов, а I обозначает ток. Единица СИ — ватт. Единица измерения V — вольт, а для I — в столбце.

  1. Формула электрической мощности:

P = R × I2 или V2 / R: Эти формулы являются вариантом закона Ома. Здесь R означает сопротивление, V означает разность потенциалов, а I означает ток.

В нем указано, что мощность прямо пропорциональна квадрату разности потенциалов и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

  1. Уравнение мощности:

P = E / t: Эта формула также называется уравнением механической мощности. Здесь E означает энергию в джоулях, а t означает время в секундах.

Эта формула утверждает, что потребление энергии в единицу времени называется мощностью.

  1. P = w / t:

Это наиболее распространенная и основная формула мощности, о которой мы узнали очень рано. Эта формула выводится из теоремы работы-энергии.

В нем указано, что работа, выполняемая за единицу времени, называется мощностью. Здесь W означает работу в джоулях, а t означает время в секундах.

  1. P = F × s / t:

В этой формуле F обозначает силу, приложенную к объекту, s обозначает смещение объекта, а t обозначает общее затраченное время.

В нем говорится, что общее время, необходимое объекту для перемещения из одного места в другое, когда к нему применяется внешняя сила, называется мощностью.

Формула силы различна для разных полей, как было сказано выше, но ее значение остается почти одинаковым для всех.2 × R

Или,

P = V × V / R

P = V2 / R (следовательно, доказано)

Здесь

P = мощность объекта или тела.

В = разность потенциалов между двумя концами проводника.

I = ток, протекающий по цепи.

R = Сопротивление, обеспечиваемое проводом.

Формула мощности:

P = F × s / t

Как мы знаем,

Power = работа, выполненная в срок

P = w / t

Work = Force (F) × Displacement (s)

P = F × s / t

Здесь

P = Мощность.

F = Сила, приложенная к корпусу.

W = Работа, выполняемая кузовом.

t = Общее затраченное время.

с = Полное смещение корпуса.

19.4 Электроэнергетика — физика

Задачи обучения разделу

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

  • Определите электрическую мощность и опишите уравнение электрической мощности
  • Расчет электрической мощности в цепях резисторов в последовательном, параллельном и сложном расположении

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим ученикам овладеть следующими стандартами:

  • (5) Научные концепции.Студент знает природу сил в физическом мире. Ожидается, что студент:
    • (ж) проектировать, конструировать и рассчитывать в терминах сквозного тока, разности потенциалов, сопротивления и мощности, используемой элементами электрической цепи, соединенными как в последовательной, так и в параллельной комбинациях.

Кроме того, Руководство лаборатории по физике для старших классов рассматривает содержание этого раздела лаборатории под названием «Работа, энергия и мощность в цепях», а также следующие стандарты:

  • (6) Научные концепции.Учащийся знает, что в физической системе происходят изменения, и применяет законы сохранения энергии и количества движения. Ожидается, что студент:
    • (С) рассчитать механическую энергию, мощность, генерируемую внутри, импульс и импульс физической системы.

Раздел Основные термины

Власть ассоциируется у многих с электричеством. Каждый день мы используем электроэнергию для работы наших современных приборов. Линии электропередачи являются наглядным примером того, как электроэнергия обеспечивает электроэнергию.Мы также используем электроэнергию для запуска автомобилей, работы компьютеров или освещения дома. Мощность — это скорость передачи энергии любого типа; электрическая мощность — это скорость, с которой электрическая энергия передается в цепи. В этом разделе мы узнаем не только, что это означает, но и какие факторы определяют электрическую мощность.

Для начала представим себе лампочки, которые часто характеризуются номинальной мощностью в ваттах. Давайте сравним лампу мощностью 25 Вт с лампой мощностью 60 Вт (см. Рисунок 19.20). Хотя обе работают при одинаковом напряжении, лампа мощностью 60 Вт излучает больше света, чем лампа мощностью 25 Вт. Это говорит нам о том, что выходную мощность электрической цепи определяет нечто иное, чем напряжение.

Лампы накаливания, такие как две, показанные на рисунке 19.20, по сути являются резисторами, которые нагреваются, когда через них протекает ток, и становятся настолько горячими, что излучают видимый и невидимый свет. Таким образом, две лампочки на фото можно рассматривать как два разных резистора.В простой цепи, такой как электрическая лампочка с приложенным к ней напряжением, сопротивление определяет ток по закону Ома, поэтому мы можем видеть, что ток, а также напряжение должны определять мощность.

Рис. 19.20 Слева находится лампочка мощностью 25 Вт, а справа — лампочка мощностью 60 Вт. Почему их выходная мощность различается, несмотря на то, что они работают при одинаковом напряжении?

Формулу мощности можно найти путем анализа размеров. Рассмотрим единицы мощности. В системе СИ мощность указывается в ваттах (Вт), которые представляют собой энергию в единицу времени, или Дж / с

.

Напомним, что напряжение — это потенциальная энергия на единицу заряда, что означает, что напряжение имеет единицы Дж / Кл.

Мы можем переписать это уравнение как J = V × CJ = V × C и подставить его в уравнение для ватт, чтобы получить

W = Js = V × Cs = V × Cs.W = Js = V × Cs = V × Cs.

Но кулон в секунду (Кл / с) — это электрический ток, который мы можем видеть из определения электрического тока, I = ΔQΔtI = ΔQΔt, где ΔΔ Q — заряд в кулонах, а ΔΔ t — время в секундах. Таким образом, приведенное выше уравнение говорит нам, что электрическая мощность равна напряжению, умноженному на ток, или

Это уравнение дает электрическую мощность, потребляемую цепью с падением напряжения В и током I .

Например, рассмотрим схему на Рисунке 19.21. По закону Ома ток, протекающий по цепи, равен

. I = VR = 12 В 100 Ом = 0,12 А. I = VR = 12 В 100 Ом = 0,12 А.

19,49

Таким образом, мощность, потребляемая схемой, равна

P = VI = (12 В) (0,12 A) = 1,4 Вт. P = VI = (12 В) (0,12 A) = 1,4 Вт.

19,50

Куда уходит эта сила? В этой схеме мощность в основном идет на нагрев резистора в этой цепи.

Рисунок 19.21 Простая схема, потребляющая электроэнергию.

При расчете мощности в схеме на Рисунке 19.21, мы использовали сопротивление и закон Ома, чтобы найти ток. Закон Ома дает ток: I = V / RI = V / R, который мы можем вставить в уравнение для электроэнергии, чтобы получить

P = IV = (VR) V = V2R.P = IV = (VR) V = V2R.

Это дает мощность с точки зрения только напряжения и сопротивления.

Мы также можем использовать закон Ома, чтобы исключить напряжение из уравнения для электрической мощности и получить выражение для мощности, выраженное только через ток и сопротивление. Если мы запишем закон Ома как V = IRV = IR и используя это, чтобы исключить V в уравнении P = IVP = IV, мы получим

P = IV = I (IR) = I2R.P = IV = I (IR) = I2R.

Это дает мощность с точки зрения только тока и сопротивления.

Таким образом, комбинируя закон Ома с уравнением P = IVP = IV для электроэнергии, мы получаем еще два выражения для мощности: одно через напряжение и сопротивление, а другое через ток и сопротивление. Обратите внимание, что в выражения для электрической мощности входят только сопротивление (не емкость или что-либо еще), ток и напряжение. Это означает, что физической характеристикой цепи, определяющей, сколько мощности она рассеивает, является ее сопротивление.Любые конденсаторы в цепи не рассеивают электроэнергию — напротив, конденсаторы либо накапливают электрическую энергию, либо отдают ее обратно в цепь.

Чтобы прояснить связь между напряжением, сопротивлением, током и мощностью, рассмотрим рисунок 19.22, на котором показано колесо формул . Количества в центральной четверти круга равны количествам в соответствующей внешней четверти круга. Например, чтобы выразить потенциал V через мощность и ток, мы видим из колеса формул, что V = P / IV = P / I.

Рис. 19.22 Колесо формул показывает, как связаны вольт, сопротивление, ток и мощность. Количества во внутренней четверти окружности равны количеству в соответствующей внешней четверти окружности.

Рабочий пример

Найдите сопротивление лампочки

Типичная старая лампа накаливания имела мощность 60 Вт. Если предположить, что к лампочке приложено 120 В, каков ток через лампочку?

Стратегия

Нам даны напряжение и выходная мощность простой цепи, содержащей лампочку, поэтому мы можем использовать уравнение P = IVP = IV, чтобы найти ток I , протекающий через лампочку.

Решение

Решение P = IVP = IV для тока и вставка данных значений для напряжения и мощности дает

P = IVI = PV = 60 Вт 120 В = 0,50 А. P = IVI = PV = 60 Вт 120 В = 0,50 А.

19,51

Таким образом, при подаче 120 В. через лампочку проходит половина ампера.

Обсуждение

Это значительное течение. Напомним, что в быту используется переменный, а не постоянный ток, поэтому 120 В, подаваемое от бытовых розеток, — это переменная, а не постоянная мощность.Фактически, 120 В — это усредненная по времени мощность, обеспечиваемая такими розетками. Таким образом, средний ток, протекающий через лампочку за период времени, превышающий несколько секунд, составляет 0,50 А.

Рабочий пример

Подогреватели ботинок

Чтобы согреть ботинки в холодные дни, вы решили вшить цепь с некоторыми резисторами в стельку ботинок. Вам нужно 10 Вт тепла от резисторов в каждой стельке, и вы хотите, чтобы они работали от двух 9-вольтовых батарей (соединенных последовательно).Какое общее сопротивление вы должны приложить к каждой стельке?

Стратегия

Нам известны требуемая мощность и напряжение (18 В, потому что у нас есть две батареи на 9 В, соединенные последовательно), поэтому мы можем использовать уравнение P = V2 / RP = V2 / R, чтобы найти необходимое сопротивление.

Решение

Решая P = V2 / RP = V2 / R для сопротивления и вставляя заданные напряжение и мощность, получаем

P = V2RR = V2P = (18 В) 210 Вт = 32 Ом. P = V2RR = V2P = (18 В) 210 Вт = 32 Ом.

19,52

Таким образом, общее сопротивление в каждой стельке должно быть 32 Ом.Ω.

Обсуждение

Давайте посмотрим, сколько тока пройдет через эту цепь. У нас есть 18 В, приложенное к сопротивлению 32 Ом, поэтому закон Ома дает

I = VR = 18 В 32 Ом = 0,56 А. I = VR = 18 В 32 Ом = 0,56 А.

19,53

На всех батареях есть этикетки, на которых указано, сколько заряда они могут обеспечить (в единицах тока, умноженных на время). Типичная щелочная батарея на 9 В может обеспечить заряд 565 мА · ч · мА · ч. (таким образом, две батареи 9 В обеспечивают 1130 мА⋅ч мА⋅ч), поэтому эта система обогрева проработает в течение

t = 1130 × 10−3A⋅h0.56A = 2.0h.t = 1130 × 10−3A⋅h0.56A = 2.0h.

19,54

Рабочий пример

Питание через ответвление цепи

Каждый резистор в приведенной ниже схеме имеет сопротивление 30 Ом. Какая мощность рассеивается средней ветвью схемы?

Стратегия

Средняя ветвь схемы содержит последовательно включенные резисторы R3 и R5R3 и R5. Напряжение на этой ветви составляет 12 В. Сначала мы найдем эквивалентное сопротивление в этой ветви, а затем используем P = V2 / RP = V2 / R, чтобы найти мощность, рассеиваемую в ветви.

Решение

Эквивалентное сопротивление: R среднее = R3 + R5 = 30 Ом + 30 Ом = 60 Ом, среднее = R3 + R5 = 30 Ом + 30 Ом = 60 Ом. Мощность, рассеиваемая средней ветвью схемы, составляет

ед. P средний = V2R средний = (12 В) 260 Ом = 2,4 Вт. Средний = V2 R средний = (12 В) 260 Ом = 2,4 Вт.

19,55

Обсуждение

Давайте посмотрим, сохраняется ли энергия в этой цепи, сравнив мощность, рассеиваемую в цепи, с мощностью, обеспечиваемой батареей. Во-первых, эквивалентное сопротивление левой ветви

R влево = 11 / R1 + 1 / R2 + R4 = 11/30 Ом + 1/30 Ом + 30 Ом = 45 Ом.R влево = 11 / R1 + 1 / R2 + R4 = 11/30 Ом + 1/30 Ом + 30 Ом = 45 Ом.

19,56

Мощность по левой ветви

Влево = V2R влево = (12 В) 245 Ом = 3,2 Вт. Влево = V 2 R влево = (12 В) 245 Ом = 3,2 Вт.

19,57

Правая ветвь содержит только R6R6, поэтому эквивалентное сопротивление Rright = R6 = 30ΩRright = R6 = 30Ω. Мощность через правую ветку

Прямо = V2 Правое = (12 В) 230 Ом = 4,8 Вт Правое = V 2 Правое = (12 В) 230 Ом = 4,8 Вт.

19,58

Общая мощность, рассеиваемая схемой, представляет собой сумму мощностей, рассеиваемых в каждой ветви.

P = Pleft + Pmiddle + Pright = 2,4W + 3,2W + 4,8W = 10,4WP = Pleft + Pmiddle + Pright = 2,4W + 3,2W + 4,8W = 10,4W

19,59

Мощность, обеспечиваемая аккумулятором, составляет

, где I — полный ток, протекающий через батарею. Поэтому мы должны сложить токи, проходящие через каждую ветвь, чтобы получить I . Ветви дают токи

Влево = VR влево = 12 В 45 Ом = 0,2667 A В середине = VR в середине = 12 В 60 Ом = 0,20 В вправо = VR вправо = 12 В 30 Ом = 0,40 А. Влево = VR Влево = 12 45 Ом = 0,2667 A В середине = VR в середине = 12 В 60 Ом = 0.20AI right = VR right = 12 В 30 Ом = 0,40 А.

19,61

Суммарный ток

I = левый + Imiddle + Iright = 0,2667A + 0,20A + 0,40A = 0,87A.I = Ileft + Imiddle + Iright = 0,2667A + 0,20A + 0,40A = 0,87A.

19,62

, а мощность, обеспечиваемая аккумулятором, составляет

P = IV = (0,87 A) (12 В) = 10,4 Вт. P = IV = (0,87 A) (12 В) = 10,4 Вт.

19,63

Это та же мощность, которая рассеивается на резисторах схемы, что показывает, что в этой цепи сохраняется энергия.

Практические задачи

16.

Какова формула мощности, рассеиваемой на резисторе?

  1. Формула мощности, рассеиваемой в резисторе, P = IV.P = IV.
  2. Формула мощности, рассеиваемой в резисторе, P = VI.P = VI.
  3. Формула для мощности, рассеиваемой в резисторе: P = IV .
  4. Формула для мощности, рассеиваемой в резисторе: P = I 2 V .
17.

Какова формула мощности, рассеиваемой резистором с учетом его сопротивления и напряжения на нем?

  1. Формула мощности, рассеиваемой в резисторе: P = RV2P = RV2
  2. Формула для мощности, рассеиваемой в резисторе: P = V2RP = V2R
  3. Формула мощности, рассеиваемой в резисторе: P = V2RP = V2R
  4. Формула мощности, рассеиваемой в резисторе: P = I2RP = I2R

Проверьте свое понимание

18.

Какие элементы схемы рассеивают мощность?

  1. конденсаторы
  2. индукторы
  3. идеальные переключатели
  4. резисторы
19.

Объясните словами уравнение мощности, рассеиваемой заданным сопротивлением.

  1. Электрическая мощность пропорциональна току через резистор, умноженному на квадрат напряжения на резисторе.
  2. Электрическая мощность пропорциональна квадрату тока через резистор, умноженного на напряжение на резисторе.
  3. Электрическая мощность пропорциональна току через резистор, деленному на напряжение на резисторе.
  4. Электрическая мощность пропорциональна току через резистор, умноженному на напряжение на резисторе.

P = IV P = I2R расчеты полезность электроприборов, передающих электроэнергию формула расчета стоимости электроэнергии электробезопасность в домашних условиях цвета проводов вилки igcse / gcse 9-1 Физика примечания к пересмотру

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 1: Полезные электроприборы в доме, предохранители и заземление, передача электроэнергии

ТАКЖЕ мощность и расчет передачи энергии в т.ч.

P = IV = I 2 R = E / t, E = Pt = IVt и стоимость электроэнергии расчеты

Примечания к редакции физики Доктора Брауна: физика GCSE, IGCSE физика, O уровень & ~ Школьные курсы естественных наук для 9-10 классов в США или их эквиваленты для ~ 14-16 лет студенты-физики

Почему электрические устройства так полезны? Как мы рассчитываем передачу энергии в электрическом приборе? Что мы подразумеваем под единицей электроэнергии использовал? Как рассчитать стоимость содержания электрическое устройство?

Субиндекс этой страницы

1.Важный определения, описания, формулы и единицы

2. Полезность электроприборов например в доме

3. Подробнее о использование электричества в доме включая аспекты безопасности

4. Власть рейтинги например техника в доме

5. Более об опасностях токоведущего провода, предохранителей и заземляющих устройств за дополнительную плату. безопасность

6.Власть, передача энергии и расчет стоимости электроэнергии

См. Также раздел V = IR, Q = It и E = QV расчеты



1. Важно определения, описания, формулы и единицы

Примечание: Вы можете / можете нет (но не волнуйтесь!), столкнулись со всеми этими терминами, это зависит от как далеко продвинулась ваша учеба.В вашем курсе вам может не понадобиться каждая формула — решать вам.

V разность потенциалов ( p.d ., обычно называемая « напряжение ») — это движущий потенциал, который перемещает электрический заряд вокруг схема — обычно электронов .

Возможная разница — это работа, выполненная в перемещение единицы заряда.

Показывает, сколько энергии передается за единицу заряда, когда заряд перемещается между двумя точками в цепи е.грамм. между выводами аккумуляторной батареи.

г. в любой части цепи измеряется в вольтах, В .

Я ток скорость протекания электрического заряда в кулонов в секунду ( C / s ), измеряется в амперах (амперы, A ).

Количество переданного электрического заряда a give time = текущий расход в амперах x прошедшее время в секундах

Формула соединения: Q = Оно , I = Q / t, t = Q / I, Q = электрический заряд перемещается в кулонов ( C ), время т ( с )

R сопротивление в цепи, измеренное в Ом ( Ом ).

Сопротивление замедляет прохождение электрического заряда — он противостоит потоку электрического заряда .

Формула соединения: В = ИК , I = V / R, R = V / I (Это формула для Закон Ома)

П является мощность , передаваемая по цепи = единиц энергии передача ( Дж / с, ) и измеряется в Вт ( Вт, ).

Формула соединения: P = IV , I = P / V, V = P / I также P = I 2 R (см. также P = E / t ниже)

E = QV , энергия, передаваемая количеством электрического заряда потенциалом разность вольт.

переданная энергия (джоулей) = количество электрического заряда (кулоны) x разность потенциалов (вольт)

Q = E / V, V = E / Q, E = передача энергии в джоулях ( Дж, ), Q = электрический заряд перемещен ( C ), В = p.d. ( В )

E = Pt , P = E / t, t = E / P, где P = мощность ( Вт, ), E = переданная энергия ( Дж) , т = затраченное время ( с )

Передаваемая энергия в джоулях = мощность в ваттах x время в секундах

Формула связи: Поскольку E = Pt и P = IV, переданная энергия E = IVt


ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс


2.Полезность электроприборов например в доме

Вы должны прочитать о видах энергии и энергии магазины, прежде чем изучать эту страницу

См. Примечания Типы энергии и накопители — сравнение и объяснение примеров

фен

тостер

микроволновая печь

радио в стиле ретро

миксер

лампа

портативный компьютер

погружной нагреватель — бак горячей воды

Радиатор горячей воды нуждается в….

Электродвигатель для перекачки горячей воды к нему

  • Знать, сколько энергии передается устройством и сколько стоит его эксплуатация.

  • Вы сможете использовать свои навыки, знания и понимание на:

    • Уметь сравнивать преимущества и недостатки использования разных электроприборов для конкретного приложение,

      • Вам потребуется сравнить различные электроприборы, используя предоставленные данные.

      • Для развивающихся стран, где инфраструктура не имеет надежного электроснабжения, работает от батарей можно использовать устройства, и даже были разработаны радиоприемники с часовым механизмом.

      • Однако батареи стоят дорого. несмотря на то, что это удобный источник накопленной химической энергии, которая преобразует на электрическую энергию по запросу. К тому же они не длятся долго!

      • В случае часового механизма радио с питанием, когда радио «заведено», энергия накапливается в виде эластичного потенциальной энергии и снова высвобождается по мере необходимости для прослушивания радио, для бесплатно! Это полностью избавляет от необходимости в дорогостоящих батареях и их безопасном использовании. утилизация, чтобы избежать загрязнения.

      • Без электросети, сообщества в развивающихся странах не могут иметь одинаковый стандарт материальная жизнь.

    • Вы также должны знать, что некоторые энергия «тратится» или «рассеивается» , потому что электрические приборы никогда не бывает 100% эффективен при включении!

      • Отработанная энергия обычно заканчивается увеличение запаса тепловой энергии компонента или окружающей среды e.грамм. от трения движущихся частей или тепла от перегретых цепей.

      • Несмотря на потраченную впустую энергию во многих бытовые приборы, есть очевидные экземпляры , где мы хотим, чтобы электрические энергия превращается в тепло .

        • Электронагреватели самые очевидные пример — вы используете катушку с высоким сопротивлением для нагрева элемент в приборе, например электрический камин, тостер и др.

          • В обоих случаях резистор становится так жарко, что горит красным — аккумулятор электрической энергии цепи ==> тепловая энергия накопитель резистора ==> инфракрасное излучение ==> накопление тепловой энергии пищи для приготовить или согреть окрестности и т. д.

        • Тонкие металлические нити накала лампы должны быть очень горячими, чтобы излучать полезный свет.

        • Предохранители используют эффект перегрева для защиты прибор и мы от поражения электрическим током.


ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс


3. Подробнее о у сек электричества в доме включая аспекты безопасности

Подключения !

Электроснабжение вашего дома — а.c. ( переменный ток ), где текущее постоянное обратное направление например колебание 50 Гц (50 циклов в секунду).

Напоминание: A d.c. поставка течет только в одном направление (от + к -) и часто имеет гораздо более низкий потенциал разница например п.д. батарей или элементов обычно находится в диапазон от 1,5 В до 24 В.

Переменный ток питание в цепях кольцевой сети в ваш дом происходит из Национальная грид-система.

Переменные токи возникают из переменных напряжений, в которых положительная и отрицательная клеммы разности потенциалов продолжают чередоваться (+ <=> -).

Следы CRO, иллюстрирующие разницу между переменным и постоянным током

a.c. электросети в Великобритании обычно около 230–240 В с частотой 50 Гц (50 Гц или 50 циклов в секунду).Он может незначительно отличаться от страны к стране, например немного предложения системы работают на 60 Гц.

Другие устройства будут использовать постоянного тока. ( постоянного тока ) питание от элементов или батарей , в которых ток течет только в одном направлении например фонарики батареи.

А постоянного тока ток вырабатывается постоянным напряжением — разность потенциалов (p.d.) и является либо положительной, либо отрицательной, но НЕ оба.

Вы можете преобразовать переменный ток в постоянный ток с помощью диода .

Многие бытовые электроприборы подключены к сети. к кольцевой сети с помощью трехжильных кабелей , вставленных в заглушка .

Заглушка (рисунки ниже) вставляется в розетка , которая непосредственно подключен к сети переменного тока электроснабжение.

Мост розетки имеют собственные выключатели, подключенные к живому проводу цепь кольцевой сети в доме.

Это позволяет разорвать цепь и изолировать любой прибор, если опасность поражения электрическим током.

Кабели состоят из медного провода , сердечника и оболочки изоляционный пластиковое покрытие, каждое из которых имеет цветовую кодировку , чтобы четко обозначить его функция (аннотированное изображение ниже).

Цветовая кодировка одинакова для всех приборов. так что вы точно знаете, какой провод какой!

При неправильном подключении можно перегореть предохранитель или попасть в аварию — смертельный удар электрическим током (см. заземляющий провод), поэтому убедитесь, что вы знаете, что такое и как безопасно подключить вилку независимо от экзамена по физике GCSE!

Функция каждого из трех проводов в трехжильном кабеле.

Провод под напряжением — коричневый цвет

Токоведущий провод обеспечивает переменное токовая разность потенциалов с п.д. +/- ~ 230-240 В.

Это токоведущий провод, несущий разность потенциалов.

Выключатель прибора всегда должен находиться в провод под напряжением, иначе цепь всегда была бы под напряжением!

Токоведущий провод несет p.d. напрямую от сети и к этому «живому» проводу ни в коем случае нельзя прикасаться, если цепь включен по понятным причинам!

На самом деле вы никогда не должны трогать или манипулировать любым проводом, особенно проводом под напряжением, , если цепь потенциально «живые»!

Если коснуться живого провода, большой разность потенциалов возникает в вашем теле, и волна тока проходит через ваше тело.Последующие Поражение электрическим током может привести к травмам и смертельному исходу.

Короткое замыкание неисправного прибора или где-нибудь в цепи, может вызвать пожар из-за энергии отпуск — электрическая энергия в накопитель тепловой энергии провод и окружение.

Для прибора последовательность разводка в токоведущем:

вилка ==> предохранитель ==> выключатель ==> нагревательный элемент

Это действие предохранителя или цепи выключатель, который защищает вас от повреждений и сводит к минимуму любые опасность пожара тоже.

Нейтральный провод — синий цвет

Нейтральный провод замыкает цепь к прибору и уносит ток.

Нейтральный провод обеспечивает обратный путь к местная электрическая подстанция (трансформатор).

Нейтральный провод заземлен, так что он как близко к потенциалу земли 0 В.

Это позволяет току течь через провод под напряжением (максимум p.d. от ~ 230 до 240 В) и вне через нейтральный провод (минимум п.о. ~ 0 В).

г. между проводом под напряжением и нейтралью провод ~ 230-240 В для подключения к электросети.

г. Земля провод — зелёный + жёлтые полосы

Заземляющий провод имеет функцию безопасности к защитите проводку и ВАС!

Обычно он не проводит ток и его p.d. должно быть 0 В.

г. между проводом под напряжением и землей провод ~ 230-240 В.

Нет п.о. между нулевым проводом и заземляющий провод, оба на 0 В.

Заземляющий провод подключается к металлическому корпусу прибор и безопасно отводит ток, если в схема.

Если возникает неисправность и токоведущий провод касается любой проводящей части прибора, ток будет проходить до заземлите через заземляющий провод и НЕ через вас , если вы касаетесь приборов.

Это также может и должно привести к перегоранию предохранителя из-за скачка тока, поэтому цепь разорвана и сделана безопасно.

См. Раздел 5. Более об опасностях токоведущего провода, предохранителей и заземляющих устройств за дополнительную плату. безопасность

Опасность токоведущего провода — опасность поражения электрическим током — безопасность функция заземляющего провода

В нормальных условиях у вашего тела есть р.d. 0 В относительно земли («земля»).

К сожалению, при касании токоведущего провода при включенной цепи создается разность потенциалов через ваше тело, и ток течет через вас к земле — ‘на Землю’.

Другими словами, вы испытаете поражение электрическим током — потенциальная травма от поражения электрическим током, и, если ток достаточно большой, он может вас убить!

Неважно, есть ли у прибора включен или нет, если вилка в розетке, есть подключение к токоведущему проводу, который всегда имеет п.d. ~ 230-240 V!

Если есть соединение с низким сопротивлением между проводом под напряжением и проводом заземления внезапно возникает сильный ток может стекать на землю, что опасно.

Это причина многих домашних пожаров из-за неисправное соединение, при котором выделяется много тепла.

Подробнее об электробезопасности см. токоведущий провод и предохранители примечания.


ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс


4. Власть рейтинги например приборов

На нижней стороне тостера наклейка с «электрические» технические детали.

Вам сообщили, что тостер работает от источника питания. 220-240 В переменного тока частотой 50 или 60 Гц.

AC означает переменный ток.

Номинальная мощность от 1900 до 2300 Вт, в зависимости от напряжение (p.d. на нагревательном элементе).

Это означает, что нагревательный элемент передает энергия со скоростью от 1900 до 2300 Дж / с

По информации вы можете определить текущий протекает через нагревательный элемент.

Откуда: P = I x V, I = P / V, например за п.о. из 230 В и номинальной мощностью 2100 Вт: Ток I = 2100/230 = 8.2 А (2 SF)

Это устройство должно быть защищено с помощью 10 A или предохранитель 13 А . Подробнее см. рассчитайте безопасный номинал предохранителя.

Примеры номинальной мощности предметов, которые вы найдете в домашних условиях — от наименее мощного до самого сильного.

Устройство / машина Мощность рейтинг Вт (Дж / с)
ТВ-монитор 25
лампочка 50
маленький LED телевизор 85
холодильник 100
пищевой блендер 160
микроволновая печь 600
электрочайник 1200
посудомоечная машина 1200
пылесос 1400
микроволновая печь 1600
фен 1800
паровой утюг 2000
погружение в горячую воду обогреватель 3000

Будьте осторожны, НЕ приравнивайте мощность к стоимость использования прибора.

Время — другой фактор, чем дольше вы чем больше вы пользуетесь бытовым прибором, тем дороже стоит его использование.

Некоторые приборы большей мощности, такие как микроволновая печь или утюг используются только непродолжительное время.

Компьютеры, лампочки и экраны телевизоров, может быть включен в течение многих часов, и стоимость возрастает по мере увеличения количества энергии перенесено / работа сделана!

Общее словесное уравнение: энергия использовано = мощность x время (см. киловатт-часов)

Большинство приборов имеют маркировку с указанием мощности. рейтинг, который представляет собой максимальную выходную мощность , с которой он может использовать безопасно .

Номинальная мощность указывает максимальное количество энергии, передаваемой от одного накопителя энергии к другому в секунду когда приборы используются.

например Утюг мощностью 700 Вт означает 700 Дж энергии передаются (используются) каждую секунду.

Нагреватель мощностью 3 кВт переходит в тепловую запас энергии помещения из расчета 3000 Дж / сек.

Номинальная мощность Полезная информация для Потребитель .

Чем ниже номинальная мощность, тем меньше электричество, которое он использует, экономя деньги — дешевле в эксплуатации — пока прибор по-прежнему может делать то, что вы от него хотите.

например если утюг мощностью 500 Вт может работать в то же время, что и утюг на 750 Вт, то утюг на 500 Вт более эффективен. эффективный и дешевый способ гладить!

750-500 = 250, поэтому 250 Дж / с сохраняется в накопитель тепловой энергии глаженной одежды.

Независимо от номинальной мощности, все зависит от эффективности. прибора, что действительно важно — какой процент затраченная энергия передается при выполнении полезной работы.

Однако будьте осторожны !, только потому, что устройство имеет более высокую мощность рейтинг, это не означает, что он более эффективен, чем более низкая мощность прибор.

Устройство большей мощности может больше энергии i.е. имеет более низкий% КПД с точки зрения электрическая энергия делает полезную работу.

Напоминание: Мощность устройства = ток x разность потенциалов

P (W или Дж / с) = I (А) x В (В)

Подробнее см. расчеты электроэнергии раздел.

Помимо электроэнергии расчетов для электроприборов, эта формула нужно рассчитайте безопасный номинал предохранителя.

См. Сохранение энергии, передача-преобразование энергии, эффективность — расчеты и Диаграммы Санки

и подробнее о расчетах мощности см. Виды энергии и запасы, расчеты выполненная механическая работа и мощность


ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс


5.Подробнее об опасностях токоведущего провода и заземляющие устройства для дополнительной безопасности

По внешнему электричеству снабжение, как и сама земля-земля, ваше тело находится в п.п. из 0 V.

К сожалению, это означает, что если вы дотронетесь до провод под напряжением или что-либо, что к нему подключено, большой p.d. 240 В происходит через ваше тело, то есть между вами и «землей».

Следовательно, вы находитесь в серьезной опасности поражения электрическим током. шок, потому что ток будет течь через ваше тело на «землю» — к сожалению, жидкости в вашем теле содержат достаточно ионов для эффективное проведение с п.d. 230 В.

Поток электрического тока удар током, которого может быть достаточно убить тебя.

Даже если прибор «выключен», существует опасность поражения электрическим током. удар, потому что провод под напряжением все еще находится под высоким pd (например, 240 В).

ОПАСНОСТЬ — если ТЭН или металлический кожух прибора неисправны и они выходят на контакт

. Примечание

(i) Ношение электроизоляционных резиновых сапог может защита, но разве это то, что вы обычно носите !?

(ii) Вода — плохой проводник, но при большой разности потенциалов может проводить. Вам также следует помните из своей химии (электролиз) что ионы из солей увеличивают электропроводность вода, и у вас есть ионы соли в крови, клетках и нервных клетках. система и т. д.!

(iii) Это функция предохранителя для защиты вас и устройства от скачков тока (следующий раздел).

Когда что-то пойдет не так!

функция предохранителя и как рассчитать предохранитель рейтинг для прибора

Если нагревательный элемент или металлический кожух прибор неисправен и они обращаются к , если вы прикоснувшись к включенному прибору, вы можете быть ударил током, так как ток будет протекать через землю (землю).

НО, вас должно спасти заземление от корпуса к земле и предохранитель , вставленный в вилку или автоматический выключатель (следующий раздел).

Как работает заземляющий провод и предохранитель в цепи прибора

В любом домашнем хозяйстве или в промышленной цепи возможен резкий скачок (увеличение) Текущий.

Скачок тока может быть вызван неисправностью, но иногда даже включение и выключение приборов может вызвать срабатывание чувствительной цепи выключатель, но не должен перегорать предохранитель.

Скачок тока из-за неисправности может привести к перегреву, повреждению прибора или даже к огонь.

КЛЮЧ: Токовый провод ( коричневый ), нейтральный провод (синий) и заземляющий провод (желто-зеленый) и выключатель вилка и розетка .

Устройство оснащено заземляющий провод и предохранитель в токоведущем проводе — и перед переключателем ВКЛ / ВЫКЛ прибора.

Из диаграммы выше, где прибором может быть электрический тостер или чайник:

1. Устройство в безопасном состоянии, заземляющий провод подключен, предохранитель исправен, нет неисправности и выключил.

2. Устройство в безопасном состоянии, заземляющий провод подключен, предохранитель исправен, нет неисправностей и включен и работает безопасно.

3. Нагревательный элемент сломан. (может быть, от коррозии) и прикоснувшись к металлическому корпусу, выключился, но Не безопасно.

4. Прибор включается, и ток течет через корпус в заземления через заземляющий провод, при этом тепло, выделяемое в предохранить провод, плавить его, разрывая цепь и делая ее безопасной.

Итак, если возникает неисправность и токоведущий провод контактирует с металлическим корпусом , затем, пока металлический корпус «заземлен» (подключен к земле провод) скачок тока безвредно протекает от живого провода, через корпус и заземляющий провод на землю.

Ток должен растаять предохранитель, если используется правильный номинал предохранителя, и скачок тока превышает номинал предохранителя (в амперах).

Вот почему предохранитель должен быть подключенным к токоведущему проводу перед нагревом приборов элемент!

После того, как плавкий предохранитель расплавится, цепь разорвана, и подача провода под напряжением отключена.

Это изолирует все устройство, поэтому вы не можете получить удар электрическим током от прикосновения к корпусу.

Предохранители полагаются на «перегрев» эффект для защиты прибора от повреждений (например, отремонтированы) и себя от поражения электрическим током от высокого напряжения ток проходит через наше тело на землю.

Если температура резистора становится слишком высоким из-за скачка тока, вызывающего перегрев, сопротивление увеличивается и, следовательно, передает тепло своему аккумулятору тепловой энергии.

Это может мешать работа прибора из-за повышения температуры резистор.

Температура может повыситься достаточно, чтобы расплавить провод в компоненте схемы и разорвать в цепи останавливает работу «устройства».

Так работает предохранитель , если возникает неисправность и течет слишком большой ток, плавкий провод плавится от Этот эффект перегрева разрывает цепь и делает ее безопасной.

Чем больше ток в чем толще должна быть проволока, чтобы свести к минимуму сопротивление и перегрев.Вообще говоря, номинал предохранителя увеличивается с увеличением толщины кабеля.

Примечание :

( i) А также бытовой техники, кольцевые силовые цепи к розеткам и освещение защищаются предохранителями таким же образом.

(ii) Вы можете защищать схемы с помощью выключатели .

Есть несколько типов автоматических выключателей e.грамм. некоторые работают с магнитным эффектом соленоида, так что скачок тока вызывает магнитное поле достаточно сильное, чтобы заставить магнит размыкать два контакта, чтобы разорвать цепь.

Автоматические выключатели бытовые безопаснее обычных бытовых предохранителей.

Проволока не плавится, а цепь разрывается быстрым «выключением» действие — быстрее, чем плавится предохранитель.

У них также есть преимущество сброса , что меньше проблем, чем установка запасного предохранителя.Однако их на больше. дорого , но надёжнее!

Номиналы предохранителей и как выбрать наиболее безопасный в использовании?

Для бытовой техники в дома наиболее распространенные номиналы предохранителей в Великобритании — 3A, 5A, 8A, 10А и 13А.

Предохранитель должен иметь номинальный ток близок к максимальному безопасному току, который будет проходить через прибор.

Если возникает неисправность, и ток возрастает на несколько ампер выше ожидаемого, предохранитель должен расплавиться и разорвать цепь, сделав ее безопасной.

Значит, надо работать из тока, вытекающего из номинальной мощности устройства по формуле …

мощность (Вт) = ток (А) x разность потенциалов (В)

P = IV

Пример 1 .Электропожарные работы мощностью 2кВт электросети 230 В переменного тока.

Рассчитайте ток, протекающий в прибора и порекомендуйте подходящий предохранитель.

2кВт = 2000 Вт

P = IV, I = P / V = ​​2000/230 = ~ 8,7 А

В идеале Предохранитель 10А сделает , но вполне вероятно, что в этом случае прибор будет оснащен предохранителем на 13 А.

Очевидно, вы выбираете ближайший номинал предохранителя из того, что есть в наличии.

Пример 2 . Какой предохранитель вы бы выбрали вставить вилку электроутюга 700 Вт, отработавшего 230В сети электроэнергии?

I = P / V = ​​700/230 = ~ 3,0 А

Идеально Предохранитель 4А было бы лучше, но 5A будет приемлемым .

Двойная изоляция

Для защиты от поражения электрическим током. шок, все приборы с металлическими корпусами должны быть заземлены то есть металлический корпус подключается к заземляющему проводу с помощью трехжильного кабеля , как описано ранее.

Заземленный проводник может никогда не стать живым.

Металлический кожух явно электрический провод, но если прибор имеет пластиковый корпус (электрический изолятор) без внешних металлических частей, которые могут быть коснулся, говорят с двойной изоляцией .

Это означает, что прибору не требуется заземляющий провод. и так соединяется только с двумя кабель с сердечником — только живые и нулевые провода — которые есть требуется для питания прибора.


ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс


6. Мощность, энергия расчет стоимости передачи и электроэнергии

  • Знайте и цените примеры передачи энергии что бытовые электроприборы призваны вызывать.

  • Знайте, что количество энергии количество передач зависит от того, как долго прибор включен и его власть.

    • Количество электричества, которое передается (« используется ») в приборе, зависит от его мощности и того, как долго вы используете его, т.е. когда он включен.

    • Энергия измеряется в джоулях (E в Дж) и мощность в ваттах (P в Вт)

      • 1 ватт = 1 Дж энергии передается за 1 секунду (1 Вт = 1 Дж / с)

      • Поскольку джоуль — очень крошечный количество энергии, мы часто указываем мощность в киловаттах (P в кВт).

      • 1 кВт = 1000 Вт = 1000 Дж / с

    • Лампа может быть указана с 50 Вт (50 Дж / с), утюг может быть указан как имеющий мощность 500 Вт или 0,5 кВт. номинальной мощности (500 Дж / с, 0,5 кДж / с), а электрический камин с тремя барами может иметь мощность 3 кВт номинальная мощность (3 кДж / с, 3000 Дж / с).

    • Однако при работе с большими количество электрической энергии удобнее думать и рассчитывать в киловатт-часы (кВтч).

      • 1 киловатт-час = количество электрическая энергия, которую прибор мощностью 1 кВт потребляет за 1 час.

      • Фактически, с точки зрения использование электроэнергии в доме, термин единица в вашем счете за электроэнергию означает киловатт-час , и цена будет указана как, например, «9 пенсов за единицу», Другими словами, вы будете платить 9 пенсов за каждый киловатт-час электроэнергии. ты используешь.

  • Три формулы для расчета мощности, переданная энергия и прочее тоже!

    • Если не уверены в единицах потенциала разница (стр.d. в В), ток в амперах (амперах, А) или сопротивление в омах (Ом) затем прочтите первый раздел Закон Ома и расчеты с использованием V = IR

    • (а) мощность P (Вт) = ток I (A) x разность потенциалов В (В)

      • P = IV

      • P в Вт или Дж / с, I в амперах A, V p.d. в вольтах.

      • Чем больше энергии передается в учитывая время, тем больше мощность устройства.

      • The p.d. V говорит вам, сколько энергия, передаваемая каждой единицей электрического заряда ( В = E / Q , J / C, см. Раздел 3 для E = Расчеты QV).

      • Текущий I расскажет, как много заряда проходит через данную точку в цепи за единицу времени (кулонов / сек, C / s ).

      • Это означает, что оба p.d. и текущие влияют на скорость, с которой энергия передается прибору от от накопителя электроэнергии к другому накопителю энергии.

      • Примеры расчетов с P = IV

      • Q1 Электрокамин мощностью 2 кВт подключен к питание 240 В.

        • Рассчитайте ток, протекающий через электрокамин.

        • P = 2 кВт = 2000 Дж / с

        • P = IV, I = P / V = 2000/240 = 8.33 А (3 SF)

      • Q2 Ток, протекающий через электродвигатель — 12 А.

      • Q3 Что p.d. должен быть блок питания, для выработки выходной мощности 2,0 кВт от машины, через которую протекает ток 12,0 А?

      • 4 квартал п.о. 12,0 В подается через резистор устройства мощностью 8.0 Вт.

    • (b) мощность = ток 2 x сопротивление

      • P = IV и так как V = IR , замена на V дает P = I 2 R

      • P = I 2 R

      • P в Вт или Дж / с , I в усилителях A и p.d. в вольт В , R в омах Ом .

      • (это полезно, если вы не знаете p.d., но вместо этого вы должны знать сопротивление)

      • Примеры расчетов с использованием P = I 2 R

      • Q1 Ток 20 А проходит через сопротивление 10 Ом.

      • 2 квартал А 2.0 кВт электрокамин имеет 4.0 Пробег через этот отопительный прибор.

        • Рассчитайте сопротивление нагревательный элемент.

        • P = I 2 R, R = P / I 2 = 2000/4 2 = 2000/16 = 125 Ом

      • Q3 A 20 Ом электрическое устройство передает энергию мощностью 500 Вт.

        • Рассчитайте ток, протекающий через Устройство.

        • P = I 2 R, I = √ (P / R) = √ (500/20) = 5,0 A (3 SF)

  • (c) E энергия передается устройством = мощность прибора x время

    • Полная энергия, передаваемая электроприбор зависит от мощности прибора (в Дж / С = Вт) и время , время , для которого оно используется… давая простую пропорциональность формула …

    • E = Pt (но здесь акцентируется внимание на его « электрическом » подключении, а не на платине!)

    • перестановок: P = E / t и t = E / P

    • Применение: мощность прибора = переданная электрическая энергия / использованное время

    • См. власть рейтинговые заметки

    • Формула связи: Поскольку P = IV, замена P дает переданной энергии E = IVt

      • (примеры расчета сделать, скопировать в электричество 3 тоже с E = QV?)

      • При прохождении электрического заряда энергия разности потенциалов передается как работа, выполняемая против электрическое сопротивление (стр.д.).

      • Энергия заряда исходит от источник питания (аккумулятор постоянного тока, сеть переменного тока), который увеличивает потенциальная энергия электронов.

      • Заряд (обычно электроны), ‘проваливается’ через п.о. по компонентам схемы, передача своей электрической потенциальной энергии другому накопителю энергии, например тепловая или другая форма энергии, например звук или свет.

      • Энергия, передаваемая в электрическое устройство можно рассчитать по формуле:

    • Вы можете использовать два разных набора ед.

    • (1-й) Обычные и знакомые J, W и с.

      • E это энергия переведено в джоулях, Дж

      • P — мощность в ваттах, Вт = Дж / с

      • t — время в секундах, с

      • Примеры расчетов

      • Q1 Духовка мощностью 800 Вт используется для полтора часа.

        • Сколько энергии в МДж составляет перенесено в накопитель тепловой энергии духовки?

        • 800 Вт = 800 Дж / с, время = 1,5 x 60 x 60 = 5400 с

        • E = Pt = 800 x 5400 = 4 320000 Дж = 4320 кДж = 4,32 МДж

      • 2 квартал Электронагреватель передает 1.5 МДж энергии каждую минуту.

        • Рассчитайте мощность электрический огонь в кВт.

        • 5,0 МДж = 5,0 x 10 6 Дж, время = 5 x 60 = 300 с

        • E = Pt, P = E / t = 1,5 x 10 6 /300 = 5000 Вт = 5,0 кВт

      • Q3 Аккумуляторная батарея может доставить в общей сложности 8.0 МДж энергии на устройство.

        • Если устройство подает питание мощность 25 Вт, с точностью до часа, сколько можно использовать?

        • P = 25 Дж / с, E = 8,0 x 10 6 J

        • E = Pt, t = E / P = 8,0 x 10 6 /25 = 3,2 x 10 5 с

        • 1 час = 60 x 60 = 3600 с

        • 3.2 х 10 5 /3600 = 89 часов

      • 4 квартал г. через резистор составляет 24,0 В. Если протекает ток 3,0 А, как сколько энергии передается за 5 минут?

        • время = 5 х 60 = 300 секунд.

        • E (J) = I (A) x V (V) x t (т), E = IVt

        • E = 3.0 х 24,0 х 300 = 21 600 Дж

      • Q5 Тостер мощностью 1200 Вт используется для всего 10 минут.

        • Сколько энергии передается в этот раз?

        • P = E / t, E = P x t , W = Дж / с

        • E = 1200 х 10 х 60 = 720 000 Дж = 7.2 х 10 5 Дж

      • Q6 Устройство передает 180 000 Дж энергии за две минуты.

        • Рассчитайте мощность прибор.

        • E = P x t, поэтому P = E / t = 180000 / (2 х 60) = 1500 Вт (1,5 кВт)

    • (2-й) киловатт-час

      • Практичные повседневные единицы e.грамм. на приборе или электричестве законопроект.

      • E есть переданная энергия в киловатт-часах, кВтч

      • P — мощность в киловаттах, кВт (1 кВт = 1000 Дж / с)

      • т есть время в часах, ч

      • Уравнение мощности: P = E / t , E = P x t, t = E / P

  • Треугольник формулы мощности для единиц мощность в киловаттах ( кВт ), единицы энергии в киловатт-часах ( кВтч ) и единицы времени в часах ( ч ).

    • единиц электроэнергии измеряется в киловатт-часы например для прибора

    • киловатт-часов = мощность в кВт x время прибор использовался в часах

    • Это мера энергии передается, а так как 1 Вт = 1 Дж / с

    • 1 кВтч = 1000 Вт x 3600 секунд = 3,6 X 10 6 Дж = 3,6 МДж



ВЕРХ СТРАНИЦЫ и субиндекс


Что дальше?

Электричество и ревизия магнетизма индекс нот

1.Полезность электроэнергии, безопасность, передача энергии, расчеты стоимости и мощности, P = IV = I 2 R, E = Pt, E = IVt

2. Электрические схемы и как их рисовать, условные обозначения схем, параллельность схемы, объяснение последовательных схем

3. Закон Ома, экспериментальные исследования сопротивление, I-V графики, расчеты V = IR, Q = It, E = QV

4. Схема устройств и как они используются? (е.грамм. термистор и LDR), соответствующие графики gcse Physical Revision

5. Подробнее о последовательных и параллельных цепях. электрические схемы, измерения и расчеты gcse физика

6. Электроснабжение «Национальной сети», экология вопросы, использование трансформаторов gcse примечания к редакции физики

7. Сравнение способов производства электроэнергии gcse Заметки о пересмотре физики (энергия 6)

8.Статическое электричество и электрические поля, использование и опасность статического электричества gcse примечания к редакции физики

9. Магнетизм — магнитные материалы — временные (индуцированные) и постоянные магниты — использует gcse физика

10. Электромагнетизм, соленоидные катушки, использование электромагнитов gcse примечания к редакции физики

11. Моторное воздействие электрического тока, электродвигатель, громкоговоритель, правило левой руки Флеминга, F = BIL

12.Эффект генератора, приложения, например. генераторы генерация электричества и микрофон gcse физика

ВСЕ мои GCSE Примечания к редакции физики

ИЛИ воспользуйтесь [GOGGLE ПОИСК]

Версия IGCSE заметки расчеты стоимости электроэнергии KS4 физика Научные заметки по электричеству расчеты стоимости GCSE руководство по физике заметки по расчету затрат на электроэнергию для школ, колледжей, академий, репетиторов, изображений рисунки диаграммы для расчета стоимости электроэнергии наука исправление заметки на расчеты затрат на электроэнергию для пересмотра модулей физики примечания к темам физики, чтобы помочь в понимании расчет стоимости электроэнергии университетские курсы по физике карьера в науке и физике вакансии в машиностроении технический лаборант стажировка инженер стажировка по физике США 8 класс 9 класс 10 AQA Примечания к редакции GCSE 9-1 по физике по стоимости электроэнергии расчеты GCSE примечания к расчетам затрат на электроэнергию Edexcel GCSE 9-1 физика и наука примечания к пересмотру расчет стоимости электроэнергии для OCR GCSE 9-1 21 век физика научные заметки по расчетам затрат на электроэнергию OCR GCSE 9-1 Шлюз физики примечания к пересмотру расчетов стоимости электроэнергии WJEC gcse science CCEA / CEA gcse science

НАЧАЛО СТРАНИЦЫ

Мощность (физика): определение, формула, единицы измерения, как найти (с примерами)

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Эми Дусто

Бодибилдер и пятиклассник могли носить все книги с полки вверх по лестнице, но вряд ли они справятся с задачей за то же время.Бодибилдер, вероятно, будет быстрее, потому что у нее рейтинг мощности выше, чем у пятиклассника.

Точно так же гоночный автомобиль с высокой мощностью лошадиных сил сможет проехать дальше намного быстрее, чем лошадь.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Мощность — это мера того, сколько работы выполнено за интервал времени.

Небольшое примечание о лошадиных силах: этот термин предназначен для сравнения мощности парового двигателя с мощностью лошади, так как двигатель мощностью 700 лошадиных сил может выполнять примерно в 700 раз больше работы, чем одна лошадь.Это восходит к тому времени, когда паровые двигатели были новыми, и один из самых выдающихся изобретателей, работавших над повышением их эффективности, Джеймс Ватт, придумал этот термин как способ убедить среднего человека в их ценности.

Формулы для мощности

Есть два способа рассчитать мощность в зависимости от того, какая информация доступна. Кроме того, есть две единицы мощности, которые одинаково действительны.

1. Мощность в терминах работы и времени:

P = \ frac {W} {t}

Где работа W измеряется в Ньютон-метрах (Нм), а время t измеряется в секундах (с).

2. Мощность в единицах силы и скорости:

P = Fv

Где сила F выражена в Ньютонах (Н), а скорость v выражена в метрах в секунду (м / с). .

Эти уравнения не эквивалентны случайным образом. Второе уравнение может быть получено из первого следующим образом:

Обратите внимание, что работа совпадает с усилием на смещение:

W = Fd

Подставьте это в первое уравнение мощности:

Затем, поскольку смещение в любую единицу времени равно скорости (v = d / t), перепишите члены в конце как v , чтобы получить второе уравнение мощности.

Единицы мощности

Единица мощности в системе СИ p обычно представлена ​​как Вт (Вт) , названная в честь того же Джеймса Ватта, который проектировал двигатели и сравнивал их с лошадьми. На бирках лампочек и других бытовых приборов этот блок обычно указывается.

Однако, глядя на вторую формулу мощности, можно перейти к другой единице. Сила, умноженная на скорость, дает измерение в единицах ньютон-метров в секунду (Нм / с). Затем, поскольку единица энергии Джоуль также определяется как один Ньютон-метр (Нм), первую часть этой энергии можно переписать как Джоуль, в результате чего получится вторая единица мощности СИ: Джоулей в секунду (Дж. / с).

Как стать могущественным

Рассмотрение определения силы и двух способов ее поиска дает несколько способов увеличить силу чего-либо : увеличить его силу (использовать больше силы ) или получить та же работа выполняется быстрее (уменьшение t или увеличение v ). Мощная машина — это сильная и быстрая , а слабая — ни то, ни другое. более легко и быстро может работать , более мощный — объект, выполняющий работу.

Это также означает, что очень сильная машина, скажем, очень мускулистый бодибилдер, может все еще испытывать недостаток в мощности . Человек, который может поднять очень тяжелый груз, но только очень медленно, менее силен, чем тот, кто может поднять его быстро.

Точно так же очень быстрая машина или человек, который мало что делает, кто-то быстро крутится на месте, но ни к чему не приходит, на самом деле не является мощным.

Пример расчета мощности

1. Усэйн Болт выработал около 25 Вт мощности в своем рекордном спринте на 100 м, который занял 9.58 секунд. Сколько работы он проделал?

Поскольку даны P и t , а W неизвестно, используйте первое уравнение:

P = \ frac {W} {t} \ подразумевает 25 = \ frac { W} {9.58} \ подразумевает W = 239.5 \ text {Nm}

2. С какой средней силой он давил на землю во время бега?

Так как работа в Нм уже известна, как и перемещение в метрах, деление на длину гонки даст силы (другими словами, работа то же самое, что сила, умноженная на смещение: W = F × d):

\ frac {239.5} {100} = 2.395 \ text {N}

3. Какую мощность вырабатывает человек весом 48 кг, который тратит 6 секунд на подъем по 3-метровой лестнице?

В этой задаче указаны смещение и время, что позволяет быстро вычислить скорость:

v = \ frac {d} {t} = \ frac {3} {6} = 0,5 \ text {м / с}

Второе уравнение мощности содержит скорость, но также включает силу. Человек, поднимающийся по лестнице, пытается противостоять силе тяжести. Итак, силу в этом случае можно найти, используя их массу и ускорение свободного падения, которое на Земле всегда равно 9.8 м / с 2 .

F_ {grav} = mg = 48 \ times 9,8 = 470,4 \ text {N}

Теперь сила и скорость укладываются во вторую формулу мощности:

= Fv = 470,4 \ times 0,5 = 235,2 \ text {J / s}

Обратите внимание, что решение оставить здесь единицы измерения Дж / с, а не ватты, является произвольным. Столь же приемлемый ответ — 235,2 Вт.

4. Одна лошадиная сила в единицах СИ составляет около 746 Вт, что основано на нагрузке, которую пригодная лошадь могла бы выдержать в течение одной минуты. Сколько работы проделала лошадь-пример за это время?

Единственный шаг перед включением значений мощности и времени в первое уравнение — убедиться, что время указано в правильных единицах СИ, в секундах, путем переписывания одной минуты на 60 секунд.Тогда:

P = \ frac {W} {t} \ implies 746 = \ frac {W} {60} \ implies W = 44,670 \ text {Nm}

Киловатт и электричество

Многие коммунальные предприятия взимают плату с клиентов. плата основана на их киловатт-часах использования. Чтобы понять значение этой общей единицы электроэнергии, начните с разбивки единиц.

Префикс килограмма означает 1000, так что киловатт (кВт) равен 1000 ватт. Таким образом, киловатт-час (кВтч) — это количество киловатт, используемое за один час времени.

Для подсчета киловатт-часов умножьте количество киловатт на использованные часы. Таким образом, если кто-то использует 100-ваттную лампочку в течение 10 часов, он в общей сложности израсходует 1000 ватт-часов или 1 кВт-ч электроэнергии.

Пример проблемы киловатт-часов

1. Электроэнергетика взимает 0,12 доллара за киловатт-час. Очень мощный вакуум 3000 Вт используется в течение 30 минут. Сколько стоит это количество энергии домовладельцам?

3 \ text {кВт} \ times 0.5 \ text {h} = 1,5 \ text {кВтч} \ text {и} 1,5 \ text {кВтч} \ times 0,12 \ text {долларов / кВтч} = \ 0,18 доллара США

2. То же коммунальное предприятие кредитует домашнее хозяйство в размере 10 долларов США на каждые 4 кВтч электроэнергии возвращается в сеть. Солнце дает около 1000 Вт мощности на квадратный метр. Если солнечный элемент площадью два квадратных метра в доме собирает энергию в течение 8 часов, сколько денег он приносит?

Учитывая информацию в задаче, солнечный элемент должен быть способен собирать 2 000 Вт от Солнца или 2 кВт. За 8 часов это 16 кВтч.

\ frac {\ $ 10} {4 \ text {kWh}} \ times 16 \ text {kWh} = \ $ 40

Работа, энергия и мощность

Определения

Работа может быть определена как передача энергии. В физике мы говорим, что работа выполняется с объектом, когда вы передаете ему энергию. Если один объект передает (отдает) энергию второму объекту, то первый объект работает со вторым объектом.

Работа — это приложение силы на расстоянии.Поднять какой-нибудь груз с земли и положить его на полку — хороший пример работы. Сила равна весу объекта, а расстояние равно высоте полки (W = Fxd).

Принцип работы-энергии — Изменение кинетической энергии объекта равно чистой работе, совершаемой над объектом.

Энергию можно определить как способность выполнять работу. Самый простой случай механической работы — это когда объект стоит на месте, и мы заставляем его двигаться.2.

Типы энергии

Есть два типа энергии во многих формах:

Кинетическая энергия = Энергия движения

Потенциальная энергия = Накопленная энергия

Формы энергии

Солнечное излучение — инфракрасное тепло, радиоволны, гамма-лучи, микроволны, ультрафиолетовый свет

Атомная / ядерная энергия — энергия, выделяемая в ядерных реакциях.Когда нейтрон расщепляет ядро ​​атома на более мелкие части, это называется делением. Когда два ядра соединяются под воздействием миллионов градусов тепла, это называется синтезом

.

Электрическая энергия — Производство или использование электроэнергии в течение периода времени, выраженное в киловатт-часах (кВтч), мегаватт-часах (NM) или гигаватт-часах (ГВтч).

Химическая энергия — Химическая энергия — это форма потенциальной энергии, связанная с разрывом и образованием химических связей. Он накапливается в продуктах питания, топливе и батареях и выделяется в виде других форм энергии во время химических реакций.

Механическая энергия — Энергия движущихся частей машины. Также относится к движениям человека

Тепловая энергия — форма энергии, которая передается разницей температур

Что такое Power

Мощность — это работа, выполненная за единицу времени. Другими словами, мощность — это мера того, насколько быстро можно выполнить работу. Единица мощности — ватт = 1 джоуль / 1 секунда.

Одной из распространенных единиц энергии является киловатт-час (кВтч).Если мы используем один кВт мощности, одного кВтч энергии хватит на один час.

Расчет работы, энергии и мощности

РАБОТА = W = Fd

Поскольку энергия — это способность выполнять работу, мы измеряем энергию и работу в одних и тех же единицах (Н * м или джоулях).

МОЩНОСТЬ (P) — скорость производства (или поглощения) энергии с течением времени: P = E / t

Единицей измерения СИ

мощности является ватт, представляющий выработку или поглощение энергии со скоростью 1 Джоуль / сек.Единицей измерения мощности в английской системе является мощность в лошадиных силах, что эквивалентно 735,7 Вт.

См. Также: Работа, энергия и мощность — Как понять и рассчитать счет за энергию.


Попробуйте это упражнение!

1) Сила в 20 ньютонов, толкающая объект на 5 метров в направлении силы. Сколько работы сделано?

Пожалуйста, введите свой ответ в отведенное для этого поле:


2) Если вы выполняете 100 джоулей работы за одну секунду (используя 100 джоулей энергии).Сколько энергии используется?


3) 1 лошадиная сила равна сколько ватт?

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.