Как найти мощность в физике электричество: Как найти мощность электрического тока

Содержание

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

В 2021 году казахстанские школьники будут сдавать по-новому Единое национальное тестирование. Помимо того, что главный школьный экзамен будет проходить электронно, выпускникам предоставят возможность испытать свою удачу дважды. Корреспондент zakon.kz побеседовал с вице-министром образования и науки Мирасом Дауленовым и узнал, к чему готовиться будущим абитуриентам.

— О переводе ЕНТ на электронный формат говорилось не раз. И вот, с 2021 года тестирование начнут проводить по-новому. Мирас Мухтарович, расскажите, как это будет?

— По содержанию все остается по-прежнему, но меняется формат. Если раньше школьник садился за парту и ему выдавали бумажный вариант книжки и лист ответа, то теперь тест будут сдавать за компьютером в электронном формате. У каждого выпускника будет свое место, огороженное оргстеклом.

Зарегистрироваться можно будет электронно на сайте Национального центра тестирования.

Но, удобство в том, что школьник сам сможет выбрать дату, время и место сдачи тестирования.

Кроме того, в этом году ЕНТ для претендующих на грант будет длиться три месяца, и в течение 100 дней сдать его можно будет два раза.

— Расскажите поподробнее?

— В марте пройдет тестирование для желающих поступить на платной основе, а для претендующих на грант мы ввели новые правила. Школьник, чтобы поступить на грант, по желанию может сдать ЕНТ два раза в апреле, мае или в июне, а наилучший результат отправить на конкурс. Но есть ограничение — два раза в один день сдавать тест нельзя. К примеру, если ты сдал ЕНТ в апреле, то потом повторно можно пересдать его через несколько дней или в мае, июне. Мы рекомендуем все-таки брать небольшой перерыв, чтобы еще лучше подготовиться. Но в любом случае это выбор школьника.

— Система оценивания останется прежней?

— Количество предметов остается прежним — три обязательных предмета и два на выбор. Если в бумажном формате закрашенный вариант ответа уже нельзя было исправить, то в электронном формате школьник сможет вернуться к вопросу и поменять ответ, но до того, как завершил тест.

Самое главное — результаты теста можно будет получить сразу же после нажатия кнопки «завершить тестирование». Раньше уходило очень много времени на проверку ответов, дети и родители переживали, ждали вечера, чтобы узнать результат. Сейчас мы все автоматизировали и набранное количество баллов будет выведено на экран сразу же после завершения тестирования.
Максимальное количество баллов остается прежним — 140.

— А апелляция?

— Если сдающий не будет согласен с какими-то вопросами, посчитает их некорректными, то он сразу же на месте сможет подать заявку на апелляцию. Не нужно будет ждать следующего дня, идти в центр тестирования, вуз или школу, все это будет электронно.

— С учетом того, что школьникам не придется вручную закрашивать листы ответов, будет ли изменено время сдачи тестирования?

— Мы решили оставить прежнее время — 240 минут. Но теперь, как вы отметили, школьникам не нужно будет тратить час на то, чтобы правильно закрасить лист ответов, они спокойно смогут использовать это время на решение задач.

— Не секрет, что в некоторых селах и отдаленных населенных пунктах не хватает компьютеров. Как сельские школьники будут сдавать ЕНТ по новому формату?

— Задача в том, чтобы правильно выбрать время и дату тестирования. Центры тестирования есть во всех регионах, в Нур-Султане, Алматы и Шымкенте их несколько. Школьники, проживающие в отдаленных населенных пунктах, как и раньше смогут приехать в город, где есть эти центры, и сдать тестирование.

— На сколько процентов будет обновлена база вопросов?

— База вопросов ежегодно обновляется как минимум на 30%. В этом году мы добавили контекстные задания, то что школьники всегда просили. Мы уделили большое внимание истории Казахстана и всемирной истории — исключили практически все даты. Для нас главное не зазубривание дат, а понимание значения исторических событий. Но по каждому предмету будут контекстные вопросы.

— По вашему мнению система справится с возможными хакерскими атаками, взломами?

— Информационная безопасность — это первостепенный и приоритетный вопрос. Центральный аппарат всей системы находится в Нур-Султане. Связь с региональными центрами сдачи ЕНТ проводится по закрытому VPN-каналу. Коды правильных ответов только в Национальном центре тестирования.

Кроме того, дополнительно через ГТС КНБ (Государственная техническая служба) все тесты проходят проверку на предмет возможного вмешательства. Здесь все не просто, это специальные защищенные каналы связи.

— А что с санитарными требованиями? Нужно ли будет школьникам сдавать ПЦР-тест перед ЕНТ?

— ПЦР-тест сдавать не нужно будет. Требование по маскам будет. При необходимости Центр национального тестирования будет выдавать маски школьникам во время сдачи ЕНТ. И, конечно же, будем измерять температуру. Социальная дистанция будет соблюдаться в каждой аудитории.

— Сколько человек будет сидеть в одной аудитории?

— Участники ЕНТ не за семь дней будут сдавать тестирование, как это было раньше, а в течение трех месяцев. Поэтому по заполняемости аудитории вопросов не будет.

— Будут ли ужесточены требования по дисциплине, запрещенным предметам?

— Мы уделяем большое внимание академической честности. На входе в центры тестирования, как и в предыдущие годы, будут стоять металлоискатели. Перечень запрещенных предметов остается прежним — телефоны, шпаргалки и прочее. Но, помимо фронтальной камеры, которая будет транслировать происходящее в аудитории, над каждым столом будет установлена еще одна камера. Она же будет использоваться в качестве идентификации школьника — как Face ID. Сел, зарегистрировался и приступил к заданиям. Мы применеям систему прокторинга.

Понятно, что каждое движение абитуриента нам будет видно. Если во время сдачи ЕНТ обнаружим, что сдающий использовал телефон или шпаргалку, то тестирование автоматически будет прекращено, система отключится.

— А наблюдатели будут присутствовать во время сдачи тестирования?

— Когда в бумажном формате проводили ЕНТ, мы привлекали очень много дежурных. В одной аудитории было по 3-4 человека. При электронной сдаче такого не будет, максимум один наблюдатель, потому что все будет видно по камерам.

— По вашим наблюдениям школьники стали меньше использовать запрещенные предметы, к примеру, пользоваться телефонами?

— Практика показывает, что школьники стали ответственнее относиться к ЕНТ. Если в 2019 году на 120 тыс. школьников мы изъяли 120 тыс. запрещенных предметов, по сути у каждого сдающего был телефон. То в прошлом году мы на 120 тыс. школьников обнаружили всего 2,5 тыс. телефонов, и у всех были аннулированы результаты.

Напомню, что в 2020 году мы также начали использовать систему искусственного интеллекта. Это анализ видеозаписей, который проводится после тестирования. Так, в прошлом году 100 абитуриентов лишились грантов за то, что во время сдачи ЕНТ использовали запрещенные предметы.

— Сколько средств выделено на проведение ЕНТ в этом году?

Если раньше на ЕНТ требовалось 1,5 млрд тенге из-за распечатки книжек и листов ответов, то сейчас расходы значительно сокращены за счет перехода на электронный формат. Они будут, но несущественные.

— Все-таки почему именно в 2021 году было принято решение проводить ЕНТ в электронном формате. Это как-то связано с пандемией?

— Это не связано с пандемией. Просто нужно переходить на качественно новый уровень. Мы апробировали данный формат на педагогах школ, вы знаете, что они сдают квалификационный тест, на магистрантах, так почему бы не использовать этот же формат при сдаче ЕНТ. Тем более, что это удобно, и для школьников теперь будет много плюсов.

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 тока — урок.

Физика, 8 класс.

Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.

U=Aq, где \(U\) – напряжение, \(А\) – работа тока, \(q\) – электрический заряд.

Таким образом, говоря другими словами,

напряжение на концах участка цепи численно равно работе, которая совершается при прохождении по этому участку электрического заряда в 1 Кл.

При прохождении по этому же участку электрического заряда, равного не \(1\) Кл, а, например, \(10\) Кл, совершённая работа будет в \(10\) раз больше.
Это означает, чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд, прошедший по нему: A=U⋅q,
Для выражения любой из величин можно использовать приведенные ниже рисунки.
Электрический заряд, прошедший по участку цепи, можно определить, измерив силу тока и время его прохождения: q=I⋅t. Используя это соотношение и подставляя его в формулу A=U⋅q, получим формулу для нахождения работы электрического тока: A=U⋅I⋅t.

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.

Чтобы выразить любую из величин из данной формулы, можно воспользоваться рисунком


Как известно, работу измеряют в джоулях, напряжение — в вольтах, силу тока — в амперах и время в секундах.

 

Тогда  1 джоуль = 1 вольт · 1 ампер · 1 секунду, или 1 Дж = 1 В · А ·С.


Из выше сказанного следует, что для измерения работы электрического тока нужны вольтметр, амперметр и часы. Например, для определения работы, которую совершает электрический ток, проходя по спирали лампы накаливания, необходимо собрать цепь, изображенную на рисунке. Вольтметром измеряется напряжение на лампе, амперметром – сила тока в ней. А при помощи часов (секундомера) засекается время горения лампы.

 

Например,

 

I = 1,2 АU = 5 Вt = 1,5 мин = 90 сА = U⋅I⋅t = 5⋅1,2⋅90 = 540 (Дж) 

 

Обрати внимание!

Работа чаще всего выражается в килоджоулях или мегаджоулях.

\(1\) кДж = 1000 Дж или \(1\) Дж = \(0,001\) кДж;
\(1\) М Дж = 1000000 Дж или \(1\) Дж = \(0,000001\) МДж.

На практике работу электрического тока

измеряют специальными приборами — счётчиками. Счётчики электроэнергии можно видеть в каждом доме.

 

 

Из курса физики известно, что мощность численно равна работе, совершённой в единицу времени N = Аt. Следовательно, чтобы найти мощность электрического тока, надо его работу  A=U⋅I⋅t разделить на время.

В отличие от механической мощности мощность тока обозначают буквой \(Р\).

P=At=U⋅I⋅tt=U⋅I. Отсюда следует, что

мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока: P=U⋅I.

Из этой формулы можно определить и другие физические величины.
Для удобства можно использовать приведенные ниже рисунки.

 

За единицу мощности принят ватт; \(1\) Вт = \(1\) Дж/с.

 

Из формулы P=U⋅I следует, что


\(1\) ватт =\(1\) вольт х \(1\) ампер, или \(1\) Вт = \(1\) В ∙ А.

Обрати внимание!

Используют также единицы мощности, кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).
\(1\) гВт = \(100\) Вт или \(1\) Вт = \(0,01\) гВт;
\(1\) кВт = \(1000\) Вт или \(1\) Вт = \(0,001\) кВт;
\(1\) МВт = \(1 000 000\) Вт или \(1\) Вт = \(0,000001\) МВт.

Измерить мощность электрического тока можно с помощью вольтметра и амперметра.

 

 

Чтобы вычислить искомую мощность, необходимо напряжение умножить на силу тока. Значение силы тока и напряжение определяют по показаниям приборов.

 

I = 1,2 АU = 5 ВP = U⋅I = 5⋅1,2 = 6 (Вт)

 

Существуют специальные приборы — ваттметры, которые непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи. Они бывают аналоговые и цифровые. В зависимости от сферы применения у них различаются пределы измерения.

 

аналоговый ваттметр

аналоговый ваттметр

аналоговый ваттметр

цифровой ваттметр

 

Подключим к цепи по очереди две лампочки накаливания, сначала одну, а затем другую и измерим силу тока в каждой из них. Она будет разной.

 

 

 

Сила тока в лампочке мощностью \(25\) ватт будет составлять \(0.1\) А. Лампочка мощностью \(100\) ватт потребляет ток в четыре раза больше — \(0.4\) А. Напряжение в этом эксперименте неизменно и равно \(220\) В. Легко можно заметить, что лампочка в 100 ватт светится гораздо ярче, чем \(25\)-ваттовая лампочка. Это происходит от того, что ее мощность больше. Лампочка, мощность которой в \(4\) раза больше, потребляет в \(4\) раза больше тока. Это показывает, что

 

Обрати внимание!

мощность прямо пропорциональна силе тока.

Что произойдет, если одну и ту же лампочку подсоединить к источникам различного напряжения? В данном случае используется напряжение \(110\) и \(220\) В.


  Можно заметить, что при большем напряжении лампочка светится ярче, значит, в этом случае ее мощность будет больше. Это означает, что

Обрати внимание!

мощность зависит от напряжения.

Рассчитаем мощность лампочки в каждом случае:

 

I=0,2АU=110ВP =U⋅I=110⋅0,2=22(Вт)I=0,4АU=220ВP =U⋅I=220⋅0,4=88(Вт)

 

Можно сделать вывод, что при увеличении напряжения в \(2\) раза мощность увеличивается в \(4\) раза.
Не следует путать эту мощность с номинальной мощностью лампы (мощность, на которую рассчитана лампа). Номинальная мощность лампы (а соответственно — ток через нить накала и её расчётное сопротивление) указываются только для номинального напряжения лампы (указано на баллоне, цоколе или упаковке).


 

 

В таблице дана мощность потребляемая различными приборами и устройствами:

 

Название

Рисунок

Мощность

калькулятор

\(0,001\) Вт

лампы дневного света

\(15 — 80\) Вт

лампы накаливания

\(25 — 5000\) Вт

компьютер

\(200 — 450\) Вт

электрический чайник

\(650 – 3100\) Вт

пылесос

\(1500 — 3000\) Вт

стиральная машина

\(2000 — 4000\) Вт

трамвай

\(150 000 – 240000\) Вт

Источники:

Перышкин А. В Физика. 8 класс // ДРОФА, 2013

http://уроки.мирфизики.рф/%d1%80%d0%b0%d0%b1%d0%be%d1%82%d0%b0-%d0%b8-%d0%bc%d0%be%d1%89%d0%bd%d0%be%d1%81%d1%82%d1%8c-%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%be%d0%b3%d0%be-%d1%82%d0%be%d0%ba/

http://phscs.ru/physicsus/electric-power

http://class-fizika.narod.ru/8_34.htm

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.

Урок: Работа и мощность электрического тока.

Урок: Работа и мощность электрического тока.

Цель урока: Обобщить, повторить изученное по теме «Законы постоянного тока», развить навыки решения экспериментальных, расчетных задач, развить устную речь учащихся, сформировать понятия работы и мощности электрического тока.

Задачи:

1.Образовательная:

 — изучение понятий работа и мощность электрического тока;

— формирование мотивации и опыта учебно-познавательной и практической деятельности.

2. Развивающие:

— развитие  умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, наблюдать и экспериментировать;

— развитие логического мышления;

— развития умения выражать речью результаты собственной мыслительной деятельности.

3 Воспитательные:

 — пробуждение познавательного интереса к предмету и окружающие явлениям;

 -развитие способности к общению, работе в коллективе.

 

Ход урока.

  1. Вступительное слово учителя. Сегодня у нас не совсем обычный урок, т.к. присутствуют гости.

 — В течение  нескольких уроков мы изучали законы постоянного тока. Рассмотрели закон Ома для участка цепи, основные характеристики электрического тока. Давайте немного повторим основные понятия формулы и определения.

  1. Повторение основных формул и определений:

Вопросы для повторения.

1.Что называют электрическим током?

Электрическим током называют упорядоченное, направленное движение заряженных частиц.

2.Условия существования электрического тока?

 Наличие свободных зарядов.

 Наличие электрического поля.

3. От чего зависит электрическое сопротивление проводника?

 От длины проводника.

 От площади поперечного сечения проводника.

 От  рода материала.

       

4. При каком соединении все проводники находятся под одним и тем же напряжением?

Проводники находятся при одинаковом напряжении при параллельном соединении:

U1 = U2 = U.

5. Прибор для измерения силы тока?

Силу тока измеряют с помощью амперметра, который включают в цепь последовательно с тем  прибором, силу тока в котором нужно измерить.

6. Прибор для измерения напряжения?

напряжение измеряют с помощью вольтметра, который включают в цепь параллельно  тому участку, напряжение на котором нужно измерить.

7. Закон Ома для участка цепи:

— сила тока I прямо пропорциональна приложенному напряжению U и  обратно пропорциональна сопротивлению  проводника.

8.Что понимают под механической работой и мощностью?

Механическая работа совершается, когда на тело действует сила и тело под действием этой силы перемещается.

Работа равна произведению силы на путь, пройденный телом под действием этой силы: A=FS

Быстрота совершения работы называется мощностью.

Мощность определяется отношением работы А к промежутку времени t, необходимому для ее совершения: N=A/t.

 

9. КПД механизма называют…?

Коэффициент полезного действия механизма равен отношению полезной работы к полной работе. Очевидно, коэффициент полезного действия всегда меньше единицы. Эту величину часто выражают в процентах. Обычно её обозначают греческой буквой η (читается «эта»). Сокращённо коэффициент полезного действия записывают КПД.

10.Основные действия электрического тока?  Прохождение тока по проводнику всегда сопровождается хотя бы одним из особых явлений – действий тока. Тепловое, магнитное, химическое.  (Энергия превращается из одного вида в другой, и действия электрического тока  дают такие же виды энергии т. е. энергии электрического поля, превратилось в другие виды энергии, или сколько было получено и израсходовано электрической энергии).

Напряжение на концах участка цепи численно равно работе, которая совершается при прохождении по этому участку электрического заряда. Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд, прошедший по нему.

II. Изучение нового материала

-Итак, ток оказывает химическое, магнитное, тепловое, световое действие. При этом ток совершает работу? (да, совершает.  Работа электрического тока показывает, сколько электрической энергии, т. е. энергии электрического поля, превратилось в другие виды энергии, или сколько было получено и израсходовано электрической энергии.)  Значит тема нашего урока (дети говорят)- Работа и мощность электрического тока.

-Приведите примеры, где ток совершает работу? (вентилятор, миксер, электрический чайник, лампа нить накала электрической лампочки и т. д.)

Создание проблемной ситуации.

Перед вами собранная электрическая цепь, которая состоит из последовательно соединенных элементов, и мы видим свечение нити накала лампочки. Нить накала электрической лампочки совершил работу? Как вы думаете,  от чего  зависит работа тока?  Ребята выдвигают гипотезу, учитель их записывает на доске.(электрического заряда, напряжения, силы тока).

-Теперь проверим нашу гипотезу?

Учитель демонстрирует опыты согласно схемам (рис.2)

Рисунок 2.

Схемы цепей показывает на экране

Ученики видят, что лампа в (1) светит ярче, чем лампа в (2). Сила тока в цепях одинаковая, а напряжения разные.

Значит, работа тока зависит от напряжения.

Вывод: A~U


Этот вывод записывает учитель на доску, ученики — в таблицу

-Давайте выясним, еще от чего зависит работа тока.

— Соберите цепь согласно схеме, представленной на экране (открыть приложение 2)

Схема (рис.3)

Рисунок 3

В то время пока учащиеся собирают цепь, можно заполнить таблицу с вопросами.

-Измените силу тока реостатом (при увеличении силы тока лампа светит ярче).

Значит, работа тока зависит от силы тока

Вывод: A~I

Записываем вывод на доску и в тетрадь.

-Если лампа будет работать 1 час, большую работу совершит ток? (да)

Значит, работа тока зависит от времени работы цепи

Вывод: A~t

Записываем вывод на доску и в тетрадь.

А теперь давайте немного отдохнем. (Физкультминутка)

Теперь выведем формулу для расчета работы тока на основе результатов наших опытов и рассуждений (рис.4).Используем сайт  (Классная физика, 8 класс)

 

 

 

 

 

 

Учитель: Итак, работа электрического тока равна произведению силы тока на напряжение и на время протекания тока по цепи.

Вспомним, в чем измеряется работа? ( в Джоулях )

[А ] = [ Дж ] = [ А .В .c]

Учитель: Чтобы измерить работу тока, надо взять амперметр, вольтметр и часы, все это сочетается в счетчике электрической энергии, которые есть в наших домах.

Ситуация: Например, В каком из электрических чайников, старой и новой модели, нагрев воды происходит быстрее  (в новой модели, нагрев воды происходит быстрее).   Одинаковую работу совершают чайники?(да) А разница тогда в чём? (различное время).

-Какой величиной характеризуется быстрота выполнения работы? ( мощностью: N=A/t )

В чем измеряют мощность? (в Ваттах)

-Мощность электрического тока обозначается P.

P— мощность электрического тока.

-Выведем формулу мощности электрического тока (рис.5)

 

 

 

 

 

Учитель: таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока

Для измерения мощности нужны: амперметр и вольтметр — это сочетается в ваттметре. (Классная физика, 8 класс)

Итак мы узнали что мощность измеряется в Вт.  А вот в чём ещё может измеряться мощность? Послушаем выступление.

(Выступление ученика)

Лошади́ная си́ла (л. с.) — внесистемная единица мощности, 1 л. с. = 735,5 Вт. В мире существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила». В России, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная примерно 735,5 ваттам. В настоящее время в России формально лошадиная сила выведена из употребления, однако до сих пор применяется для расчёта транспортного налога. В России и во многих других странах она всё ещё очень широко распространена в среде, где используются двигатели внутреннего сгорания (автомобили, мотоциклы, тракторная техника, мотокосы, триммеры).

Учитель: Практически на всех электроприборах, используемых в быту и технике, в техническом паспорте указывается  мощность тока, на которую они рассчитаны. Зная мощность, легко можно определить работу тока за заданный промежуток времени: A =P∙t.Тогда

1Дж = 1Вт ∙ с.

Однако эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как в потребителях электроэнергии ток производит работу в течение длительного времени, например в бытовых приборах – в течение нескольких часов, в электропоездах – даже в течение нескольких суток. Поэтому  на практике, вычисляя работу тока, удобнее время выражать в часах, а работу не в джоулях, а в других единицах: ватт ∙ час (Вт ∙ ч) и кратных им единицах.

1 Вт · ч = 3 600Вт·с =3 600Дж

1 г Вт · ч = 100 Вт · ч = 360 000 Дж

1 к Вт · ч = 1 000 Вт · ч = 3 600 000 Дж

Учитель: Итак, мы выяснили, чтобы измерить работу тока, надо взять амперметр, вольтметр и часы, все это сочетается в счетчике электрической энергии, которые есть в наших домах.

Ребята, знаете ли вы, сколько ваша семья тратит на оплату электроэнергии в месяц?

— Кто из вас умеет подсчитывать стоимость потребленной энергии? (создание проблемной ситуации)

Используя показания электросчетчика, можно подсчитать расход электроэнергии за определенный период времени (например, за месяц).

Пример 2. На ваших партах находятся образец оплаченной квитанции

 (оплаченная квитанция- раздаточный материал)

Обозначим П1 – показания электросчетчика в начале периода (например, в начале месяца)

П2 — показания электросчетчика в конце периода (например, в конце месяца)

Расход энергии подсчитаем по формуле А=П2-П1.

Стоимость потребленной энергии (С) найдем, умножив тариф на расход: С=Тариф*А.

Например, для моей семьи расчеты выглядят так:

П1= 07787 кВт·ч в начале месяца

П2 =07953 кВт·ч в конце месяца                   

 А=07953-07787=166 кВт·ч расход энергии (работа тока) за месяц.

Этот расход энергии мы сосчитали по показаниям счётчика. А вот как определить стоимость расхода энергии при работе компьютера на сегодняшнем уроке.(правильно с помощью формулы А=UIt)

4. Закрепление знаний. Итак, мы выяснили от чего зависит работа и мощность тока, узнали много формул и теперь все обобщим. (Электронный тест- 7 вопросов)

5. Подведение итогов урока. ДЗ

(задание творческое)

Мой задачей было- узнать  кпд робота т.е. какой процент энергии идет на перемещение робота по траектории.  Для рассчёта  кпд механизма  Lego-робота использовала формулу  η = (А_ полезн /Азатр_) * 100 %,

где А_затр – работа совершённая приложенной силой

А_полезн – работа по преодолению расстояния

где η КПД, А_полн полная работа, А_полезн полезная работа.

Заранее измерила  массу робота:

m = 735г = 0,735кг

По формуле P = mg найду вес: массу робота умножаю на ускорение свободного падения 9,8 м/с2

 Далее найдём работу, совершённую при перемещении робота по прямоугольной траектории

Aполезн = РS =

 Робот работает на аккумуляторе с зарядным устройством, на котором записано:

Сила тока  I= 0,7А, напряжение      U=10В, время работы робота     t=12с

Получается что это работа является затраченной работой, которую мы не можем рассчитать т.к. мы не знаем формулу  расчёта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 30.2 / 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

Напряжение, мощность и сопротивление в электрической цепи

Электрической цепью считается комплекс определенных элементов и устройств, специально предназначенных для протекания электрического тока, в которых электромагнитные процессы можно описать, благодаря таким понятиям, как напряжение и сила тока. Изображение электрической цепи условными знаками называется электрической схемой.

Напряжение в электрической цепи

Для рассмотрения напряжения электрической цепи имеет смысл определить такое понятие, как электрический ток. Электроток характеризуется заряженными частицами, пребывающими в каком-то из проводников в упорядоченном движении. Для его возникновения заранее формируется электрическое поле, оказывающее определенное воздействие на заряженные частицы и приводящее их в движение. Возникновение зарядов при этом будет наблюдаться исключительно в том случае, когда различные вещества между собой тесно контактируют.

В некоторых отдельно взятых видах веществ заряды будут свободно перемещаться среди их разных частей, в то же время, в других веществах это не осуществляется. В этих случаях проводящие вещества называют проводниками, а непроводящие считаются диэлектриками (или изоляторами). При этом в физике подобное разделение всего лишь условное. Способностью проводить электричество обладают любые вещества, но одним она присуща в большей степени, другим – в меньшей.

Электрический ток, как явление свободных зарядов в упорядоченном движении, характеризуется силой тока, равнозначной количеству электричества (заряда), проходящему за единицу времени через поперечное сечение вещества. Таким образом, если за время $dt$ по сечению вещества переносится некий заряд $dq = dq + dq$, то ток будет выражен в формуле:

$i = \frac{dq}{dt} = \frac{q}{t}$

Согласно характеру своего проявления, электрические заряды бывают: положительными и отрицательными. Ток в теле, которое было наэлектризовано, будет существовать непродолжительное время, что объясняется постепенным угасанием заряда самого по себе. С целью более продолжительного существования тока в проводнике потребуется обеспечение постоянной поддержки в нем электрического поля.

Электрическое поле может сформировать исключительно какой-либо источник электротока.

Пример 1

Простейшим примером процесса возникновения электрического тока можно назвать соединение одного конца провода с наэлектризованным предварительно телом и другого конца – с землей.

Изобретенная в свое время батарея стала первым стабильным источником электрического тока. Основными величинами выступают:

  • сила тока;
  • сопротивление;
  • напряжение.

Данные величины, имея тесную взаимосвязь между собой, наиболее точным образом могут охарактеризовать происходящие в электрической цепи процессы.

Определение 1

Напряжение в электрической цепи представляет одну из основных характеристик электротока. Током в физике считается упорядоченное движение электронов (заряженных частиц). Поле, формирующее это движение, будет выполнять определенные действия, которые характеризуются, подобно его работе. Чем больший заряд за одну секунду перемещается в цепи, тем больше работы выполняет электрическое поле.

В качестве одного из факторов, воздействующих непосредственно на работу тока, и выступает напряжение, представляющее собой отношение работы к заряду, который пройдет через определенный участок цепи. Единицей измерения работы тока выступает джоуль (Дж), а заряда – кулон (Кл). Единицей напряжения, таким образом, будет 1 Дж/Кл (или один вольт (В)).

Чтобы возникло напряжение, потребуется источник тока. В ситуации с разомкнутой цепью напряжение присутствует только на клеммах источника. Если включить источник в цепь, на ее отдельных участках можно зафиксировать появление напряжения, а, соответственно, и тока. Напряжение можно измерить вольтметром, включенным параллельно в электрическую цепь.

Электрический потенциал $ф$ представляет отношение энергии (работы) $Э$ электрического поля к единичному заряду $q_0$ (малый заряд, который не искажает поле, куда он внесен). Формула получается при этом следующая:

$dф = \frac{dЭ}{dq_0} = \frac{Э}{q_0}$

Электрическое напряжение является разностью потенциалов между двумя точками электрополя (например, 1 и 2), что выражается формулами:

$U_{1-2} = ф_1 — ф_2 = \frac{dЭ_1}{q_0}-\frac{dЭ_2}{q_0} = \frac{dЭ_{1-2}}{q_0}$

$U_{1-2} = \frac{Э_{1-2}}{q_0}$

$U_{2-1} = -\frac{Э_{1-2}}{q_0}$

Таким образом, электрическое напряжение считается работой электрического поля, ориентированного на перемещение единичного заряда из одной точки в другую. В пассивных элементах цепи положительное направление напряжения будет совпадать с положительным направлением тока.

Мощность в электрических цепях

Определение 2

В качестве одного из характеризующих поведение электронов параметров (помимо тока и напряжения) может выступать мощность. Она представляет меру количества работы, которую возможно совершить за единицу времени. Работа зачастую сравнивается с подъемом веса. Так, чем больше окажется вес и высота его подъема, тем больший объем работы выполнен.

Мощность, определяя скорость совершения работы в единицу времени, считается равной произведению напряжения и силы тока:

$P = IU$, где:

  • $P$ – мощность тока,
  • $I$ – сила тока,
  • $U$ – напряжение в цепи.

Мощность является величиной, обозначающей интенсивность передачи электроэнергии. С целью измерения мощности применяются ваттметры. Мощностью определяется работа по перемещению электрических зарядов за единицу времени:

$P = \frac{A}{\delta t}$

Здесь:

  • $A$ – работа,
  • $\delta t$– время, на протяжении которого такая работа совершалась.

Мощность тока в разных приборах и оборудовании будет зависеть параллельно от таких основных величин, как напряжение и сила тока. Чем выше будет ток, тем большим окажется значение мощности, соответственно, она возрастает и если напряжение повысится.

Существует две основных разновидности электрической мощности:

  • активная;
  • реактивная.

В первом случае мощность электротока безвозвратно превращается такие виды энергии, как:

  • механическая;
  • тепловая;
  • световая;
  • прочие.

В производственной и бытовой среде применяются уже более крупные значения: киловатты и мегаватты. К реактивной мощности будет относиться такая степень электрической нагрузки, которая создается в устройствах индуктивными и емкостными колебаниями энергии электромагнитного поля.

Сопротивление в электрической цепи

Электрическое сопротивление является определяющей величиной для силы тока, текущего при заданном напряжении по цепи. Под электрическим сопротивлением $R$ понимается отношение напряжения, возникшего на концах проводника, к силе тока, который течет по проводнику.

$R = \frac{U}{I}$, где

  • $R$- электрическое сопротивление проводника;
  • $U$ — напряжение;
  • $I$ — сила тока.

При расчетах напряжений и токов через элементы электроцепи нужно знать показатель их общего сопротивления. Источники энергии существуют в двух разновидностях: постоянный ток (аккумуляторы, выпрямители, батарейки) и переменный ток (промышленные и бытовые сети). В первом случае ЭДС со временем не изменяется, а во втором она будет изменяться, согласно синусоидальному закону с определенной частотой.

Сопротивление нагрузки существует в активном и реактивном виде. Активное сопротивление $R$ не зависит от частоты сети, что говорит об изменении тока синхронно с напряжением. Реактивное сопротивление бывает индуктивным и емкостным.

Замечание 1

Отличительной чертой реактивной нагрузки считают присутствие опережения или отставания тока от напряжения. Ток в емкостной нагрузке будет опережать напряжение, а в индуктивной – отставать от него. На практике это выглядит, как если бы разряженный конденсатор подключить к источнику постоянного тока, а в момент включения наблюдать максимальное количество тока через него при минимальном напряжении.

Со временем будет фиксироваться уменьшение тока и возрастание напряжения до заряда конденсатора. При подключении к источнику переменного тока конденсатора, он начнет постоянно перезаряжаться с частотой сети, а ток будет увеличиваться раньше напряжения.

Electric Power — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

Джеймс Джоуль (1818–1889) Англия проверил закон Ома и определил, что тепло, передаваемое проводником, прямо пропорционально его сопротивлению и квадрату тока, проходящего через него.

Таким образом, мы видим, что когда ток гальванического электричества распространяется по металлическому проводнику, тепло, выделяемое за данный момент времени, пропорционально сопротивлению проводника, умноженному на квадрат электрической напряженности.

Джеймс Прескотт Джоуль, 1841

Электроэнергия из определения мощности. Умножьте на единицу и замените переменные в знаменателе. Посмотрите, что это нам дает.

п. = Вт = Вт кв = Вт кв = ВИ
т т кв кв т

Это первоначальное определение ватта как единицы мощности.

Другая единица, которую я бы предложил добавить в список, — это мощность. Мощность, передаваемая током ампера через разность потенциалов в вольт, является единицей, соответствующей практической системе. Его уместно назвать ваттом в честь великого ума механиков Джеймса Ватта. Он был первым, кто имел четкое физическое представление о силе и дал рациональный метод ее измерения. Таким образом, ватт выражает мощность усилителя, умноженную на вольт, в то время как мощность в лошадиных силах равна 746 ваттам, а мощность — 735.

Карл Вильгельм Сименс, 1882

Лошадиная сила — это единица измерения мощности, изобретенная Джеймсом Ваттом. cheval de vapeur (буквально «конь пара») — это французское название того, что на английском языке часто называют метрической мощностью. Интересно, что французы называют мощность Джеймса Ватта le cheval-vapeur britannique .

Мощность по току. Снимаем напряжение подстановкой из закона Ома.

P = VI = ( IR ) I = I 2 R

Мощность по напряжению.Убрать ток по закону Ома.

P = VI = V В = В 2
R р

Вкратце…

Потребительские отношения…

Часть счета за электроэнергию бытовым потребителем. Коммунальные предприятия продают электроэнергию по киловатт-часам; блок, упрощающий расчет эксплуатационных расходов на электрические устройства.Энергия, потребляемая во время этого конкретного цикла выставления счетов, была довольно низкой (по сравнению с аналогичными потребителями), но тариф, взимаемый этим коммунальным предприятием, был примерно вдвое выше среднего по США в 2000 году.

Обычные (на основе меди) кабели могут передавать мощность (от 40 до 600 МВт) при высоком напряжении (от 40 до 345 кВ)

Увеличить

Аналогичный счет от 2015 года.

Потеря линии

P потеря = I 2 нагрузка R строка =

P нагрузка 2

R строка
В линия

и доля потерь.

доля потерь = P убыток = P нагрузка R строка
P нагрузка В 2 строка

Электроэнергия — Резюме — Гипертекст по физике

  • … электрическое сопротивление
  • электрическая мощность
  • контуры-r…
Гипертекст по физике
© 1998–2021 Гленн Элерт
Автор, иллюстратор, веб-мастер

Без условий постоянно.

  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. Снаряды
      11. Параметрические уравнения
    2. Dynamics I: Force
      1. Сил
      2. Сила и масса
      3. Действие-реакция
      4. Вес
      5. Динамика
      6. Статика
      7. Трение
      8. Силы в двух измерениях
      9. Центростремительная сила
      10. Кадры ссылки
    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. Динамика вращения
      4. Статика вращения
      5. Угловой момент
      6. Энергия вращения
      7. Прокат
      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. Генератор простых 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 материи
      4. Закон о газе
      5. Кинетико-молекулярная теория
      6. Фазы
    2. Калориметрия
      1. Явное тепло
      2. Скрытое тепло
      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 (светлый)
      4. Черенковское излучение
      5. Дифракция и интерференция (свет)
      6. Тонкопленочный интерференционный
      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. Проводники
    2. Электростатические приложения
      1. Конденсаторы
      2. Диэлектрики
      3. Аккумуляторы
    3. Электрический ток
      1. Электрический ток
      2. Электрическое сопротивление
      3. Электроэнергия
    4. Цепи 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 RL
      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. Фотоэлектрический эффект
      3. Рентгеновские снимки
      4. Антиматерия
    3. Волновая механика
      1. Волны материи
      2. Атомарные модели
      3. Полупроводники
      4. конденсированное вещество
    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 ароматов
      4. Стандартная модель
      5. Помимо стандартной модели
  6. Фонды
    1. шт.
      1. Международная система единиц
      2. Гауссова система единиц
      3. Англо-американская система единиц
      4. Единицы разного назначения
      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 по кривой
      4. Исчисление
    4. Векторы
      1. Тригонометрия
      2. Сложение и вычитание векторов
      3. Векторное разрешение и компоненты
      4. Умножение вектора
    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

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.

Краткое замечание 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 Вт измеряется в Ньютон-метрах (Нм), а время t измеряется в секундах (с).

2. Мощность в единицах силы и скорости:

P = Fv

Где сила F выражается в Ньютонах (Н), а скорость v выражается 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 то же самое, что сила, умноженная 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 рассмотрение второй формулы мощности приводит 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 величины можно переписать как джоуль, в результате чего получится вторая единица мощности в системе СИ: джоулей в секунду (Дж. / с).

Как стать сильным

Рассмотрение определения силы и двух способов ее найти дает несколько способов увеличить силу чего-то : увеличить его силу (использовать больше силы ) или получить та же работа выполняется быстрее (уменьшение t или увеличение v ). Мощный автомобиль — это сильный и быстрый , а слабый — ни то, ни другое. легче и быстрее может работать , более мощный объект, выполняющий работу.

Это также означает, что очень сильный тренажер, скажем, очень мускулистый бодибилдер, может не обладать мощностью . 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 стремится, на самом деле не является мощным.

Пример расчета мощности

1. Усэйн Болт выработал мощность около 25 Вт 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 усилие (иными 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 учитывает 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 Вт, 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 указывается в правильных единицах СИ — секундах, переписав одну минуту на 60 секунд.Тогда:

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

Киловатт и электричество

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

Префикс килограмм означает 1000, поэтому 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 США 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 долл. США

2. Та же коммунальная компания кредитует домашнему хозяйству 10 долл. 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

7.7: Power — Physics LibreTexts

Что такое Power?

Сила — это слово вызывает в воображении множество образов: профессиональный футболист, отталкивающий своего противника, драгстер, ревущий от стартовой линии, вулкан, выбрасывающий лаву в атмосферу, или взрывающаяся ракета, как на рисунке.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Эта мощная ракета космического корабля «Индевор» работала и потребляла энергию с очень высокой скоростью.(кредит: НАСА)

Эти образы силы объединяет быстрое выполнение работы, что соответствует научному определению мощности \ (P \) как скорости выполнения работы.

Мощность

Мощность — это скорость выполнения работы.

\ [P = \ dfrac {W} {t} \]

В системе СИ единица измерения мощности — ватт \ (Вт \), где 1 ватт равен 1 джоуль в секунду \ ((1 \, W = 1 \, J / s) \).

Поскольку работа — это передача энергии, мощность — это также скорость, с которой энергия расходуется.Например, лампочка мощностью 60 Вт потребляет 60 Дж энергии в секунду. Большая мощность означает большой объем работы или энергии, выработанный за короткое время. Например, когда мощный автомобиль быстро разгоняется, он выполняет большой объем работы и потребляет большое количество топлива за короткое время.

Расчет мощности по энергии

Пример \ (\ PageIndex {1} \): расчет мощности для подъема по лестнице

Какова выходная мощность для женщины весом 60,0 кг, которая поднимается по лестничному пролету высотой 3,00 м в шаге 3.50 с, начиная с состояния покоя, но имея конечную скорость 2,00 м / с? (См. Рисунок.)

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Когда эта женщина бежит наверх из состояния покоя, она преобразует химическую энергию, исходную из пищи, в кинетическую энергию и гравитационную потенциальную энергию. Ее выходная мощность зависит от того, как быстро она это сделает.

Стратегия и концепция

Работа, переходящая в механическую энергию, равна \ (W = KE + PE \). 2 + mgh, \), где \ (h \) — высота лестницы по вертикали.2) (3,00 \, м)} {3,50 \, s} \]

\ [= \ dfrac {120 \, J + 1764 \, J} {3.50 \, s} \]

\ [= 538 \, W. \]

Обсуждение

Женщина выполняет 1764 Дж работы, чтобы подняться по лестнице, по сравнению со всего лишь 120 Дж, чтобы увеличить свою кинетическую энергию; таким образом, большая часть ее мощности требуется для подъема, а не для ускорения.

Впечатляет, что полезная выходная мощность этой женщины чуть меньше 1 лошадиных сил \ ((1 \, л.с. = 746 \, Вт) \). Люди могут генерировать больше, чем лошадиные силы с помощью мышц ног в течение коротких периодов времени, быстро превращая доступный в крови сахар и кислород в объем работы.(Лошадь может выделять 1 л.с. в течение нескольких часов подряд.) Как только кислород истощается, выходная мощность снижается, и человек начинает быстро дышать, чтобы получить кислород для метаболизма большего количества пищи — это известно как этап аэробных упражнений . Если бы женщина поднималась по лестнице медленно, то ее выходная мощность была бы намного меньше, хотя объем выполняемой работы был бы таким же.

Установление связей: расследование на вынос

— Измерьте свой рейтинг мощности

  • Определите собственную номинальную мощность, измерив время, необходимое вам, чтобы подняться по лестнице.2 \) Крошечная часть этого удерживается Землей в течение длительного времени. Наш уровень потребления ископаемого топлива намного превышает скорость его хранения, поэтому они неизбежно будут исчерпаны. Сила подразумевает, что энергия передается, возможно, меняя форму. Невозможно полностью преобразовать одну форму в другую, не потеряв часть ее в виде тепловой энергии. Например, лампа накаливания мощностью 60 Вт преобразует в свет всего 5 Вт электроэнергии, а 55 Вт рассеивается в тепловую энергию.6 \) электроэнергии. Но электростанция потребляет химическую энергию в размере около 2500 МВт, создавая передачу тепла в окружающую среду в размере 1500 МВт. (См. Рисунок.)

    Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Огромное количество электроэнергии вырабатывается угольными электростанциями, такими как эта в Китае, но еще большее количество энергии идет на передачу тепла в окружающую среду. Большие градирни здесь необходимы для быстрой передачи тепла по мере его производства. Передача тепла характерна не только для угольных электростанций, но является неизбежным следствием выработки электроэнергии из любого топлива — ядерного, угля, нефти, природного газа и т.п.3 \) Человек в состоянии покоя (вся теплопередача) \ (100 \) Обычная лампа накаливания (общая полезная и теплопередающая) \ (60 \) Сердце, человек в состоянии покоя (общая полезная и теплоотдача) \ (8 \) Часы электрические \ (3 \) Карманный калькулятор \ (10 ​​^ {- 3} \)

    Мощность и энергопотребление

    Обычно нам приходится платить за энергию, которую мы используем.Стоимость энергии для электроприбора интересно и легко оценить, если известны его потребляемая мощность и затраченное время. Чем выше уровень энергопотребления и чем дольше прибор используется, тем выше его стоимость. Уровень потребляемой мощности равен \ (P = \ frac {W} {t} = \ frac {E} {t} \), где \ (E \) — энергия, поставляемая электроэнергетической компанией. Таким образом, энергия, потребляемая за время \ (t \), составляет

    \ [E = Pt. \]

    В счетах за электроэнергию указывается использованная энергия в киловатт-часах \ ((кВт \ cdot h) \), которая является произведением мощности в киловаттах и ​​времени в часах.Этот блок удобен тем, что потребление электроэнергии на уровне киловатт в течение нескольких часов является типичным.

    Пример \ (\ PageIndex {2} \): расчет затрат на энергию

    Какова стоимость эксплуатации компьютера мощностью 0,200 кВт, 6,00 ч в день в течение 30,0 дней, если стоимость электроэнергии составляет 0,120 долл. США за \ (кВт \ cdot ч \)?

    Стратегия

    Стоимость основана на потребленной энергии; таким образом, мы должны найти \ (E \) из \ (E = Pt \), а затем рассчитать стоимость.Поскольку электрическая энергия выражается в \ (кВт \ cdot h \) в начале такой задачи, удобно преобразовать единицы в \ (кВт \) и часы.

    Решение

    Энергия, потребляемая в \ (кВт \ cdot ч \), составляет

    \ [E = Pt = (0.200 \, кВт) (6.00 \, ч / сут) (30.0 \, d) \]

    \ [= 36,0 \, кВт \ cdot ч, \]

    , а стоимость просто равна

    .

    \ [стоимость = (36,0 \, кВт \ cdot ч) (0,120 $ \, за \, кВт \ cdot ч) = 4,32 $ \, за \, месяц.\]

    Обсуждение

    Стоимость использования компьютера в этом примере не является ни чрезмерной, ни незначительной. Понятно, что стоимость — это сочетание силы и времени. Когда и то и другое высокое, например, кондиционер летом, стоимость высока.

    Мотивация к экономии энергии стала более убедительной из-за ее постоянно растущей цены. Вооружившись знанием того, что потребляемая энергия является продуктом мощности и времени, вы можете оценить затраты для себя и сделать необходимые оценочные суждения о том, где экономить энергию.Нужно уменьшить либо мощность, либо время. Наиболее рентабельно ограничить использование мощных устройств, которые обычно работают в течение длительного времени, например водонагревателей и кондиционеров. Сюда не входят устройства с относительно высокой мощностью, такие как тостеры, потому что они работают всего несколько минут в день. Он также не будет включать электрические часы, несмотря на то, что они используются круглосуточно, потому что они являются устройствами с очень низким энергопотреблением. Иногда для выполнения той же задачи можно использовать устройства с большей эффективностью, то есть устройства, потребляющие меньше энергии.Одним из примеров является компактная люминесцентная лампа, которая дает в четыре раза больше света на ватт потребляемой мощности, чем ее собрат с лампами накаливания.

    Современная цивилизация зависит от энергии, но нынешние уровни потребления и производства энергии не являются устойчивыми. Вероятность связи между глобальным потеплением и использованием ископаемого топлива (с сопутствующим производством углекислого газа) привела к сокращению использования энергии, а также к переходу на неископаемые виды топлива. Несмотря на то, что энергия в изолированной системе является сохраняемой величиной, конечным результатом большинства преобразований энергии является перенос тепла в окружающую среду, которое больше не используется для выполнения работы.Как мы обсудим более подробно в Термодинамике, способность энергии производить полезную работу «деградировала» при преобразовании энергии.

    Сводка

    • Мощность — это скорость выполнения работы или в форме уравнения для средней мощности \ (P \) для работы \ (W \), выполненной за время \ (t \), \ (P = W / t \).
    • В системе СИ единица измерения мощности — ватт (Вт), где \ (1 \, W = 1 \, J / s \).
    • Мощность многих устройств, таких как электродвигатели, также часто выражается в лошадиных силах (л.с.), где \ (1 \ space hp = 746 \, W.\)

    Глоссарий

    мощность
    скорость выполнения работ
    Вт
    (Вт) Единица мощности в системе СИ, при \ (1 Вт = 1 Дж / с \)
    л.с.
    старая единица мощности вне системы СИ, с \ (1 л.с. = 746 Вт \)
    киловатт-час
    (\ (кВт⋅ч \)) единица, используемая в основном для выработки электроэнергии предприятиями электроэнергетики

    Авторы и авторство

    Пол Питер Урон (почетный профессор Калифорнийского государственного университета, Сакраменто) и Роджер Хинрикс (Государственный университет Нью-Йорка, колледж в Освего) с авторами: Ким Диркс (Оклендский университет) и Манджула Шарма (Сиднейский университет).Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

    Расчет мощности схемы — AP Physics C Electricity

    Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, он предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

    Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

    Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

    Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

    Вы должны включить следующее:

    Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

    Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

    Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
    101 S. Hanley Rd, Suite 300
    St. Louis, MO 63105

    Или заполните форму ниже:

    P = IV P = I2R расчеты полезность электроприборов, передающих электроэнергию формула расчета стоимости электроэнергии электробезопасность в домашних условиях цвета проводов вилки igcse / gcse 9-1 Physics revision notes

    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 понимаем под единицей электроэнергии использовал? Как рассчитать стоимость содержания электрическое устройство?

    Субиндекс для 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. Мощность рейтинги например техника в доме

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

    6.Мощность, передача энергии и расчет стоимости электроэнергии

    См. Также раздел для 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 — это 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)

    P является мощность , передаваемая по цепи = показатель 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.

    переданной энергии (джоулей) = количество электрического заряда (кулоны) x разность потенциалов (вольт)

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

    E = Pt , P = E / t, t = E / P, где P = мощность ( Вт, ), E = переданная энергия ( Дж) , t = 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 для волос

    тостер

    микроволновая печь

    радио в стиле ретро

    миксер

    лампа

    портативный компьютер

    погружной нагреватель — бак горячей воды

    Радиатор горячей воды требует….

    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 по адресу:

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

        • 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 впустую» или «рассеивается» , потому что электрические приборы никогда не бывает 100% эффективен при включении!

        • Отходы энергии обычно заканчиваются 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 окружающую среду 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 электричество в дом включая аспекты безопасности

    Подключения !

    Электроснабжение вашего дома — a.c. ( переменного тока ), 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 (+ <=> -).

    Кривые 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 батарейки для фонарей.

    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 использованием диода .

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

    Заглушка (рисунки ниже) вставляется в сокет , который напрямую подключен к сети переменного тока питание от сети.

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

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

    Кабели состоят из медного провода , сердечника и оболочки изоляционный пластиковое покрытие, каждое из которых имеет цветовой код , 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 трехжильного кабеля.

    Провод под напряжением — коричневый цвет

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

    Это токоведущий провод, несущий высокий 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-либо в цепи, может вызвать пожар из-за энергии отпуск — электрическая энергия в накопитель тепловой энергии провод и окружение.

    Для прибора последовательность разводка в токоведущем проводе:

    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 ~ 0 В).

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

    земля провод — зелёный + жёлтые полосы

    Заземляющий провод имеет предохранительную функцию 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 провод заземления и НЕ через вас , если вы касаетесь приборов.

    Это также может и должно привести к перегореванию предохранителя из-за скачка тока, поэтому цепь разомкнута и сделана безопасный.

    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 п.d. 0 В относительно земли («земля»).

    К сожалению, если прикоснуться к токоведущему проводу 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!

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

    При наличии низкоомного соединения между проводом под напряжением и проводом заземления внезапно возник 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. Мощность 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

    Из информации вы можете рассчитать текущий протекает через нагревательный элемент.

    От: P = I x V, I = P / V, например за п.о. из 230 В и номинальная мощность 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.

    Прибор / машина Мощность рейтинг Вт (Дж / с)
    ТВ-монитор 25
    лампочка 50
    маленький светодиодный 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 прибором, тем больше 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 составляет максимальную выходную мощность , с которой он может использовать безопасно .

    Номинальная мощность указывает максимальное количество энергии, передаваемой от одного энергоаккумулятора 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 самое 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, эффективность 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 более высокой 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 дополнительные сведения о расчетах мощности см. Виды энергии и запасы, расчеты выполненных механических работ и мощности


    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 возникает через ваше тело, то есть между вами и «землей».

    Следовательно, вы подвергаетесь 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 на высоком уровне pd (например, 240 В).

    ОПАСНОСТЬ — если нагревательный элемент 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 с большой разностью потенциалов может проводить. Вам также следует помните из своей химии (электролиз) что ионы из солей увеличивают электропроводность воды, 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 прибору, когда он включен, вы можете быть ударил током , поскольку ток будет течь 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 может возникнуть 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 (желтый / зеленый) и выключатель вилки и розетки .

    Прибор оснащен 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 плавления предохранителя цепь разорвана, и питание провода отключено.

    Это изолирует весь прибор, 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 приборы, цепи кольцевого питания к розеткам и освещение защищаются предохранителями таким же образом.

    (ii) Вы можете защищать схемы с помощью автоматические 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.

    Выключатели автоматические 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 дороже , зато надежнее!

    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)

    Р = 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 будет делать , 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

    В идеале Предохранитель 4A 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 связан 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 мощность.

      • Количество электричества, которое передается (« используется ») в приборе, зависит от его мощности и того, как долго вы используете его, то есть время, 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, передаваемая 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)

        • Р = 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 сообщает 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 заданную точку в цепи за единицу времени (кулонов в секунду, C / с, ).

        • 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?

        • Q4 A p.d. 12,0 В подается через резистор устройства мощностью 8.0 Вт.

      • (b) мощность = ток 2 x сопротивление

        • P = IV и, поскольку 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, передаваемая устройством = мощность прибора x время

      • Полная энергия, передаваемая электрический прибор зависит от мощности прибора (в Дж / С = Вт) и время , для которого он 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 / затраченное время

      • См. мощность рейтинговые заметки

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

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

        • Когда электрический заряд проходит через энергия разности потенциалов передается как работа, выполняемая против электрическое сопротивление (стр.г).

        • 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 Электрический обогреватель 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 много 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 x 10 x 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 это 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 ), единиц энергии в киловатт-часах ( кВтч, ) и единиц 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. Схемы 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 получения 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, применение электромагнитов gcse примечания к редакции физики

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

    12.Эффект генератора, приложения напр. генераторы производство 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 расчетам 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 расчеты 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 пересмотру GCSE 9-1 по физике по стоимости электроэнергии расчеты GCSE примечания к расчету стоимости электроэнергии 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

    Определение силы в физике

    Мощность — это скорость выполнения работы или передачи энергии за единицу времени.Мощность увеличивается, если работа выполняется быстрее или энергия передается за меньшее время.

    Расчетная мощность

    Уравнение для мощности P = W / t

    • P означает мощность (в ваттах)
    • Вт обозначает количество проделанной работы (в Джоулях) или затраченной энергии (в Джоулях)
    • t — количество времени (в секундах)

    С точки зрения математики, мощность — это производная работы по времени. Если работа выполняется быстрее, мощность выше.Если работа выполняется медленнее, мощность меньше.

    Поскольку работа — это сила, умноженная на смещение (W = F * d), а скорость — это смещение во времени (v = d / t), мощность равна силе, умноженной на скорость: P = F * v. Большая мощность видна, когда система является одновременно мощной и быстрой по скорости.

    Ед. Мощности

    Мощность измеряется в энергии (джоулях), деленной на время. Единица измерения мощности в системе СИ — ватт (Вт) или джоуль в секунду (Дж / с). Мощность — это скалярная величина, у нее нет направления.

    Лошадиная сила часто используется для описания мощности, выдаваемой машиной.Лошадиная сила — это единица мощности в британской системе измерения. Это мощность, необходимая для подъема 550 фунтов на один фут за одну секунду, и составляет около 746 Вт.

    Ватт часто используется по отношению к лампочкам. В этом номинальном значении мощности это скорость, с которой лампа преобразует электрическую энергию в свет и тепло. Лампа с большей мощностью потребляет больше электроэнергии в единицу времени.

    Если вы знаете мощность системы, вы можете найти объем работы, который будет произведен, как W = Pt.Если лампа имеет номинальную мощность 50 Вт, она будет производить 50 джоулей в секунду. За час (3600 секунд) он произведет 180 000 джоулей.

    Работа и сила

    Когда вы проходите милю, ваша движущая сила перемещает ваше тело, что измеряется по мере выполнения работы. Когда вы пробегаете одну и ту же милю, вы выполняете тот же объем работы, но за меньшее время. Бегун имеет более высокую мощность, чем ходок, вырабатывая больше ватт. Автомобиль мощностью 80 лошадиных сил может развивать более быстрое ускорение, чем автомобиль мощностью 40 лошадиных сил.В итоге обе машины разгоняются до 60 миль в час, но двигатель мощностью 80 л.с. может развивать эту скорость быстрее.

    В гонке между черепахой и зайцем заяц обладал большей мощностью и ускорялся быстрее, но черепаха выполняла ту же работу и преодолевала то же расстояние за гораздо большее время. Черепаха показала меньшую мощь.

    Средняя мощность

    Обсуждая мощность, люди обычно имеют в виду среднюю мощность, P avg . Это объем работы, выполненной за период времени (ΔW / Δt), или количество энергии, переданной за период времени (ΔE / Δt).

    Мгновенная мощность

    Какая мощность в конкретное время? Когда единица времени приближается к нулю, для получения ответа требуется расчет, но он приближается к силе, умноженной на скорость.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.