Ще раз про потужність: активну, реактивну, повну (P, Q, S), а також коефіцієнт потужності (PF). Електрична потужність В яких одиницях вимірюється дозволена потужність

Електрична потужність - фізична величина, що характеризує швидкість передачі або перетворення електричної енергії.

енциклопедичний YouTube

1 / 5

✪ Урок 363. Потужність в колі змінного струму

✪ Активна, реактивна і повна потужність. Що це таке, на прикладі наочної аналогії.

✪ Робота і потужність електричного струму. Робота струму | Фізика 8 клас # 19 | Інфоурок

✪ У чому різниця між напругою і СТРУМОМ

✪ Ватт Джоуль і Кінська сила

субтитри

Миттєва електрична потужність

Миттєвої потужністю називається твір миттєвих значень напруги і сили струму на якій-небудь ділянці електричного кола.

Потужність постійного струму

Так як значення сили струму і напруги постійні і рівні миттєвим значенням в будь-який момент часу, то потужність можна обчислити за формулою:

Для пасивної лінійного ланцюга, в якій дотримується закон Ома, можна записати:

Якщо ланцюг містить джерело ЕРС, то віддається їм або поглинається на ньому електрична потужність дорівнює:

Якщо струм всередині ЕРС протівонаправлени градієнту потенціалу (тече всередині ЕРС від плюса до мінуса), то потужність поглинається джерелом ЕРС з мережі (наприклад, при роботі електродвигуна або заряді акумулятора), якщо сонаправлени (тече всередині ЕРС від мінуса до плюса), то віддається джерелом в мережу (скажімо, при роботі гальванічного батареї або генератора). При обліку внутрішнього опору джерела ЕРС виділяється на ньому потужність p \u003d I 2 ⋅ r (\\ displaystyle p \u003d I ^ (2) \\ cdot r) додається до поглинається або віднімається з віддається.

Потужність змінного струму

У ланцюгах змінного струму формула для потужності постійного струму може бути застосована лише для розрахунку миттєвої потужності, яка сильно змінюється в часі і для більшості простих практичних розрахунків не дуже корисна безпосередньо. Прямий розрахунок середнього значення потужності вимагає інтегрування за часом. Для обчислення потужності в ланцюгах, де напруга і струм змінюються періодично, середню потужність можна обчислити, інтегруючи миттєву потужність протягом періоду. На практиці найбільше значення має розрахунок потужності в ланцюгах змінного синусоїдального напруги і струму.

Для того, щоб зв'язати поняття повної, активної, реактивної потужностей і коефіцієнта потужності, зручно звернутися до теорії комплексних чисел. Можна вважати, що потужність в колі змінного струму виражається комплексним числом таким, що активна потужність є його дійсною частиною, реактивна потужність - уявною частиною, повна потужність - модулем, а кут (зрушення фаз) - аргументом. Для такої моделі виявляються справедливими всі виписані нижче співвідношення.

активна потужність

.

Реактивна потужність - величина, що характеризує навантаження, створювані в електротехнічних пристроях коливаннями енергії електромагнітного поля в ланцюзі синусоїдального змінного струму, дорівнює добутку середньоквадратичних значень напруги U (\\ displaystyle U) і струму I (\\ displaystyle I), Помноженому на синус кута зсуву фаз φ (\\ displaystyle \\ varphi) між ними: Q \u003d U ⋅ I ⋅ sin \u2061 φ (\\ displaystyle Q \u003d U \\ cdot I \\ cdot \\ sin \\ varphi) (Якщо струм відстає від напруги, зрушення фаз вважається позитивним, якщо випереджає - негативним). Реактивна потужність пов'язана з повною потужністю S (\\ displaystyle S) і активною потужністю P (\\ displaystyle P) співвідношенням: | Q | \u003d S 2 - P 2 (\\ displaystyle | Q | \u003d (\\ sqrt (S ^ (2) -P ^ (2)))).

Фізичний сенс реактивної потужності - це енергія, перекачується від джерела на реактивні елементи приймача (індуктивності, конденсатори, обмотки двигунів), а потім повертається цими елементами назад в джерело протягом одного періоду коливань, віднесена до цього періоду.

Необхідно відзначити, що величина для значень φ (\\ displaystyle \\ varphi) від 0 до плюс 90 ° є позитивною величиною. величина sin \u2061 φ (\\ displaystyle \\ sin \\ varphi) для значень φ (\\ displaystyle \\ varphi) від 0 до -90 ° є негативною величиною. Відповідно до формули Q \u003d U I sin \u2061 φ (\\ displaystyle Q \u003d UI \\ sin \\ varphi), Реактивна потужність може бути як позитивною величиною (якщо навантаження має активно-індуктивний характер), так і негативною (якщо навантаження має активно-ємнісний характер). Дана обставина підкреслює той факт, що реактивна потужність не бере участі в роботі електричного струму. Коли пристрій має позитивну реактивну потужність, то прийнято говорити, що воно її споживає, а коли негативну - то виробляє, але це чиста умовність, пов'язана з тим, що більшість електропотребляющіх пристроїв (наприклад, асинхронні двигуни), а також чисто активне навантаження, що підключається через трансформатор, є активно-індуктивними.

Синхронні генератори, встановлені на електричних станціях, можуть як виробляти, так і споживати реактивну потужність в залежності від величини струму збудження, що протікає в обмотці ротора генератора. За рахунок цієї особливості синхронних електричних машин здійснюється регулювання заданого рівня напруги мережі. Для усунення перевантажень і підвищення коефіцієнта потужності електричних установок здійснюється компенсація реактивної потужності.

Застосування сучасних електричних вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорній техніці дозволяє виробляти більш точну оцінку величини енергії, що повертається від індуктивної і ємнісний навантаження в джерело змінної напруги.

повна потужність

Одиниця повної електричної потужності - вольт-ампер (російське позначення: В · А; міжнародне: V · A) .

Повна потужність - величина, що дорівнює добутку діючих значень періодичного електричного струму I (\\ displaystyle I) в ланцюзі і напруги U (\\ displaystyle U) на її затисках: S \u003d U ⋅ I (\\ displaystyle S \u003d U \\ cdot I); пов'язана з активною і реактивною потужностями співвідношенням: S \u003d P 2 + Q 2, (\\ displaystyle S \u003d (\\ sqrt (P ^ (2) + Q ^ (2))),) де P (\\ displaystyle P) - активна потужність, Q (\\ displaystyle Q) - реактивна потужність (при індуктивному навантаженні Q\u003e 0 (\\ displaystyle Q\u003e 0), А при ємнісний Q< 0 {\displaystyle Q<0} ).

Векторна залежність між повною, активної і реактивної потужністю виражається формулою: S ⟶ \u003d P ⟶ + Q ⟶. (\\ Displaystyle (\\ stackrel (\\ longrightarrow) (S)) \u003d (\\ stackrel (\\ longrightarrow) (P)) + (\\ stackrel (\\ longrightarrow) (Q)).)комплексна потужність

Потужність, аналогічно импедансу, можна записати в комплексному вигляді:

Модуль комплексної потужності | S ˙ | (\\ Displaystyle \\ left | (\\ dot (S)) \\ right |) дорівнює повній потужності S (\\ displaystyle S). дійсна частина R e (S ˙) (\\ displaystyle \\ mathrm (Re) ((\\ dot (S)))) дорівнює активної потужності P (\\ displaystyle P), А уявна I m (S ˙) (\\ displaystyle \\ mathrm (Im) ((\\ dot (S)))) - реактивної потужності Q (\\ displaystyle Q) з коректним знаком залежно від характеру навантаження. Потужність деяких електричних приладів

У таблиці вказані значення потужності деяких споживачів електричного струму:

тобто добуток векторів сили на швидкість руху - і є потужність. У чому вимірюється вона? За міжнародною системою СІ, одиницею виміру цієї величини є 1 Ватт.

Ватт і інші одиниці вимірювання потужності

Ватт означає потужність, де за одну секунду виробляється робота в один джоуль. Останню одиницю назвали так на честь англійця Дж.Уатта, який винайшов і спорудив першу парову машину. Але він при цьому використовував іншу величину - кінську силу, якась застосовується і до цього дня. Одна кінська сила приблизно дорівнює 735,5 Ватт.

Таким чином, крім Ватта, потужність вимірюють в метричній кінській силі. А при дуже малому значенні також використовують Ерг, рівний десяти в мінус сьомий ступеня Ватт. Можливо і вимір в одній одиниці маси / сили / метрів в секунду, що дорівнює 9,81 Ватт.

Потужність в двигуні

Названа величина є однією з найважливіших в будь-якому моторі, який буває самої різної потужності. Наприклад, електрична бритва має соті частки кіловата, а ракета космічного корабля налічує мільйони.

Для різної навантаження необхідна різна потужність для збереження певної швидкості. Наприклад, машина стане важче, якщо в неї помістити більше вантажу. Тоді сила тертя об дорогу збільшиться. Тому, щоб підтримувати ту ж швидкість, що і в ненавантаженому стані, буде потрібно велика потужність. Відповідно, мотор буде з'їдати більше палива. Про цей факт відомо всім водіям.

Але при великій швидкості важлива і інерція машини, яка прямо пропорційна її масі. Бувалі водії, які знають про цей факт, знаходять при їзді найкраще поєднання палива і швидкості, щоб бензину йшло менше.

потужність струму

У чому вимірюється потужність струму? У тій же самій одиниці по системі СІ. Вона може бути виміряна прямим або непрямим методом.

Перший спосіб реалізується за допомогою ватметра, яке споживає істотну енергію і сильно навантажує джерело струму. З його допомогою вимірюється від десяти Ватт і більше. Непрямий метод використовують при необхідності виміряти малі значення. Приладами для цього служать амперметр і вольтметр, під'єднані до споживача. Формула в даному випадку буде мати такий вигляд:

При відомому опорі навантаження, вимірюємо протікає через неї величину струму і знаходимо потужність так:

P \u003d I 2 ∙ R н.

За формулою P \u003d I 2 / R н також може бути вичесліть потужність струму.

У чому вимірюється вона в мережі трифазного струму, теж не секрет. Для цього застосовують уже знайомий прилад - ватметр. Причому вирішити задачу, ніж вимірюється електрична потужність, можна за допомогою одного, двох або навіть трьох приладів. Наприклад, для чьотирьох установки буде потрібно три пристрої. А для трехпроводной за несиметричного навантаження - два.

З листа клієнта:
Підкажіть, заради Бога, чому потужність ДБЖ вказується в Вольт-Амперах, а не в звичних для всіх кіловатах. Це сильно напружує. Адже все вже давно звикли до кіловата. Та й потужність всіх приладів в основному вказана в кВт.
Олексій. 21 червень 2007

У технічних характеристиках будь-якого ДБЖ вказані повна потужність [кВА] і активна потужність [кВт] - вони характеризують здатність навантаження ДБЖ. Приклад, см. Фотографії нижче:

Потужність не всіх приладів вказана в Вт, наприклад:

• Потужність трансформаторів вказується в ВА:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформатори ТП: см додаток)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформатори ТСГЛ: см додаток)
• Потужність конденсаторів вказується в Варах:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсатори K78-39: см додаток)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсатори КК: см додаток)
• Приклади інших навантажень - см. Додатки нижче.

Потужності характеристики навантаження можна точно задати одним єдиним параметром (активна потужність в Вт) тільки для випадку постійного струму, так як в ланцюзі постійного струму існує єдиний тип опору - активний опір.

Потужності характеристики навантаження для випадку змінного струму неможливо точно задати одним єдиним параметром, так як в ланцюзі змінного струму існує два різних типи опору - активний і реактивний. Тому тільки два параметри: активна потужність і реактивна потужність точно характеризують навантаження.

Принцип дії активного і реактивного опорів абсолютно різний. Активний опір - незворотньо перетворює електричну енергію в інші види енергії (теплову, світлову і т.д.) - приклади: лампа розжарювання, електронагрівач (параграф 39, Фізика 11 клас В.А. Касьянов М .: Дрофа, 2007).

Реактивний опір - поперемінно накопичує енергію потім видає її назад в мережу - приклади: конденсатор, котушка індуктивності (параграф 40,41, Фізика 11 клас В.А. Касьянов М .: Дрофа, 2007).

Далі в будь-якому підручнику з електротехніки Ви можете прочитати, що активна потужність (розсіюється на активному опорі) вимірюється в ватах, а реактивна потужність (циркулює через реактивне опір) вимірюється в варах; так само для характеристики потужності навантаження використовують ще два параметри: повну потужність і коефіцієнт потужності. Всі ці 4 параметра:

1. Активна потужність: позначення P, одиниця виміру: Ватт
2. Реактивна потужність: позначення Q, одиниця виміру: Вар (Вольт Ампер реактивний)
3. Повна потужність: позначення S, одиниця виміру: ВА (Вольт Ампер)
4. Коефіцієнт потужності: позначення k або cosФ, Одиниця виміру: безрозмірна величина

Ці параметри пов'язані співвідношеннями: S * S \u003d P * P + Q * Q, cosФ \u003d k \u003d P / S

також cosФ називається коефіцієнтом потужності ( Power Factor – PF)

Тому в електротехніці для характеристики потужності задаються будь-які два з цих параметрів так як інші можуть бути знайдені з цих двох.

Наприклад, електромотори, лампи (розрядні) - в тих. даних вказані P [кВт] і cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигуни АІР: див. додаток)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num\u003d38 (лампи ДРЛ: див. додаток)
(Приклади технічних даних різних навантажень див. Додаток нижче)

Те ж саме і з джерелами живлення. Їх потужність (здатність навантаження) характеризується одним параметром для джерел живлення постійного струму - активна потужність (Вт), і двома параметрами для іст. змінного струму. Зазвичай цими двома параметрами є повна потужність (ВА) і активна (Вт). Див. Наприклад параметри ДГУ і ДБЖ.

Більшість офісної та побутової техніки, активні (реактивний опір відсутній або мало), тому їх потужність вказується в Ватах. У цьому випадку при розрахунку навантаження використовується значення потужності ДБЖ в Ватах. Якщо навантаженням є комп'ютери з блоками живлення (БП) без корекції вхідного коефіцієнта потужності (APFC), лазерний принтер, холодильник, кондиціонер, електромотор (наприклад погружной насос або мотор в складі верстата), люмінісцентні баластні лампи та ін. - при розрахунку використовуються всі вих . дані ибп: кВА, кВт, перевантажувальні характеристики і ін.

Див. Підручники з електротехніки, наприклад:

1. Євдокимов Ф. Е. Теоретичні основи електротехніки. - М .: Видавничий центр "Академія", 2004.

2. Нємцов М. В. Електротехніка та електроніка. - М .: Видавничий центр "Академія", 2007.

3. Частоєдов Л. А. Електротехніка. - М .: Вища школа, 1989.

Так само см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(Переклад: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

додаток

Приклад 1: потужність трансформаторів і автотрансформаторів вказується в ВА (Вольт · Амперах)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформатори ТСГЛ)

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторні автотрансформатори TDGC2)

Приклад 2: потужність конденсаторів вказується в Варах (Вольт · Амперах реактивних)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсатори K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсатори КК)

Приклад 3: технічні дані електромоторів містять активну потужність (кВт) і cosФ

Для таких навантажень як електромотори, лампи (розрядні), комп'ютерні блоки живлення, комбіновані навантаження і ін. - в технічних даних вказані P [кВт] і cosФ (активна потужність і коефіцієнт потужності) або S [кВА] і cosФ (повна потужність і коефіцієнт потужності).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(Комбінована навантаження - верстат плазмового різання стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid\u003d365&area\u003den (блок живлення ПК)

доповнення 1

Якщо навантаження має високий коефіцієнт потужності (0.8 ... 1.0), то її властивості наближаються до активної навантаженні. Таке навантаження є ідеальною як для мережевої лінії, так і для джерел електроенергії, тому що не породжує реактивних струмів і потужностей в системі.

Тому в багатьох країнах прийняті стандарти нормують коефіцієнт потужності обладнання.

додаток 2

Устаткування однонагрузочное (наприклад, БП ПК) і багатоскладові комбіноване (наприклад, фрезерний промисловий верстат, який має в складі кілька моторів, ПК, освітлення та ін.) Мають низькі коефіцієнти потужності (менше 0.8) внутрішніх агрегатів (наприклад, випрямляч БП ПК або електромотор мають коефіцієнт потужності 0.6 .. 0.8). Тому в даний час більшість обладнання має вхідний блок коректора коефіцієнта потужності. У цьому випадку вхідний коефіцієнт потужності дорівнює 0.9 ... 1.0, що відповідає нормативним стандартам.

Додаток 3. Важливе зауваження щодо коефіцієнта потужності ДБЖ та стабілізаторів напруги

Здатність навантаження ДБЖ і ДГУ нормована на стандартну промислове навантаження (коефіцієнт потужності 0.8 з індуктивним характером). Наприклад, ДБЖ 100 кВА / 80 кВт. Це означає, що пристрій може живити активне навантаження максимальної потужності 80 кВт, або змішану (активно-реактивну) навантаження максимальної потужності 100 кВА з індуктивним коефіцієнтом потужності 0.8.

В стабілізаторах напруги інша справа. Для стабілізатора коефіцієнт потужності навантаження байдужий. Наприклад, стабілізатор напруги 100 кВА. Це означає, що пристрій може живити активне навантаження максимальної потужності 100 кВт, або будь-яку іншу (чисто активне, чисто реактивну, змішану) потужністю 100 кВА або 100 кВАр з будь-яким коефіцієнтом потужності ємнісного або індуктивного характеру. Зверніть увагу, що це справедливо для лінійної навантаження (без вищих гармонік струму). При великих гармонійних спотвореннях струму навантаження (високий КНІ) вихідна потужність стабілізатора знижується.

додаток 4

Наочні приклади чистої активної і чистої реактивних навантажень:

• До мережі змінного струму 220 VAC підключена лампа розжарювання 100 Вт - всюди в ланцюзі є струм провідності (через провідники проводів і вольфрамовий волосок лампи). Характеристики навантаження (лампи): потужність S \u003d P ~ \u003d 100 ВА \u003d 100 Вт, PF \u003d 1 \u003d\u003e вся електрична потужність активна, а значить вона цілком поглащается в лампі і перетворюється в потужність тепла і світла.
• До мережі змінного струму 220 VAC підключений неполярний конденсатор 7 мкФ - в ланцюзі проводів є струм провідності, всередині конденсатора йде струм зміщення (через діелектрик). Характеристики навантаження (конденсатора): потужність S \u003d Q ~ \u003d 100 ВА \u003d 100 Вар, PF \u003d 0 \u003d\u003e вся електрична потужність реактивна, а значить вона постійно циркулює від джерела до навантаження і назад, знову до навантаження і т.д.

додаток 5

Для позначення переважаючого реактивного опору (індуктивного або ємнісного) коефіцієнту потужності приписується знак:

+ (Плюс) - якщо сумарне реактивне опір є індуктивним (приклад: PF \u003d + 0.5). Фаза струму відстає від фази напруги на кут Ф.

- (мінус) - якщо сумарне реактивне опір є ємнісним (приклад: PF \u003d -0,5). Фаза струму випереджає фазу напруги на кут Ф.

додаток 6

Додаткові питання

Питання 1:
Чому у всіх підручниках електротехніки при розрахунку ланцюгів змінного струму використовують уявні числа / величини (наприклад, реактивна потужність, реактивний опір і ін.), Які не існують в реальності?

відповідь:
Так, все окремі величини в навколишньому світі - дійсні. У тому числі температура, реактивний опір, і т.д. Використання уявних (комплексних) чисел - це лише математичний прийом, який полегшує обчислення. В результаті обчислення виходить обов'язково дійсне число. Приклад: реактивна потужність навантаження (конденсатора) 20кВАр - це реальний потік енергії, тобто реальні Примор'ї, що циркулюють в ланцюзі джерело-навантаження. Але що б відрізнити ці Примор'ї від ват, безповоротно поглинає навантаженням, ці «циркулюючі Примор'ї» вирішили називати Вольт · ампер реактивними.

зауваження:
Раніше у фізиці використовувалися тільки поодинокі величини і при розрахунку всі математичні величини відповідали реальним величинам навколишнього світу. Наприклад, відстань між ними дорівнюватиме швидкість помножити на час (S \u003d v * t). Потім з розвитком фізики, тобто в міру вивчення більш складних об'єктів (світло, хвилі, змінний електричний струм, атом, космос та ін.) З'явилося таке велика кількість фізичних величин, що розраховувати кожну окремо стало неможливо. Це проблема не тільки ручного обчислення, але і проблема складання програм для ЕОМ. Для вирішення дане завдання близькі поодинокі величини стали об'єднувати в більш складні (які включають 2 і більше одиночних величин), що підкоряються відомим в математиці законам перетворення. Так з'явилися скалярні (поодинокі) величини (температура і ін.), Векторні і комплексні здвоєні (імпеданс і ін.), Векторні строєні (вектор магнітного поля і ін.), І більш складні величини - матриці і тензори (тензор діелектричної проникності, тензор Річчі і ін.). Для спрощення розрахунків в електротехніці використовуються наступні уявні (комплексні) здвоєні величини:

1. Опір (імпеданс) Z \u003d R + iX
2. Повна потужність S \u003d P + iQ
3. Діелектрична проникність e \u003d e "+ ie"
4. Магнітна проникність m \u003d m "+ im"
5. та ін.

Питання 2:

На сторінці http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показані S P Q Ф на комплексної, тобто уявної / неіснуючої площині. Яке відношення це все має до реальності?

відповідь:
Проводити розрахунки з реальними синусоїдами складно, тому для спрощення обчислень використовують векторне (комплексне) уявлення як на рис. вище. Але це не означає, що показання на малюнку S P Q не мають відношення до реальності. Реальні величини S P Q можуть бути представлені в звичайному вигляді, на основі вимірів синусоїдальних сигналів осцилографом. Величини S P Q Ф I U в колі змінного струму «джерело-навантаження» залежать від навантаження. Нижче показаний приклад реальних синусоїдальних сигналів S P Q і Ф для випадку навантаження складається з послідовно з'єднаних активного і реактивного (індуктивного) опорів.

Питання 3:
Звичайними струмовими кліщами і мультиметром виміряно струм навантаження 10 A, і напруга на навантаженні 225 В. Перемножуємо і отримуємо потужність навантаження в Вт: 10 A · 225В \u003d 2250 Вт.

відповідь:
Ви отримали (розрахували) повну потужність навантаження 2250 ВА. Тому ваша відповідь буде справедливий тільки, якщо ваша навантаження чисто активна, тоді дійсно Вольт · Ампер дорівнює ват. Для всіх інших типів навантажень (наприклад електромотор) - немає. Для вимірювання всіх характеристик будь-якої довільної навантаження необхідно використовувати аналізатор мережі, наприклад APPA137:

Див. Додаткову літературу, наприклад:

Євдокимов Ф. Е. Теоретичні основи електротехніки. - М .: Видавничий центр "Академія", 2004.

Нємцов М. В. Електротехніка та електроніка. - М .: Видавничий центр "Академія", 2007.

Частоєдов Л. А. Електротехніка. - М .: Вища школа, 1989.

AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (переклад: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Теорія і розрахунок трансформаторів малої потужності Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 / rev d25d5r4feb2013

Якщо вам потрібно одиниці вимірювання потужності привести в одну систему, вам стане в нагоді наш переклад потужності - конвертер онлайн. А нижче ви зможете почитати, в чому вимірюється потужність.

Потужність - фізична величина, що дорівнює відношенню роботи, що виконується за деякий проміжок часу, до цього проміжку часу.

У чому вимірюється потужність?

Одиниці виміру потужності, які відомі кожному школяреві і є прийнятими в міжнародному співтоваристві - вати. Названо так на честь вченого Дж. Уатта. Позначаються латинською W або пн.

1 Ватт - одиниця виміру потужності, при якій за секунду відбувається робота, рівна 1 джоулю. Ватт дорівнює потужності струму, сила якого 1 ампер, а напруга - 1 вольт. У техніці, як правило, застосовуються мегавати і кіловати. 1 кіловат дорівнює 1000 ват.
Вимірюється потужність і в ерг в секунду. 1 ерг в сек. Дорівнює 10 в мінус сьомий ступеня ват. Відповідно, 1 ват дорівнює 10 у сьомому ступені ерг / сек.

А ще одиницею вимірювання потужності вважається позасистемна «кінська сила». Вона була введена в обіг ще у вісімнадцятому столітті і продовжує досі застосовуватися в автомобілебудуванні. Позначається вона так:

• Л.С. (У руському),
• HP (в англійському).
• PS (в німецькому),
• CV (у французькому).

При перекладі потужності пам'ятайте, що в рунеті існує неймовірна плутанина при конверті кінських сил в вати. У Росії, країнах СНД і деяких інших державах 1 к.с. дорівнює 735, 5 ват. В Англії та Америці 1 hp дорівнює 745, 7 ват.

Доброго дня! Для обчислення фізичної величини, званої потужністю, користуються формулою, де фізичну величину - роботу ділять на час, протягом якого ця робота провадилася.

Виглядає вона так:

P, W, N \u003d A / t, (Вт \u003d Дж / с).

Залежно від підручників і розділів фізики, потужність у формулі може позначатися буквами P, W або N.

Найчастіше потужність застосовується, в таких розділах фізики і науки, як механіка, електродинаміка і електротехніка. У кожному разі, потужність має свою формулу для обчислення. Для змінного і постійного струму вона теж різна. Для вимірювання потужності використовують ватметри.

Тепер ви знаєте, що потужність вимірюється у ВАТ. По-англійськи ват - watt, міжнародне позначення - W, російське скорочення - пн. Це важливо запам'ятати, тому що у всіх побутових приладах є такий параметр.

Потужність - скалярна величина, вона не вектор, на відміну від сили, яка може мати напрямок. У механіці, загальний вигляд формули потужності можна записати так:

P \u003d F * s / t, де F \u003d А * s,

З формул видно, як ми замість А підставляємо силу F помножену на шлях s. В результаті потужність в механіці, можна записати, як силу помножену на швидкість. Наприклад, автомобіль маючи певну потужність, змушений знижувати швидкість при русі в гору, так як це вимагає більшої сили.

Середня потужність людини прийнята за 70-80 Вт. Потужність автомобілів, літаків, кораблів, ракет і промислових установок, часто, вимірюють в кінських силах. Кінські сили застосовували ще задовго до впровадження ват. Одна кінська сила дорівнює 745,7Вт. Причому в Росії прийнято що л. с. дорівнює 735,5 Вт.

Якщо вас раптом випадково запитають через 20 років в інтерв'ю серед перехожих про потужності, а ви запам'ятали, що потужність - це відношення роботи А, досконалої в одиницю часу t. Якщо зможете так сказати, приємно здивуйте натовп. Адже в цьому визначенні, головне запам'ятати, що дільник тут робота А, а ділене час t. У підсумку, маючи роботу і час, і розділивши перше на друге, ми отримаємо довгоочікувану потужність.

При виборі в магазинах, важливо звертати увагу на потужність приладу. Чим могутніше чайник, тим швидше він погріє воду. Потужність кондиціонера визначає, якої величини простір він зможе охолоджувати без екстремального навантаження на двигун. Чим більше потужність електроприладу, тим більше струму він споживає, тим більше електроенергії витратить, тим більше буде плата за електрику.

У загальному випадку електрична потужність визначається формулою:

де I - сила струму, U-напруга

Іноді навіть її так і вимірюють в вольт-амперах, записуючи, як В * А. У вольт-амперах міряють повну потужність, а щоб обчислити активну потужність потрібно повну потужність помножити на коефіцієнт корисної дії (ККД) приладу, тоді отримаємо активну потужність в ватах.

Часто такі прилади, як кондиціонер, холодильник, праска працюють циклічно, включаючись і відключаючи від термостата, і їх середня потужність за загальний час роботи може бути невеликою.

У ланцюгах змінного струму, крім поняття миттєвої потужності, що збігається з загальнофізичної, існують активна, реактивна і повна потужності. Повна потужність дорівнює сумі активної і реактивної потужностей.

Для вимірювання потужності використовують електронні прилади - Ваттметри. Одиниця виміру Ватт, отримала свою назву на честь винахідника вдосконаленою парової машини, яка зробила революцію серед енергетичних установок того часу. Завдяки цьому винаходу розвиток індустріального суспільства прискорилося, з'явилися поїзди, пароплави, заводи, що використовують силу парової машини для пересування і виробництва виробів.

Всі ми багато разів стикалися з поняттям потужності. Наприклад, різні автомобілі характеризуються різною потужністю двигуна. Також, електроприлади можуть мати різну потужність, навіть якщо вони мають однакове призначення.

Потужність - це фізична величина, що характеризує швидкість роботи.

відповідно, механічна потужність - це фізична величина, що характеризує швидкість механічної роботи:

Т. е. Потужність - це робота в одиницю часу.

Потужність в системі СІ вимірюється в ватах: [ N] \u003d [Вт].

1 Вт - це робота в 1 Дж, досконала за 1 с.

Існують і інші одиниці вимірювання потужності, наприклад, такі, як кінська сила:

Саме в кінських силах найчастіше вимірюється потужність двигуна автомобілів.

Давайте повернемося до формули для потужності: Формула, за якою обчислюється робота, нам відома: Тому ми можемо перетворити вираз для потужності:

Тоді у формулі у нас утворюється відношення модуля переміщення до проміжку часу. Це, як ви знаєте, швидкість:

Тільки зверніть увагу, що в вийшла формулою ми використовуємо модуль швидкості, оскільки на час ми поділили не саме переміщення, а його модуль. Отже, потужність дорівнює добутку модуля сили, модуля швидкості і косинуса кута між їх напрямами.

Це цілком логічно: скажімо, потужність поршня можна підвищити за рахунок збільшення сили його дії. Прикладаючи велику силу, він буде здійснювати більше роботи за той же час, тобто збільшить потужність. Але навіть якщо залишити силу постійної, і змусити поршень рухатися швидше, він, безсумнівно, збільшить роботу, що здійснюються в одиницю часу. Отже, збільшиться потужність.

Приклади розв'язання задач.

Завдання 1.Потужність мотоцикла дорівнює 80 к.с. Рухаючись по горизонтальній ділянці, мотоцикліст розвиває швидкість рівну 150 км \\ год. При цьому, двигун працює на 75% від своєї максимальної потужності. Визначте силу тертя, що діє на мотоцикл.

Завдання 2.Винищувач, під дією постійної сили тяги, спрямованої під кутом 45 ° до горизонту, розганяється від 150 м / с до 570 м / с. При цьому, вертикальна і горизонтальна швидкість винищувача збільшуються на однакове значення в кожен момент часу. Маса винищувача дорівнює 20 т. Якщо винищувач розганявся протягом однієї хвилини, то яка потужність його двигуна?