Мощность постоянного тока | Все формулы
Сообщение от администратора:
Ребята! Кто давно хотел выучить английский?
Переходите по моей ссылке и получите два бесплатных урока в школе английского языка SkyEng!
Занимаюсь там сам — очень круто. Прогресс налицо.
В приложении можно учить слова, тренировать аудирование и произношение.
Попробуйте. Два урока бесплатно по моей ссылке!
Жмите СЮДА
Мощность постоянного тока — равна отношению напряжения в квадрате к сопротивлению на участке цепи.
Тут мы использовали :
— Мощность постоянного тока
— Сила тока
— Напряжение в цепи
— Сопротивление цепи
— Работа силы тока
— Время, за которое совершалась работа
Постоянный ток Основные формулы:
Сила
тока: 
.
Плотность
тока: 
,j=qnV.
Закон
Ома для однородного участка цепи: 
Сопротивление
проводника: 
Зависимость
удельного сопротивления от температуры: 
Закон
Ома для неоднородного участка цепи: 
Сила
тока короткого замыкания: 
.
Закон
Ома для замкнутой цепи: 
.
Работа
электрического поля на участке цепи: 
Закон
Джоуля-Ленца: 
Мощность тока: P=I . U .
Полная мощность, выделяемая в цепи: P=I . .
Первый
закон Кирхгофа: 
.
Второй
закон Кирхгофа: 
Примеры решения задач
Задача 12. Амперметр, накоротко присоединенный к источнику тока с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом, показывает силу тока 5 А. Какую силу тока показывает этот амперметр, если его зашунтировать сопротивлением 0,1 Ом?
= 1,5 В r= 0,2 Ом I1 = 5 А Rш = 0,1 Ом | Решение. Ток в цепи без шунта был равен  .Ток в цепи с зашунтированным амперметром равен | |
I2 — ? | | |
Дано:
, где 
— сопротивление внешней цепи.
Ответ: I2 = 10 A.
Задача 13. Даны 12 элементов с ЭДС =1,5В и внутренним сопротивлением r=0,4Ом. При последовательном или параллельном соединении этих элементов в батарею ток внешней цепи, имеющей сопротивление
Дано: n = 12 = 1,5 В r= 0,4 Ом R= 0,3 Ом | Решение. При последовательном соединении источников тока суммарная ЭДС равна p=n, а результирующее внутреннее сопротивление батареи равно rp= n . r. Таким образом, ток в цепи при последовательном соединении источников тока равен |
Imax — ? | |
При
параллельном соединении одинаковых
источников тока суммарная ЭДС будет
равна ,
а результирующее внутреннее сопротивление
батареи равно 
Таким образом, ток в цепи при параллельном
соединении источников тока равен
Ответ: I2 > I1 при параллельном соединении.
Дано: Р = 1 кВт = 103 Вт U = 220 В d = 0,5 мм = 0,5.10—3 po=1мк Ом . м =10—6 Ом . м = 4 . 10—4 К—1 | Решение. Мощность
плитки равна
|
| где |
где
—сопротивление
нихромовой проволоки. Сопротивление
проволоки также равно 
—?
— удельное сопротивление проволоки
приt=900oC. Таким
образом, длина нихромовой проволоки,
необходимой для изготовления спирали,
равна 
Ответ: 
=7м.
Задача 15. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от Io= 0 до I = 3A в течение времени
Дано: Io= 0 I = 3 A t=10 с | Решение. Элементарный заряд dq, прошедший в проводнике за время dt, равен dq=I·dt, где I в силу равномерного нарастания может быть выражено формулой I =k t , |
q— ? | где |
Полный заряд, прошедший в проводнике за время t, равен
Ответ: q=15 Кл.
Задача 16. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от Io = 0 до некоторого максимального значения в течение времени t=10 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты Q=1 кДж. Определить скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление R его равно 3 Ом.
Дано: Io= 0 t = 10с Q = 1кДж R = 3 Ом. | Решение. Количество
теплоты, выделившееся в проводнике
за время t,
равно где |
q— ? |
,I=k·t,
—
скорость нарастания тока в проводнике. 
Отсюда 
Ответ: k = 1 A / c.
Задача 17. Три источника тока с ЭДС 1 = 11 B, 2 =4 B и 3 = 6 B и три реостата с сопротивлениями R1=5 Ом, R2=10 Ом и R3=2 Ом соединены, как показано на рисунке. Определить силы токов I в реостатах. Вынужденное сопротивление источника тока пренебрежимо мало.
1 = 11 B 2 =4 B 3 = 6 B R1=5 Ом R2=10 Ом R3=2 Ом | Решение. | |
I 1 , I 2 , I 3 — ? | ||
Дано:Силы токов в разветвленной цепи определяются с помощью законов Кирхгофа. Поскольку в задаче три неизвестных, необходимо составить три уравнения. Перед составлением уравнений следует, во-первых, выбрать произвольно направления токов, текущих через сопротивления, указав их стрелками на чертеже, и, во-вторых, выбрать направление обхода контуров (только для составления уравнений по второму закону Кирхгофа).
При решении данной задачи направления токов выбраны, как показано на рисунке.
Одно из трех необходимых для решения задачи уравнений составляется, исходя из первого, два других — из второго закона Кирхгофа.
По первому закону Кирхгофа для узла В имеем
I 1 + I 2 — I 3 = 0.
При составлении уравнений по первому закону Кирхгофа необходимо соблюдать правило знаков: ток, подходящий к узлу, входит в уравнение со знаком плюс; ток, отходящий от узла — со знаком минус.
При составлении уравнений по второму закону необходимо соблюдать следующее правило знаков: а) если ток по направлению совпадает с выбранным направлением обхода контуров, то соответствующее произведение IR входит в уравнение со знаком плюс, в противном случае произведение IR входит в уравнение со знаком минус; б) если ЭДС повышает потенциал в направлении обхода контура, то есть, если при обходе контура приходится идти от минуса к плюсу внутри источника, то соответствующая ЭДС входит в уравнение со знаком плюс, в противном случае — со знаком минус.
По второму закону Кирхгофа имеем соответственно для контуров AR1 BR2 и AR2 BR3 :
I 1 R1 — I 2 R2 = 1 — 2,
I 2 R2 + I 3 R3 = 2 — 3.
Подставив в уравнения значения сопротивлений и ЭДС, получим систему уравнений:
I 1 + I 2 I 3 = 0 ;
5 I 1 10 I 2 = 7 ;
10 I 2 + 2 I 3 = 2 .
Решив эту систему уравнений, получаем что I1 = 0,8 А, I2 = 0,3 А, I3= 0,5 А.
Знак минус у значения тока I2 свидетельствует о том, что при произвольном выборе направлений токов, указанных на рисунке, направление тока I 2 было указано противоположно истинному.
Ответ: I 1 = 0,8 А, I 2= 0,3 А, I 3 = 0,5А.
studfile.net
цепи переменного и постоянного тока коэффициент мощности
В статье мы расскажем про мощность в цепи переменного и постоянного тока, а также мгновенную, активную, реактивную и полную мощность, а также что такое коэффициент мощности. Всех их формулы и примеры на нахождение мощности.
Мощность, генерируемая потоком через проводник тока I с напряжением U на его концах, выражается следующей формулой:
Используя закон Ома, можно определить формулу для мощности с известными сопротивлением и напряжением:
Аналогично, формула мощности может быть определена в зависимости от сопротивления и тока:
Задачи на нахождение мощности
Задача 1
Напряжение 5 В было измерено на концах резистора 10 Ом. Какая будет мощность?
Решение:
Применить второе уравнение: Р = 5 2 /10 = 25/10 = 2,5 Вт
Задача 2
Держатель лампы, несущий опорной мощности P = 21Вт при напряжении U = 12 В для подачи питания накала питания может быть использован со следующим параметры: U = 12В I max= 1А. Какой ток протекает при нормальной работе лампы?
Решение:
Давайте посчитаем, какой ток протекает при нормальной работе лампы:
P = U * I
I = P / U
I = 21 Вт / 12 В
I = 1,75 A
Это означает, что источник питания с заданными параметрами не подходит для питания этой лампы.
Мощность в цепи переменного тока
Мощность в цепи переменного тока в физики и обычной жизни одно из базовых понятий, которое нужно понимать перед началом работы с электроприборами. Далее вы увидите основные формулы мощности и их применение в задачах.
Мгновенная мощность
При рассмотрении энергетических процессов в цепях переменного тока удобно использовать разные типы энергии. Мгновенная мощность равна произведению мгновенных значений тока и напряжения на части цепи:
где: U и I — эффективные значения напряжения и тока, а φ и ω — соответственно разность фаз между током и напряжением и угловой частотой (пульсация).
Активная мощность
Активная мощность характеризуется текущими потерями энергии в течение 1 секунды в активных компонентах цепи (для нагрева, излучения или механических работ). Он измеряется в ваттах и определяется мгновенным значением мощности за период:
Реактивная мощность
Реактивная мощность связана с реактивными сопротивлениями, которые периодически накапливают энергию, а затем возвращают ее источнику, но сами не поглощают энергию. Единица реактивной мощности вар. Реактивная мощность может быть определена по формуле:
Реактивная мощность положительна при токе, задержанном по отношению к напряжению (φ>0), и отрицательна при токе, который обгоняет напряжение (φ<0).
Если ток действующего значения I протекает через индуктивность L, то: Q = ω*L*I2
Если к конденсатору С приложено напряжение действующего значения U, то: Q = -ω*C*U2
Полная мощность
Полная мощность (кажущаяся) определяется произведением эффективных значений напряжения и тока в сечении провода:
S = I*U
Кажущаяся силовая установка называется ВА (вольтампер). Отношение активной мощности к полной мощности P/S = cosφ называется коэффициентом мощности.
Активная, реактивная и полная мощность связаны друг с другом следующими отношениями:
Задача 3. Рассчитайте угол сдвига фаз цепи, в которой активная мощность составляет 1 кВт, а реактивная мощность — 0,2 кВар.
Решение.
Так мы добрались до конца второго, наверное, самого сложного для понимания руководства по электротехнике. Я не знаю, как это будет принято читателями. Написав это, я должен был решить серьезную дилемму: на самом деле ничего не объясняло простоту и поверхностные вопросы или серьезную трактовку темы. Проблема в том, что последнее возможно только на основе понятий из высшей математики, о которых большинство читателей, вероятно, не имеют ни малейшего понятия. Тем не менее, я должен был быть последовательным. В первой части я использовал элементы высшей математики, поэтому мне пришлось сделать это во второй, хотя я «простил» символический метод описания синусоидальных переменных, но я надеюсь, что те, кто интересуется электротехникой, хотя бы слышали об интегралах, дифференциалах и производных функций. Как я уже писал во введении: вы можете изучать электротехнику только самостоятельно! Это требует прочной основы в области математики, желание и трудолюбие. Однако это не простая задача, это совсем другая проблема.
Видеоурок по мощности тока
Ниже мы покажем вам простое объяснение по мощности, в котором подведем итоги по данной статье!
meanders.ru
Как рассчитать мощность электрического тока
Мощность в цепях постоянного тока
В цепях, где действует постоянный ток, характеристики напряжения и силы тока будут одинаковы и стабильны в любой момент времени.
Мощность в электрических цепях с постоянным током вычисляется по формуле: P=I*U , где I- сила постоянного тока, а U – напряжение в цепи постоянного тока.
Если рассчитывается мощность в электрической линейной цепи, в которой учитывается Закон Ома, то есть в пассивной цепи, то мощность рассчитывается по формуле:
,
где R – сопротивление в электрической цепи.
Если электрическая цепь более сложная и содержит источник электродвижущей силы (ЭДС), то получаемая или поглощаемая на данном участке цепи мощность рассчитывается по формуле:
,
где E – это коэффициент электродвижущей силы.
Если берется в учет внутреннее сопротивление источника электродвижущей силы, то рассчитанную по формуле мощность:
,
необходимо либо прибавить к поглощаемой ЭДС мощности, либо вычесть из получаемой ЭДС мощности.
evrikak.ru
Содержание:
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 токаМощность 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 токаПравильное 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 токаМощность 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. |
electric-220.ru
Формула мощности тока в физике
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 по указанному выше участку пройдет заряд (q) равный:
Следовательно, работа, которую совершает электрический ток на данном участке, равна:
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
ОпределениеМощность 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:
где – разность потенциалов, – ЭДС источника, который включен в цепь.
Выражение (5) является интегральной записью. Это выражение можно представить в дифференциальной форме, если использовать понятие удельной мощности ( – мощность, развиваемая током в единице объема проводника):
где j – плотность тока, – удельное сопротивление.
Единицы измерения мощности тока
Основной единицей измерения мощности тока (как и мощности вообще) в систе
www.webmath.ru
Мощность постоянного тока
Мощность постоянного тока P – это величина, которая показывает какую работу совершил постоянный ток по перемещению электрического заряда за единицу времени. Измеряется электрическая мощность, как и механическая – в ваттах.
Для того чтобы понять что такое электрическая мощность представим себе электрическое поле, в котором находится свободная частица.
Под действием напряженности E электрического поля, частица перемещается из точки a в точку b.
При перемещении частицы из точки a в точку b электрическое поле совершает работу А. Эта работа зависит от напряженности, заряда и расстояния между a и b.
Так как работа зависит еще и от величины заряда, то энергетической характеристикой электрического поля служит напряжение, которое является отношением работы A по перемещению заряда к величине самого заряда Q.
Если заряд равен единичному (Q=1), то получается, что напряжение это есть работа по перемещению единичного заряда из точки a в точку b.
Мощность определяется как отношение работы к промежутку времени , за который была совершена эта работа.
Выходит, что мощность, затрачиваемая на единичный заряд равна
А на некоторое количество зарядов Q
Если присмотреться ко второму множителю, то можно рассмотреть в нем электрический ток, который выражен как скорость изменения заряда. Таким образом, получаем всем известную формулу
Для того чтобы узнать, какое количество энергии выделилось источником постоянного тока, нужно воспользоваться законом Джоуля –Ленца.
Пример
Узнать какое количество энергии получит резистор от источника за 10 секунд, если его сопротивление равно 100 Ом, а ЭДС источника равно 12 В. Сопротивление источника принять равным нулю.
Найдем силу тока по закону Ома
Посчитаем мощность
Такое количество энергии получает резистор за секунду, а за десять секунд он получит в десять раз больше
Рекомендуем прочесть статью о балансе мощностей и о мгновенной мощности.
electroandi.ru