единица измерения электрической величины, формулы для ее определения
Мощность является физическим показателем. Она определяет работу, производимую во временном отрезке и помогающую измерять энергетическое изменение. Благодаря единице измерения мощности тока легко определяется скоростное энергетическое течение энергии в любом пространственном промежутке.
Расчет и виды
Из-за прямой зависимости мощности от напряжения в сети и токовой нагрузки следует, что эта величина может появляться как от взаимодействия большого тока с малым напряжением, так и в результате возникновения значительного напряжения с малым током. Такой принцип применим для превращения в трансформаторах и при передаче электроэнергии на огромные расстояния.
Существует формула для расчета этого показателя. Она имеет вид P = A / t = I * U, где:
- Р является показателем токовой мощности, измеряется в ваттах;
- А — токовая работа на цепном участке, исчисляется джоулями;
- t выступает временным промежутком, на протяжении которого совершалась токовая работа, определяется в секундах;
- U является электронапряжением участка цепи, исчисляется Вольтами;
- I — токовая сила, исчисляется в амперах.
Электрическая мощность может иметь активные и реактивные показатели. В первом случае происходит преобразование мощностной силы в иную энергию. Ее измеряют в ваттах, так как она способствует преобразованию вольта и ампера.
Реактивный показатель мощности способствует возникновению самоиндукционного явления. Такое преобразование частично возвращает энергетические потоки обратно в сеть, из-за чего происходит смещение токовых значений и напряжения с отрицательным воздействием на электросеть.
Определение активного и реактивного показателя
Активная мощностная сила вычисляется путем определения общего значения однофазной цепи в синусоидальном токе за нужный временной промежуток. Формула расчета представлена в виде выражения Р = U * I * cos φ, где:
- U и I выступают в качестве среднеквадратичного токового значения и напряжения;
- cos φ является углом межфазного сдвига между этими двумя величинами.
Благодаря мощностной активности электроэнергия превращается в другие энергетические виды: тепловую и электромагнитную энергии. Любая электросеть с током синусоидального или несинусоидального направления определяет активность цепного участка суммированием мощностей каждого отдельного цепного промежутка. Электромощность трехфазного цепного участка определяется суммой каждой фазной мощности.
Аналогичным показателем активной мощностной силы считается величина мощности прохождения, которая рассчитывается путем разницы между ее падением и отражением.
Реактивный показатель измеряется в вольт-амперах. Он является величиной, применяемой для определения электротехнических нагрузок, создаваемых электромагнитными полями внутри цепи переменного тока. Единица измерения мощности электрического тока вычисляется умножением среднеквадратичного значения напряжения в сети U на переменный ток I и угол фазного синуса между этими величинами. Формула расчета выглядит следующим образом: Q = U * I * sin.
Если токовая нагрузка меньше напряжения, тогда фазное смещение носит положительное значение, если наоборот — отрицательное.
Величина измерения
Основной электротехнической единицей является мощность. Для того чтобы определить, в чем измеряется мощность электрического тока, нужно изучить основные характеристики этой величины. По законам физики ее измеряют в ваттах. В условиях производства и в быту величина переводится в киловатты. Вычисления крупных мощностных масштабов требуют перевода в мегаватты. Такой подход практикуется на электростанциях для получения электрической энергии. Работа исчисляется в джоулях. Величина определяется следующими соотношениями:
- 1 Джоуль равен 1 Ватту, умноженному на 1 секунду;
- 1 кДж = 1000 Дж;
- 1Мдж = 1000000 Дж;
- 1 ватт/час = 1 киловатт/час;
- 1 кВт * ч = 1000 Вт * 3600 с = 3600000 Дж.
Потребительская мощностная сила обозначается на самом электроприборе или в паспорте к нему. Определив этот параметр, можно получить значения таких показателей, как напряжение и электрический ток. Используемые показатели указывают, в чем измеряется электрическая мощность, они могут выступать в виде ваттметров и варметров. Реактивная сила показателя мощности определяется фазометром, вольтметром и амперметром. Государственным эталоном того, в чем измеряется мощность тока, считается частотный диапазон от 40 до 2500 Гц.
Примеры вычислений
Для расчета тока чайника при электромощности 2 КВт используется формула I = P / U = (2 * 1000) / 220 = 9 А. Для запитывания прибора в электросеть не используется длина разъема в 6 А. Приведенный пример применим только тогда, когда полностью совпадает фазное и токовое напряжение. По такой формуле рассчитывается показатель всех бытовых приборов.
Если цепь является индуктивной или имеет большую емкость, то рассчитывать мощностную единицу тока необходимо, используя другие подходы. К примеру, мощность в двигателе с переменным током определяется с помощью формулы Р = I * U * cos.
При подключении прибора к трехфазной сети, где напряжение будет составлять 380 В, для определения показателя суммируются мощности каждой фазы в отдельности.
В качестве примера можно рассмотреть котел из трех фаз мощностной вместимостью 3 кВт, каждая из которых потребляет 1 кВт. Ток на фазе рассчитывается по формуле I = P / U * cos φ = (1 * 1000) / 220 = 4,5 А.
На любом приборе обозначается показатель электромощности. Передача большого мощностного объема, применяемая в производстве, осуществляется по линиям с высоким напряжением. Энергия преобразовывается с помощью подстанций в электроток и подается для использования в электросети.Благодаря несложным расчетам определяется мощностная величина. Зная ее значение, можно сделать правильный подбор напряжения для полноценной работы приборов бытового и промышленного предназначения. Такой подход поможет избежать перегорания электроприборов и обезопасить электросети от перепадов напряжения.
Мощность электрического тока: формула
Прежде чем рассматривать электрическую мощность, следует определиться, что же представляет собой мощность вообще, как физическое понятие. Обычно, говоря об этой величине, подразумевается определенная внутренняя энергия или сила, которой обладает какой-либо объект. Это может быть мощность устройства, например, двигателя или действия (взрыв). Ее не следует путать с силой, поскольку это разные понятия.
Что такое мощность электрического тока
Любые физические действия совершаются под влиянием силы. С ее помощью проделывается определенный путь, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа А, проделанная в течение определенного времени t, составит значение мощности, выраженное формулой: N = A/t (Вт = Дж/с). Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии той или иной системы. Одним из таких преобразований является мощность электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. В первую очередь она связана с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезные действия.
Мощность тока связана сразу с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, затрачиваемую на перемещение 1 кулона. Сила тока (I) соответствует количеству кулонов, проходящих за 1 секунду. Таким образом, ток, умноженный на напряжение (I x U), соответствует полной работе, выполненной за 1 секунду. Полученное значение и будет мощностью электрического тока.
Приведенная формула мощности тока показывает, что мощность находится в одинаковой зависимости от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одно и то же значение этого параметра можно получить за счет большого тока и малого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на дальние расстояния от источника к потребителям. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих подстанциях.
Существует два основных вида электрической мощности – активная и реактивная. В первом случае происходит безвозвратное превращение мощности электрического тока в механическую, световую, тепловую и другие виды энергии. Для нее применяется единица измерения – ватт. 1Вт = 1В х 1А. На производстве и в быту используются более крупные значения – киловатты и мегаватты.
К реактивной мощности относится такая электрическая нагрузка, которая создается в устройствах за счет индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля. В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выраженное следующей формулой: Q = U х I х sin(угла). Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q является реактивной мощностью, измеряемой в Вар – вольт-ампер реактивный. Данные расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а формула, существующая для этого, позволяет быстро выполнить вычисления.
Обе мощности можно наглядно рассмотреть на простом примере. Какое-либо электротехническое устройство оборудовано нагревательными элементами – ТЭНами и электродвигателем. Для изготовления ТЭНов используется материал, обладающий высоким сопротивлением, поэтому при прохождении по нему тока, вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Данный пример очень точно характеризует активную электрическую мощность.
Что касается электродвигателя, то внутри него расположена медная обмотка, обладающая индуктивностью, которая, в свою очередь, обладает эффектом самоиндукции. Благодаря этому эффекту, происходит частичный возврат электричества обратно в сеть. Возвращаемая энергия характеризуется небольшим смещением в параметрах напряжения и тока, оказывая негативное влияние на электрическую сеть в виде дополнительных перегрузок.
Такие же свойства имеют и конденсаторы из-за своей электрической емкости, когда накопленный заряд отдается обратно. Здесь также смещаются значения тока и напряжения, только в противоположном направлении. Данная энергия индуктивности и емкости, со смещением по фазе относительно значений действующей электросети, как раз и есть реактивная электрическая мощность. Благодаря противоположному эффекту индуктивности и емкости в отношении сдвига фазы, становится возможным выполнить компенсацию реактивной мощности, повышая, тем самым, эффективность и качество электроснабжения.
По какой формуле вычисляется мощность электрического тока
Правильное и точное решение вопроса чему равна мощность электрического тока, играет решающую роль в деле обеспечения безопасной эксплуатации электропроводки, предупреждения возгораний из-за неправильно выбранного сечения проводов и кабелей. Мощность тока в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Для измерения силы тока существует прибор – амперметр. Однако не всегда возможно воспользоваться этим прибором, особенно когда проект здания еще только составляется, а электрической цепи просто не существует. Для таких случаев предусмотрена специальная методика проведения расчетов. Силу тока можно определить по формуле при наличии значений мощности, напряжения сети и характера нагрузки.
Существует формула мощности тока, применительно к постоянным значениям силы тока и напряжения: P = U x I. При наличии сдвига фаз между силой тока и напряжением, для расчетов используется уже другая формула: P = U x I х cos φ. Кроме того, мощность можно определить заранее путем суммирования мощности всех приборов, которые запланированы к вводу в эксплуатацию и подключению к сети. Эти данные имеются в технических паспортах и руководствах по эксплуатации устройств и оборудования.
Таким образом, формула определения мощности электрического тока позволяет вычислить силу тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ представляет собой коэффициент мощности. При наличии трехфазной электрической сети сила тока вычисляется по такой же формуле, только к ней добавляется фазный коэффициент 1,73: I = P/(1,73 х U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от характера планируемой нагрузки. Если предполагается использовать лишь лампы освещения или нагревательные приборы, то он будет составлять единицу.
При наличии реактивных составляющих в активных нагрузках, коэффициент мощности уже считается как 0,95. Данный фактор обязательно учитывается в зависимости от того, какой тип электропроводки используется. Если приборы и оборудование обладают достаточно высокой мощностью, то коэффициент составит 0,8. Это касается сварочных аппаратов, электродвигателей и других аналогичных устройств.
Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт. Однако с целью получения максимально точных результатов, необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами.
От чего зависит мощность тока
Мощность тока, различных приборов и оборудования зависит сразу от двух основных величин – силы тока и напряжения. Чем выше ток, тем больше значение мощности, соответственно, при повышении напряжения, мощность также возрастает. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока будет возрастать как произведение той и другой величины: N = I x U.
Очень часто возникает вопрос, в чем измеряется мощность тока? Основной единицей измерения этой величины является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт является мощностью устройства, потребляющего ток силой в 1 ампер, при напряжении 1 вольт. Подобной мощностью обладает, например, лампочка от обычного карманного фонарика.
Расчетное значение мощности позволяет точно определить расход электрической энергии. Для этого необходимо взять произведение мощности и времени. Сама формула выглядит так: W = IUt где W является расходом электроэнергии, произведение IU – мощностью, а t – количеством отработанного времени. Например, чем больше продолжается работа электрического двигателя, тем большая работа им совершается. Соответственно возрастает и потребление электроэнергии.
Мощность постоянного тока
Мощность постоянного тока P – это величина, которая показывает какую работу совершил постоянный ток по перемещению электрического заряда за единицу времени. Измеряется электрическая мощность, как и механическая – в ваттах.
Для того чтобы понять что такое электрическая мощность представим себе электрическое поле, в котором находится свободная частица.
Под действием напряженности E электрического поля, частица перемещается из точки a в точку b.
При перемещении частицы из точки a в точку b электрическое поле совершает работу А. Эта работа зависит от напряженности, заряда и расстояния между a и b.
Так как работа зависит еще и от величины заряда, то энергетической характеристикой электрического поля служит напряжение, которое является отношением работы A по перемещению заряда к величине самого заряда Q.
Если заряд равен единичному (Q=1), то получается, что напряжение это есть работа по перемещению единичного заряда из точки a в точку b.
Мощность определяется как отношение работы к промежутку времени , за который была совершена эта работа.
Выходит, что мощность, затрачиваемая на единичный заряд равна
А на некоторое количество зарядов Q
Если присмотреться ко второму множителю, то можно рассмотреть в нем электрический ток, который выражен как скорость изменения заряда. Таким образом, получаем всем известную формулу
Для того чтобы узнать, какое количество энергии выделилось источником постоянного тока, нужно воспользоваться законом Джоуля –Ленца.
Пример
Узнать какое количество энергии получит резистор от источника за 10 секунд, если его сопротивление равно 100 Ом, а ЭДС источника равно 12 В. Сопротивление источника принять равным нулю.
Найдем силу тока по закону Ома
Посчитаем мощность
Такое количество энергии получает резистор за секунду, а за десять секунд он получит в десять раз больше
Рекомендуем прочесть статью о балансе мощностей и о мгновенной мощности.
Работа и мощность тока. Переменный и постоянный ток.
Всем доброго времени суток! В сегодняшней статье мы будем разбираться с понятиями работы и мощности электрического тока. Для начала рассмотрим постоянный ток, а затем проведем аналогичные “исследования” и для цепей переменного тока 🙂 Тема довольно обширная, формул много, так что давайте приступать!
Работа и мощность постоянного тока.
Давайте вспомним первую статью курса “Основы электроники” – вот она. Там мы определили напряжение как работу, которую необходимо затратить для переноса единичного заряда из одной точки в другую. Обозначим эту величину – A. Чтобы найти работу, которую совершат несколько зарядов, нам необходимо работу одного заряда умножить на количество зарядов:
A_0 = AN
По определению мощность – это работа за единицу времени. Таким образом, мы получаем формулу мощности:
P = \frac{A_0}{\Delta t} = \frac{N}{\Delta t}A
Снова возвращаемся мысленно к уже упомянутой первой статье курса, в которой мы обсуждали понятия тока и напряжения и вспоминаем, что количество зарядов, проходящее через проводник в единицу времени (\frac{N}{\Delta t}) – это и есть ток по определению. И в итоге мы приходим к следующему выражению для мощности электрического тока:
P = IU
Здесь мы также учли, что работа A – численно равна напряжению на данном участке цепи.2}{R}
Единицей измерения мощности является Ватт, а 1 Вт – мощность, при которой за 1 секунду совершается работа 1 Джоуль.
Тут необходимо остановиться на одном довольно интересном нюансе. Часто при обсуждении работы электрического тока можно услышать сочетание – киловатт-час. Например, электросчетчики в домах показывают работу именно в этих единицах измерения. Так вот несмотря на схожесть в названиях единиц измерения мощности (ватт) и работы (киловатт – час / ватт – час) не стоит забывать, что эти термины относятся к разным физическим величинам. Чтобы перевести КВт*ч в более привычные с точки зрения системы измерений Си Джоули можно воспользоваться следующим математическим соотношением:
1\medspace КВт\cdotч = 3600000\medspace Дж
Давайте рассмотрим небольшой пример для иллюстрации вышесказанного 🙂 Итак, пусть у нас есть чайник, мощность которого составляет 1200 Вт (1.2 КВт). Мысленно включим его на 10 минут (1/6 часа). В итоге, работа электрического тока (а вместе с ней и потребленная чайником энергия) составит:
1200\medspace Вт \cdot 1 / 6\medspace ч = 200\medspace Вт\cdot ч = 0.2\medspace КВт\cdotч
С работой и мощностью постоянного тока все понятно, давайте перейдем к цепям переменного тока.
Мощность переменного тока.
Пусть у нас ток и напряжение изменяются по следующим законам:
i(t) = I_m\medspace sin(wt\medspace-\medspace \beta)
u(t) = U_m\medspace sin(wt)
Мы приняли, что ток и напряжение сдвинуты по фазе на величину \beta.
Мгновенная мощность (мощность переменного тока в любой момент времени) будет равна:
p(t) = u(t)\medspace i(t) = U_m\medspace sin(wt) \cdot I_m\medspace sin(wt\medspace-\medspace \beta)
Преобразуем формулу в соответствии с тригонометрической формулой произведения синусов:
p(t) = U_m\medspace sin(wt)\medspace I_m\medspace sin(wt\medspace-\medspace \beta) = \frac{1}{2}\medspace U_m\medspace I_m\medspace (cos\beta\medspace-\medspace cos(2wt\medspace-\medspace \beta)) = \\\frac{1}{2}\medspace U_m\medspace I_m\medspace cos\beta\medspace-\medspace \frac{1}{2}\medspace U_m\medspace I_m\medspace cos(2wt\medspace-\medspace \beta)
Вот так будут выглядеть зависимости тока, напряжения и мощности переменного тока от времени:
На самом деле практический интерес представляет не мгновенное значение мощности (которое постоянно меняется), а среднее.Tp(t)\,\mathrm{d}t
Не буду особо нагружать математическими выкладками, давайте просто обратим внимание на то, что в формуле мгновенной мощности второе слагаемое (-U_m\medspace I_m\medspace cos(2wt\medspace-\medspace \beta)) при интегрировании (суммировании) будет равно нулю. Это связано с тем, что если мы рассматриваем конкретный период, то значение косинуса в течение одного полу-периода сигнала будет иметь положительную величину, а в течение другого – отрицательное). Поэтому в финальной формуле средней мощности переменного тока останется только интеграл от первого слагаемого:
P = \frac{1}{T} \cdot\medspace \frac{1}{2}\medspace I_m\medspace U_m\medspace cos\beta T = \frac{1}{2}\medspace I_m\medspace U_m\medspace cos\beta
Вот мы и получили выражение для вычисления средней за период мощности в цепи переменного тока (ее также называют активной мощностью)!
Если сдвиг фаз между током и напряжением будет равен нулю, то значение средней мощности будет максимальным (поскольку cos 0 = 1).2)}
На сегодня на этом все, мы разобрались с понятиями работы и мощности электрического тока, до скорых встреч на нашем сайте!
| Код и классификация направлений подготовки | Код группы образовательной программы | Наименование групп образовательных программ | Количество мест |
| 8D01 Педагогические науки | |||
| 8D011 Педагогика и психология | D001 | Педагогика и психология | 45 |
| 8D012 Педагогика дошкольного воспитания и обучения | D002 | Дошкольное обучение и воспитание | 5 |
| 8D013 Подготовка педагогов без предметной специализации | D003 | Подготовка педагогов без предметной специализации | 22 |
| 8D014 Подготовка педагогов с предметной специализацией общего развития | D005 | Подготовка педагогов физической культуры | 7 |
| 8D015 Подготовка педагогов по естественнонаучным предметам | D010 | Подготовка педагогов математики | 30 |
| D011 | Подготовка педагогов физики (казахский, русский, английский языки) | 23 | |
| D012 | Подготовка педагогов информатики (казахский, русский, английский языки) | 35 | |
| D013 | Подготовка педагогов химии (казахский, русский, английский языки) | 22 | |
| D014 | Подготовка педагогов биологии (казахский, русский, английский языки) | 18 | |
| D015 | Подготовка педагогов географии | 18 | |
| 8D016 Подготовка педагогов по гуманитарным предметам | D016 | Подготовка педагогов истории | 17 |
| 8D017 Подготовка педагогов по языкам и литературе | D017 | Подготовка педагогов казахского языка и литературы | 37 |
| D018 | Подготовка педагогов русского языка и литературы | 24 | |
| D019 | Подготовка педагогов иностранного языка | 37 | |
| 8D018 Подготовка специалистов по социальной педагогике и самопознанию | D020 | Подготовка кадров по социальной педагогике и самопознанию | 10 |
| 8D019 Cпециальная педагогика | D021 | Cпециальная педагогика | 20 |
| Всего | 370 | ||
| 8D02 Искусство и гуманитарные науки | |||
| 8D022 Гуманитарные науки | D050 | Философия и этика | 20 |
| D051 | Религия и теология | 11 | |
| D052 | Исламоведение | 6 | |
| D053 | История и археология | 33 | |
| D054 | Тюркология | 7 | |
| D055 | Востоковедение | 10 | |
| 8D023 Языки и литература | D056 | Переводческое дело, синхронный перевод | 16 |
| D057 | Лингвистика | 15 | |
| D058 | Литература | 26 | |
| D059 | Иностранная филология | 19 | |
| D060 | Филология | 42 | |
| Всего | 205 | ||
| 8D03 Социальные науки, журналистика и информация | |||
| 8D031 Социальные науки | D061 | Социология | 20 |
| D062 | Культурология | 12 | |
| D063 | Политология и конфликтология | 25 | |
| D064 | Международные отношения | 13 | |
| D065 | Регионоведение | 16 | |
| D066 | Психология | 17 | |
| 8D032 Журналистика и информация | D067 | Журналистика и репортерское дело | 12 |
| D069 | Библиотечное дело, обработка информации и архивное дело | 3 | |
| Всего | 118 | ||
| 8D04 Бизнес, управление и право | |||
| 8D041 Бизнес и управление | D070 | Экономика | 39 |
| D071 | Государственное и местное управление | 28 | |
| D072 | Менеджмент и управление | 12 | |
| D073 | Аудит и налогообложение | 8 | |
| D074 | Финансы, банковское и страховое дело | 21 | |
| D075 | Маркетинг и реклама | 7 | |
| 8D042 Право | D078 | Право | 30 |
| Всего | 145 | ||
| 8D05 Естественные науки, математика и статистика | |||
| 8D051 Биологические и смежные науки | D080 | Биология | 40 |
| D081 | Генетика | 4 | |
| D082 | Биотехнология | 19 | |
| D083 | Геоботаника | 10 | |
| 8D052 Окружающая среда | D084 | География | 10 |
| D085 | Гидрология | 8 | |
| D086 | Метеорология | 5 | |
| D087 | Технология охраны окружающей среды | 15 | |
| D088 | Гидрогеология и инженерная геология | 7 | |
| 8D053 Физические и химические науки | D089 | Химия | 50 |
| D090 | Физика | 70 | |
| 8D054 Математика и статистика | D092 | Математика и статистика | 50 |
| D093 | Механика | 4 | |
| Всего | 292 | ||
| 8D06 Информационно-коммуникационные технологии | |||
| 8D061 Информационно-коммуникационные технологии | D094 | Информационные технологии | 80 |
| 8D062 Телекоммуникации | D096 | Коммуникации и коммуникационные технологии | 14 |
| 8D063 Информационная безопасность | D095 | Информационная безопасность | 26 |
| Всего | 120 | ||
| 8D07 Инженерные, обрабатывающие и строительные отрасли | |||
| 8D071 Инженерия и инженерное дело | D097 | Химическая инженерия и процессы | 46 |
| D098 | Теплоэнергетика | 22 | |
| D099 | Энергетика и электротехника | 28 | |
| D100 | Автоматизация и управление | 32 | |
| D101 | Материаловедение и технология новых материалов | 10 | |
| D102 | Робототехника и мехатроника | 13 | |
| D103 | Механика и металлообработка | 35 | |
| D104 | Транспорт, транспортная техника и технологии | 18 | |
| D105 | Авиационная техника и технологии | 3 | |
| D107 | Космическая инженерия | 6 | |
| D108 | Наноматериалы и нанотехнологии | 21 | |
| D109 | Нефтяная и рудная геофизика | 6 | |
| 8D072 Производственные и обрабатывающие отрасли | D111 | Производство продуктов питания | 20 |
| D114 | Текстиль: одежда, обувь и кожаные изделия | 9 | |
| D115 | Нефтяная инженерия | 15 | |
| D116 | Горная инженерия | 19 | |
| D117 | Металлургическая инженерия | 20 | |
| D119 | Технология фармацевтического производства | 13 | |
| D121 | Геология | 24 | |
| 8D073 Архитектура и строительство | D122 | Архитектура | 15 |
| D123 | Геодезия | 16 | |
| D124 | Строительство | 12 | |
| D125 | Производство строительных материалов, изделий и конструкций | 13 | |
| D128 | Землеустройство | 14 | |
| 8D074 Водное хозяйство | D129 | Гидротехническое строительство | 5 |
| 8D075 Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) | D130 | Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) | 11 |
| Всего | 446 | ||
| 8D08 Сельское хозяйство и биоресурсы | |||
| 8D081 Агрономия | D131 | Растениеводство | 22 |
| 8D082 Животноводство | D132 | Животноводство | 12 |
| 8D083 Лесное хозяйство | D133 | Лесное хозяйство | 6 |
| 8D084 Рыбное хозяйство | D134 | Рыбное хозяйство | 4 |
| 8D087 Агроинженерия | D135 | Энергообеспечение сельского хозяйства | 5 |
| D136 | Автотранспортные средства | 3 | |
| 8D086 Водные ресурсы и водопользование | D137 | Водные ресурсы и водопользования | 11 |
| Всего | 63 | ||
| 8D09 Ветеринария | |||
| 8D091 Ветеринария | D138 | Ветеринария | 21 |
| Всего | 21 | ||
| 8D11 Услуги | |||
| 8D111 Сфера обслуживания | D143 | Туризм | 11 |
| 8D112 Гигиена и охрана труда на производстве | D146 | Санитарно-профилактические мероприятия | 5 |
| 8D113 Транспортные услуги | D147 | Транспортные услуги | 5 |
| D148 | Логистика (по отраслям) | 4 | |
| 8D114 Социальное обеспечение | D142 | Социальная работа | 10 |
| Всего | 35 | ||
| Итого | 1815 | ||
| АОО «Назарбаев Университет» | 65 | ||
| Стипендиальная программа на обучение иностранных граждан, в том числе лиц казахской национальности, не являющихся гражданами Республики Казахстан | 10 | ||
| Всего | 1890 | ||
Работа и мощность тока
У каждого из нас дома есть счетчик, по показаниям которого мы ежемесячно платим за электричество. Мы оплачиваем какое-то количество киловатт-часов. Что же такое эти киловатт-часы? За что конкретно мы платим? Разберемся 🙂
Мы используем электричество с определенными целями. Электрический ток выполняет какую-то работу, вследствие этого и функционируют наши электроприборы. Что же такое – работа электрического тока? Известно, что работа тока по перемещению электрического заряда на некотором отрезке цепи равна численно напряжению на этом участке. Если же заряд будет отличаться, например, в большую сторону, то и работа, соответственно, будет совершена большая.
Работа тока на участке цепи: формула
Итак, мы приходим к тому, что работа тока равна произведению напряжения на участке электрической цепи на величину заряда. Заряд же, как известно, можно найти произведением силы тока на время прохождения тока. Итак, получаем формулу для определения работы тока:
A=Uq , q=It , получаем A=UIt ;
где A — работа, U- напряжение, I — сила тока, q — заряд, t — время.
Измеряется работа тока в джоулях (1 Дж). 1 Дж = 1 В * 1 А * 1 с. То есть, чтобы измерить работу, которую совершил ток, нам нужны три прибора: амперметр, вольтметр и часы. Счетчики электроэнергии, которые стоят в квартирах, как бы сочетают в себе все эти вышеперечисленные приборы в одном. Они измеряют работу, совершенную током. Работа тока в нашей квартире – это энергия, которую он израсходовал на всех включенных в сеть квартиры приборах. Это и есть то, за что мы платим. Однако, мы платим не за джоули, а за киловатт-часы. Откуда возникают эти единицы?
Мощность электрического тока
Чтобы разобраться с этим вопросом, надо рассмотреть еще одно понятие — мощность электрического тока. Мощность тока – это работа тока, совершенная в единицу времени. То есть, мощность можно найти, разделив работу на время. А работа, как мы уже знаем – это произведение силы тока на напряжение и на время. Таким образом, время сократится, и мы получим произведение силы тока на напряжение. Для мощности тока формула будет иметь следующий вид:
P=A/t , A=UIt , получаем P=UIt/t , то есть P=UI ;
где P — мощность тока. Мощность измеряется в ваттах (1 Вт). Применяют кратные величины – киловатты, мегаватты.
Работа и мощность электрического тока связаны теснейшим образом. Фактически, работа – это мощность тока в каждый момент времени, взятая за определенный промежуток времени. Именно поэтому счетчики в квартирах измеряют работу тока не в джоулях, а в киловатт-часах. Просто величина мощности в 1 ватт – это очень небольшая мощность, и если бы мы платили за ватты-в-секунду, мы бы оплачивали десятки и сотни тысяч таких единиц. Для упрощения расчетов и приняли единицу «киловатт-час».
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Последовательное и параллельное соединение проводников
Следующая тема:   Закон Джоуля-Ленца: работа тока равна количеству теплоты
Мощность электрического тока: особенности и измерения
Мощность электрического тока – скорость выполняемой цепью работы. Простое определение, морока с пониманием. Мощность подразделяется на активную, реактивную. И начинается…
Работа электрического тока, мощность
При движении заряда по проводнику поле выполняет над ним работу. Величина характеризуется напряжением, в отличие от напряженности в свободном пространстве. Заряды двигаются в сторону убывания потенциалов, для поддержания процесса требуется источник энергии. Напряжение численно равно работе поля при перемещении на участке единичного заряда (1 Кл). В ходе взаимодействий электрическая энергия переходит в другие виды. Поэтому необходим ввод универсальной единицы, физической свободно конвертируемой валюты. В организме мерой выступает АТФ, электричестве — работа поля.
Электрическая дуга
На схеме момент превращения энергии отображается в виде источников ЭДС. Если у генераторов направлены в одну сторону, у потребителя – обязательно в другую. Наглядным фактом отражается процесс расхода мощности, отбора у источников энергии. ЭДС несет обратный знак, часто называется противо-ЭДС. Избегайте путать понятие с явлением, возникающим в индуктивностях при выключении питания. Противо-ЭДС означает переход электрической энергии в химическую, механическую, световую.
Потребитель хочет выполнить работу за некоторую единицу времени. Очевидно, газонокосильщик не намерен ждать зимы, надеется управиться к обеду. Мощность источника должна обеспечить заданную скорость выполнения. Работу осуществляет электрический ток, следовательно, понятие также относится. Мощность бывает активной, реактивной, полезной и мощностью потерь. Участки, обозначаемые физическими схемами сопротивлениями, на практике вредны, являются издержками. На резисторах проводников выделяется тепло, эффект Джоуля-Ленца ведет к лишнему расходу мощности. Исключением назовем нагревательные приборы, где явление желательно.
Полезная работа на физических схемах обозначается противо-ЭДС (обычный источник с обратным генератору направлением). Для мощности имеется несколько аналитических выражений. Иногда удобно использовать одно, в других случаях – иное (см. рис.):
Выражения мощности тока
- Мощность – скорость выполнения работы.
- Мощность равна произведению напряжения на ток.
- Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна произведению сопротивления на квадрат тока.
- Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна отношению квадрата напряжения к сопротивлению.
Запасшемуся токовыми клещами проще использовать вторую формулу. Вне зависимости от характера нагрузки посчитаем мощность. Только активную. Мощность определена многими факторами, включая температуру. Под номинальным для прибора значением понимаем, развиваемое в установившемся режиме. Для нагревателей следует применять третью, четвертую формулу. Мощность зависит целиком и полностью от параметров питающей сети. Предназначенные для работы со 110 вольт переменного тока в европейских условиях быстро сгорят.
Трехфазные цепи
Новичкам трехфазные цепи представляются сложными, на деле это более элегантное техническое решение. Даже электричество домом поставляют тремя линиями. Внутри подъезда делят по квартирам. Больше смущает то, что некоторые приборы на три фазы лишены заземления, нулевого провода. Схемы с изолированной нейтралью. Нулевой провод не нужен, ток возвращается источнику по фазным линиям. Разумеется, нагрузка здесь на каждую жилу повышенная. Требования ПУЭ отдельно оговаривают род сети. Для трехфазных схем вводятся следующие понятия, о которых нужно иметь представление, чтобы правильно посчитать мощность:
Трехфазная цепь с изолированной нейтралью
- Фазным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов и скорость передвижения заряда меж фазой и нейтралью. Понятно, в оговоренном выше случае с полной изоляцией формулы будут недействительны. Поскольку нейтрали нет.
- Линейным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов или скорость перемещения заряда меж любыми двумя фазами. Номера понятны из контекста. Когда говорят о сетях 400 вольт, подразумевают три провода, разница потенциалов с нейтралью равна 230 вольт. Линейное напряжение выше фазного.
Меж напряжением и током существует сдвиг фаз. О чем умалчивает школьная физика. Фазы совпадают, если нагрузка 100% активная (простые резисторы). Иначе появляется сдвиг. В индуктивности ток отстает от напряжения на 90 градусов, в емкости – опережает. Простая истина легко запоминается следующим образом (плавно подходим к реактивной мощности). Мнимая часть сопротивления индуктивности составляет jωL, где ω – круговая частота, равная обычной (в Гц), помноженной на 2 числа Пи; j – оператор, обозначающий направление вектора. Теперь пишем закон Ома: U = I R = I jωL.
Из равенства видно: напряжение нужно отложить вверх на 90 градусов при построении диаграммы, ток останется на оси абсцисс (горизонтальная ось Х). Вращение по правилам радиотехники происходит против часовой стрелки. Теперь очевиден факт: ток отстает на 90 градусов. По аналогии проведем сравнение для конденсатора. Сопротивление переменному току в мнимой форме выглядит так: -j/ωL, знак указывает: откладывать напряжение нужно будет вниз, перпендикулярно оси абсцисс. Следовательно, ток опережает по фазе на 90 градусов.
В реальности параллельно с мнимой частью присутствует действительная – называют активным сопротивлением. Проволока катушки представлена резистором, будучи свитой, приобретает индуктивные свойства. Поэтому реальный угол фаз будет не 90 градусов, немного меньше.
А теперь можно переходить к формулам мощности тока трехфазных цепей. Здесь линия формирует сдвиг фаз. Меж напряжением и током, и относительно другой линии. Согласитесь, без заботливо изложенных авторами знания факт нельзя осознать. Меж линиями промышленной трехфазной сети сдвиг 120 градусов (полный оборот – 360 градусов). Обеспечит равномерность вращения поля в двигателях, для рядовых потребителей безразличен. Так удобнее генераторам ГЭС – нагрузка сбалансированная. Сдвиг идет меж линиями, в каждой ток опережает напряжение или отстает:
- Если линия симметричная, сдвиги меж любыми фазами по току составляют 120 градусов, формула получается предельно простой. Но! Если нагрузка симметрична. Посмотрим изображение: фаза ф не 120 градусов, характеризует сдвиг меж напряжением и током каждой линии. Предполагается, включили двигатель с тремя равноценными обмотками, получается такой результат. Если нагрузка несимметрична, потрудитесь провести вычисления для каждой линии отдельно, затем сложить результаты воедино для получения общей мощности тока.
- Вторая группа формул приведена для трехфазных цепей с изолированной нейтралью. Предполагается, ток одной линии утекает по другой. Нейтраль отсутствует за ненадобностью. Поэтому напряжения берутся не фазные (не от чего отсчитывать), как предыдущей формулой, а линейные. Соответственно, цифры показывают, какой параметр следует взять. Повремените пугаться греческих букв – фазы меж двумя перемножаемыми параметрами. Цифры меняются местами (1,2 или 2,1), чтобы правильно учесть знак.
- В асимметричной цепи вновь появляются фазные напряжение, ток. Здесь расчет ведется отдельно для каждой линии. Никаких вариантов нет.
Формулы мощности тока
На практике измерить мощность тока
Намекнули, можно воспользоваться токовыми клещами. Прибор позволит определить крейсерские параметры дрели. Разгон можно засечь только при многократных опытах, процесс чрезвычайно быстрый, частота смены индикации не выше 3-х раз в секунду. Токовые клещи демонстрируют погрешность. Практика показывает: достичь погрешности, указанной в паспорте, сложно.
Чаще для оценки мощности используют счетчики (для выплат компаниям-поставщикам), ваттметры (для личных и рабочих целей). Стрелочный прибор содержит пару неподвижных катушек, по которым течет ток цепи, подвижную рамку, для заведения напряжения путем параллельного включения нагрузки. Конструкция рассчитана сразу реализовать формулу полной мощности (см. рис.). Ток умножается на напряжение и некий коэффициент, учитывающий градуировку шкалы, также на косинус сдвига фаз между параметрами. Как говорили выше, сдвиг умещается в пределах 90 – минус 90 градусов, следовательно, косинус положителен, крутящий момент стрелки направлен в одну сторону.
Отсутствует возможность сказать индуктивная ли нагрузка или емкостная. Зато при неправильном включении в цепь показания будут отрицательными (завал набок). Произойдет аналогичное событие, если потребитель вдруг станет отдавать мощность обратно нагрузке (бывает такое). В современных приборах происходит нечто подобное же, вычисления ведет электронный модуль, интегрирующий расход энергии, либо считывающий показания мощности. Вместо стрелки присутствует электронный индикатор и множество других полезных опций.
Особые проблемы вызывают измерения в асимметричных цепях с изолированной нейтралью, где нельзя прямо складывать мощности каждой линии. Ваттметры делятся принципом действия:
- Электродинамические. Описаны разделом. Состоят из одной подвижной, двух неподвижных катушек.
- Ферродинамические. Напоминает двигатель с расщепленным полюсом (shaded-pole motor).
- С квадратором. Используется амплитудно-частотная характеристика нелинейного элемента (например, диода), напоминающая параболу, для возведения электрической величины в квадрат (используется в вычислениях).
- С датчиком Холла. Если индукцию сделать при помощи катушки пропорциональной напряжению магнитного поля в сенсоре, подать ток, ЭДС будет результатом умножения двух величин. Искомая величина.
- Компараторы. Постепенно повышает опорный сигнал, пока не будет достигнуто равенство. Цифровые приборы достигают высокой точности.
В цепях с сильным сдвигом фаз для оценки потерь применяется синусный ваттметр. Конструкция схожа с рассмотренной, пространственное положение таково, что вычисляется реактивная мощность (см. рис.). В этом случае произведение тока и напряжения домножим на синус угла сдвига фаз. Реактивную мощность измерим обычным (активным) ваттметром. Имеется несколько методик. Например, в трехфазной симметричной цепи нужно последовательную обмотку включить в одну линию, параллельную – в две другие. Затем производятся вычисления: показания прибора умножаются на корень из трех (с учетом, что на индикаторе произведение тока, напряжения и синуса угла между ними).
Методика двух ваттметров
Для трехфазной цепи с простой асимметрией задача усложняется. На рисунке показана методика двух ваттметров (ферродинамических или электродинамических). Начала обмоток указаны звездочками. Ток проходит через последовательные, напряжение с двух фаз подается на параллельную (одно через резистор). Алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров складывается, умножается на корень из трех для получения значения реактивной мощности.
Ток, сопротивление, напряжение и мощность
ТекущийТок — это мера потока электрического заряда через материал. Материал, который может переносить поток заряда, называется проводником. Ток определяется как количество заряда, которое проходит через проводник за определенное время. Единицей измерения тока является ампер (A), который равен одному кулону в секунду (кулон — единица заряда),
Символ I используется для обозначения тока (хотя J часто используется в инженерные источники).Ток I через проводник зависит от его площади A , концентрации n носителей заряда, величины заряда q каждого носителя и величины их средней (или «дрейфующей») скорости. v d ,
Плотность тока — это количество тока, протекающего через проводник, деленное на его площадь,
Направление потока определяется в терминах потока положительных зарядов (даже если фактические носители заряда отрицательны).Единица измерения плотности тока — Амперы на квадратный метр (А / м 2 ).
Удельное сопротивление
Некоторые проводники переносят заряд легче, чем другие. Удельное сопротивление материала описывает, насколько легко может течь заряд. Хорошие проводники имеют небольшое удельное сопротивление, а хорошие изоляторы — большое. Удельное сопротивление ρ (греческая буква «ро») равно величине электрического поля в материале, деленной на плотность тока,
Единицей измерения величины электрического поля является вольт на метр (В / м). ), а единицей измерения плотности тока является ампер на квадратный метр (А / м 2 ), поэтому единицей измерения удельного сопротивления является вольт-метр на ампер,
Многие проводники подчиняются закону Ома.Материалы, которые подчиняются закону Ома, имеют постоянное удельное сопротивление независимо от значений электрического поля E и плотности тока J. Формулы, относящиеся к цепям, верны для «омических» материалов, а «неомические» материалы в этом курсе не обсуждаются.
Удельное сопротивление омического проводника зависит от температуры материала. Зависящее от температуры удельное сопротивление ρ (T) можно найти по формуле:
Эта формула требует ρ 0 , удельного сопротивления при эталонной температуре T 0 .Температурный коэффициент удельного сопротивления α различен для каждого материала. Для температур в градусах Цельсия (℃) температурный коэффициент удельного сопротивления имеет единицы: 1 / ℃ = (℃) (-1)
Сопротивление
Удельное сопротивление — это свойство материала, а сопротивление — это свойство определенного куска этого материала. Сопротивление отрезка проводника зависит от его длины L, площади A и удельного сопротивления ρ,
Единицей измерения сопротивления является Ом, который обозначается греческой буквой Ω («омега»).Один Ом равен одному Вольту на Ампер,
Сопротивление зависит от температуры так же, как и удельное сопротивление,
Для этой формулы требуется R 0 , сопротивление при эталонной температуре T 0 . Температурный коэффициент α отличается для каждого материала, как описано в разделе Сопротивление .
Резистор — это устройство, которое используется в электрических цепях и имеет определенное фиксированное сопротивление. Резисторы изготавливаются путем выбора куска материала с определенным удельным сопротивлением, длиной и площадью и обертывания его изолятором с проводами, выходящими из каждого конца.На принципиальных схемах он представлен символом
Напряжение
Напряжение — это разница электрического потенциала между двумя точками. Если электрическое поле однородно через проводник, разность потенциалов будет равна,
Используя уравнения в Ток, Удельное сопротивление, и Сопротивление секций, можно найти другое уравнение для разности потенциалов,
Уравнение V = IR означает, что разность потенциалов или напряжение на резисторе можно найти, умножив его сопротивление на ток, протекающий через него.Единицей измерения разности потенциалов является вольт (В), который равен джоуля на кулон (Дж / Кл).
Источник напряжения — это устройство, используемое в электрических цепях, которое имеет фиксированную разность потенциалов между его концами. Источником напряжения может быть батарея или другой источник постоянного тока с фиксированной разностью потенциалов. На принципиальных схемах он представлен символом
Если концы источника напряжения соединены через цепь с любым количеством резисторов или других компонентов, образуется полная цепь, и ток может течь от одного вывода к другому. другой.Если ток течет, он будет одинаковым на обоих выводах источника напряжения.
Источник напряжения, который является частью полной схемы, может создавать электродвижущую силу, которая обозначается символом ε («скрипт e»). Единицей измерения электродвижущей силы является вольт (В), который равен джоуля на кулон (Дж / Кл). Для идеального источника электродвижущая сила равна разности напряжений,
Настоящие источники, такие как батареи, не идеальны, поэтому существует некоторое внутреннее сопротивление.Если внутреннее сопротивление батареи равно r, то разница напряжений на батарее равна
Это также называется напряжением на клеммах батареи. Если полная цепь сделана с использованием резистора с сопротивлением R, ток, протекающий через цепь, можно найти с помощью уравнения V = IR,
Ток равен электродвижущему. сила источника, деленная на полное сопротивление цепи.
Мощность
Мощность (P) — это мера скорости, с которой энергия передается или используется элементом схемы. Источники напряжения обеспечивают питание, а резисторы используют мощность (рассеивая ее в виде тепла). Мощность равна напряжению на элементе схемы, умноженному на ток, протекающий через него,
Единицей измерения мощности является ватт (Вт), который равен джоулям в секунду,
Это соотношение может быть определяется по формуле для мощности:
Мощность, потребляемая или рассеиваемая резистором, может быть найдена по формуле V = IR.Эта формула может использоваться для замены напряжения или тока в формуле мощности,
,
и
Выходная мощность батареи с внутренним сопротивлением может быть найдена по формуле V = ε-Ir и формула мощности,
Постоянный ток (DC) Мощность: определение и применение
Постоянный ток (DC) Мощность относится к однонаправленному потоку электронов и представляет собой форму мощности, которая чаще всего производится из таких источников, как солнечные элементы и батареи.Что такое сила?
Мощность можно определить как уровень энергии, потребляемой в единицу времени. Единицей измерения мощности является ватт, в честь известного ученого восемнадцатого века, Джеймса Ватта , который изобрел паровой двигатель. В механических системах мощность известна как механическая сила и представляет собой комбинацию сил и движения. В электрических системах электрическая мощность — это скорость потока электрической энергии через заданную точку в замкнутой цепи. Для наших приложений мы будем рассматривать только , электрическая мощность .Переменный и постоянный ток
Электроэнергия может быть классифицирована как AC Power или DC Power в зависимости от направления потока энергии. Здесь AC означает переменный ток, а DC — постоянный ток. Мощность, возникающая в результате протекания тока в переменном направлении, называется мощностью переменного тока, а мощность, возникающая в результате протекания тока только в одном направлении, называется мощностью постоянного тока.Форма кривой постоянного тока
В цепях постоянного тока (постоянного тока) поток электрического заряда (или, другими словами, электронов) является однонаправленным, и, в отличие от переменного тока, он не меняет периодически свое направление на противоположное.Типичная форма волны переменного тока представляет собой чистую синусоидальную волну, как показано на рисунке ниже.Постоянный ток (красная кривая). Горизонтальная ось измеряет время; по вертикали, току или напряжению. Источник: Wikipedia.org
Что такое обычные приложения постоянного тока?
Этот вид энергии чаще всего вырабатывается такими источниками, как солнечные элементы, батареи и термопары. Электропитание постоянного тока широко используется в низковольтных устройствах , таких как зарядные батареи, автомобильные, авиационные и другие низковольтные и слаботочные приложения.В настоящее время все солнечные панели вырабатывают постоянный ток. Распространенными приложениями с питанием постоянного тока в фотоэлектрической отрасли являются портативные солнечные системы , и другие автономные устройства. Отсутствие солнечного инвертора для преобразования постоянного тока в переменный сократит расходы на такие системы.Преимущества и недостатки Постоянный ток
В настоящее время для распределения электроэнергии в основном используется переменный ток, так как он имеет значительных преимуществ перед постоянным током при передаче и преобразовании. Одним из самых больших преимуществ питания постоянного тока является возможность использования в специальных приложениях .Когда передача электроэнергии переменного тока практически невозможна или невозможна на большие расстояния, используется мощность постоянного тока. Одним из таких приложений являются подводные высоковольтные линии постоянного тока . Здесь электричество производится в форме переменного тока, преобразуется в постоянный ток на коммутационной / оконечной станции, передается по подводной кабельной сети, повторно преобразуется в переменный ток другой оконечной станцией и, наконец, доставляется потребителям. Кабель постоянного токаNorned между Норвегией и Нидерландами Источник: Википедия
Линии передачи постоянного тока Sub-Sea
Многие из таких линий работают на сегодняшний день.Некоторые примечательные примеры:- Baltic Cable Link
- Между Швецией и Германией
- Длина: 250 км
- NorNed Cable Link
- Между Норвегией и Нидерландами
- Длина: 580 км
- Basslink
- Basslink
- Между материковой частью Австралии и Тасманией
- Длина: 290 км
Что такое электроэнергия | Ватт
Мощность — одно из ключевых понятий и единиц, связанных с наукой об электричестве, измеряется в ваттах, мощность — важный параметр.
Электроэнергия Включает:
Что такое мощность
Важным аспектом любой электрической или электронной схемы является связанная с ней мощность.Установлено, что при протекании тока через резистор электрическая энергия преобразуется в тепло. Этот факт используется электрическими нагревателями, которые состоят из резистора, через который протекает ток. Лампочки работают по тому же принципу, нагревая элемент так, что он светится добела и излучает свет. В других случаях используются гораздо меньшие резисторы и гораздо меньшие токи. Здесь количество выделяемого тепла может быть очень небольшим. Однако при протекании некоторого тока выделяется некоторое количество тепла. В этом случае выделяемое тепло представляет собой количество рассеиваемой электроэнергии.
Определение мощности
Вне зависимости от того, используется ли энергия в механической или электрической среде, определение мощности остается неизменным. Способ его обсуждения может немного отличаться, но, тем не менее, его определение и актуальность точно такие же.
Определение электрической мощности:
Электрическая мощность — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. Это скорость выполнения работы.
С точки зрения электрической цепи, электрическая мощность — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи.
Из определения видно, что:
W = V QtА как:
Qt = Current, IПодстановка:
W = V I Где:
W = мощность в ваттах
V = потенциал в вольтах
I = ток в амперах
Q = заряд в кулонах
t = время в секундах
Что такое ватт: единица мощности
Единица измерения мощности — ватт, который обозначается символом W и назван в честь шотландского инженера Джеймса Ватта (1736–1819).
Определение ватта:
Ватт — это единица измерения мощности в системе СИ, определяющая скорость преобразования энергии, и она эквивалентна одному джоулю в секунду.
Ватт может быть определен в соответствии с приложением:
- Электрическое определение ватта: Один ватт — это скорость, с которой выполняется работа, когда ток в один ампер I тока протекает через сеть, которая имеет разность электрических потенциалов в один вольт, В.W = V I
- Механическое определение ватта: Один ватт — это скорость, с которой выполняется работа, когда скорость объекта поддерживается постоянной на уровне одного метра в секунду против постоянной противодействующей силы в один ньютон.
Как и многие другие единицы СИ, есть кратные и подмножители, поскольку диапазон уровней мощности может варьироваться от незначительных уровней излучения, принимаемого на радиоантенны от далеких звезд, до огромных уровней, генерируемых крупными электростанциями.
| Множители и субмножители ватт | ||
|---|---|---|
| Текущий | Имя | Сокращение |
| 10 -15 Вт | фемтоватт | FW |
| 10 -12 Вт | пиковатт | pW |
| 10 -9 Вт | нановатт | nW |
| 10 -6 Вт | микроватт | мкВт |
| 10 -3 Вт | милливатт | мВт |
| Вт | Вт | Вт |
| 10 3 Вт | киловатт | кВт |
| 10 6 Вт | Мегаватт | МВт |
Часто помогает увидеть типичные уровни мощности различных элементов, которые упоминаются в связи с электронными и электрическими системами.
В таблице ниже приведены некоторые примеры типичных уровней мощности.
| Типичные уровни мощности различных электрических и электронных устройств и систем | |
|---|---|
| Устройство | Детали |
| Электрокамин | Обычно 1 кВт на бар |
| Настольный компьютер | обычно менее 100 Вт |
| Чайник | Типичный 2.5 кВт |
| 42-дюймовый ЖК-телевизор с плоским экраном | ~ 100 Вт |
| Лампа накаливания бытовая | до 150 Вт |
| Светодиодная лампа Domstic | до 20 Вт |
Расчетная мощность
Количество мощности, рассеиваемой в цепи, можно легко определить. Это просто произведение разности потенциалов или напряжения на конкретном элементе, умноженное на ток, протекающий через него.Другими словами, электрический огонь, работающий от источника питания 250 вольт и потребляющий 4 ампера тока, рассеивает 250 x 4 = 1000 ватт или 1 киловатт. Другими словами.
В некоторых случаях фактическое сопротивление элемента схемы может быть известно. Используя закон Ома (V = I x R), можно рассчитать мощность, если известно напряжение или ток. Например, известно, что напряжение сети составляет 250 вольт, а сопротивление элемента может составлять 62,5 Ом.
Выполняя простую алгебру, можно найти очень полезные формулы:
W = V2R.. а также . .
W = I2 RИспользуя эти формулы, просто вычислить мощность, рассеиваемую на резисторе 62,5 Ом, когда на него подается напряжение 250 В
Power — одно из ключевых звеньев во многих электронных схемах. Его можно использовать для указания уровня тепла, рассеиваемого в блоке или даже отдельном компоненте, его можно использовать для определения потребляемой мощности, а также его можно использовать для определения количества энергии, генерируемой системой для передачи на следующий пункт.В этих и очень многих других областях мощность, измеряемая в ваттах, является ключевым параметром, который имеет большое значение.
Дополнительные концепции и руководства по основам электроники:
Voltage
Текущий
Власть
Сопротивление
Емкость
Индуктивность
Трансформеры
Децибел, дБ
Законы Кирхгофа
Q, добротность
Радиочастотный шум
Вернуться в меню «Основные понятия электроники». . .
Что такое мощность? — Определение от WhatIs.com
КСм. Также ток, напряжение, сопротивление и закон Ома.
Электрическая мощность — это скорость, с которой электрическая энергия преобразуется в другую форму, такую как движение, тепло или электромагнитное поле. Обычным обозначением мощности является заглавная буква P. Стандартной единицей измерения является ватт, обозначаемый W. В электрических цепях вместо этого часто указывается киловатт (кВт); 1 кВт = 1000 Вт.
Один ватт — это мощность, возникающая в результате процесса рассеивания, преобразования или накопления энергии, эквивалентная одному джоуля в секунду.В ваттах мощность иногда называют , мощность . Мощность в цепи постоянного тока (DC) равна произведению напряжения в вольтах и тока в амперах. Это правило также справедливо для цепей низкочастотного переменного тока, в которых энергия не накапливается и не выделяется. На высоких частотах переменного тока, когда энергия накапливается и высвобождается (а также рассеивается или преобразуется), выражение для мощности более сложное.
В цепи постоянного тока источник E вольт, выдающий I ампер, выдает P ватт по формуле:
P = EI
Когда ток в I ампер проходит через сопротивление R Ом, тогда мощность в ваттах, рассеиваемая или преобразуемая этим компонентом, определяется по формуле:
P = I 2 R
Когда разность потенциалов E вольт появляется на компоненте, имеющем сопротивление R Ом, тогда мощность в ваттах, рассеиваемая или преобразуемая этим компонентом, определяется по формуле:
P = E 2 / R
В цепи постоянного тока мощность — это скалярная (одномерная) величина.В общем случае переменного тока определение мощности требует двух измерений, потому что мощность переменного тока является векторной величиной. Предполагая, что в цепи переменного тока нет реактивного сопротивления (противодействия переменному току, но не постоянному току), мощность может быть рассчитана в соответствии с приведенными выше формулами для постоянного тока с использованием среднеквадратических значений для переменного тока и напряжения. Если существует реактивное сопротивление, некоторая мощность попеременно накапливается и выделяется системой. Это называется полной мощностью или реактивной мощностью. Сопротивление рассеивает мощность в виде тепла или преобразует ее в какую-либо другую материальную форму; это называется истинной силой.Векторная комбинация реактивного сопротивления и сопротивления называется импедансом.
Последний раз обновлялся в январе 2008 г.
Что такое электроэнергия? Определение, единицы и типы
Определение: Скорость, с которой выполняется работа в электрической цепи, называется электрической мощностью. Другими словами, электрическая мощность определяется как скорость передачи энергии. Электроэнергия вырабатывается генератором, а также может поставляться электрическими батареями.Он дает низкоэнтропийную форму энергии, которая переносится на большие расстояния, а также преобразуется в различные другие формы энергии, такие как движение, тепловая энергия и т. Д.
Электроэнергия делится на два типа: мощность переменного тока и мощность постоянного тока. Классификация электроэнергии зависит от характера тока. Электроэнергия продается в джоулях, которые являются произведением мощности в киловаттах и времени работы оборудования в часах. Полезность электроэнергии измеряется электросчетчиком, который регистрирует общую энергию, потребляемую устройствами с питанием.Электрическая мощность определяется уравнением, показанным ниже.
Где В — напряжение в вольтах, I — ток в амперах, R — сопротивление, обеспечиваемое устройствами с питанием, T — время в секундах, а P — мощность, измеренная в Вт.
Единица электроэнергии
Единица измерения электрической мощности — Ватт.
Если, Таким образом, мощность, потребляемая в электрической цепи, считается равной одному ватту, если через цепь протекает ток в один ампер, когда к ней приложена разность потенциалов в 1 вольт.Более крупная единица электрической мощности — киловатт (кВт), обычно используется в энергосистеме
.Виды электроэнергии
Электроэнергия в основном подразделяется на два типа. Это мощность постоянного и переменного тока.
1. Питание постоянного тока
Мощность постоянного тока определяется как произведение напряжения и тока. Его производят топливный элемент, аккумулятор и генератор.
Где P — мощность в ваттах.
В — напряжение в вольтах.
I — ток в амперах.
2. Электропитание переменного тока
Электропитание переменного тока в основном подразделяется на три типа. Это кажущаяся мощность, активная мощность и реальная мощность.
1. Полная мощность — Полная мощность — это бесполезная мощность или мощность холостого хода. Он представлен символом S, а их единица СИ — вольт-ампер.
Где S — полная мощность
В действующее значение — действующее значение напряжения = В пиковое значение √2 в вольтах.
I rms — RMS ток = I пик √2 в усилителе.
2. Активная мощность — Активная мощность (P) — это активная мощность, которая рассеивается в сопротивлении цепи.
Где, P — реальная мощность в ваттах.
В СКЗ — Действующее значение напряжения = В пиковое √2 в вольтах.
I rms — RMS ток = I пик √2 в усилителе.
Φ — фазовый угол импеданса между напряжением и током.
3. Реактивная мощность — Мощность, развиваемая в реактивном сопротивлении цепи, называется реактивной мощностью (Q).Он измеряется в реактивных вольт-амперах.
Где, Q — реактивная мощность в ваттах.
В действующее значение — действующее значение напряжения = В пиковое значение √2 в вольтах.
I rms — RMS ток = I пик √2 в усилителе.
Φ — фазовый угол импеданса между напряжением и током.
Соотношение между полной, активной и реактивной мощностью показано ниже.
Отношение реальной мощности к полной называется коэффициентом мощности, и их значение находится в диапазоне от 0 до 1.
Электрическое обучение | BrightRidge
Что такое электричество?
Электричество — это форма энергии, которая производит тепло и свет. Электричество также может называться «электрической энергией».
Где начинается электричество?
Электричество начинается с атома. Атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Электричество создается, когда внешняя сила заставляет электроны перемещаться от атома к атому.Поток электронов называется «электрическим током».
Что заставляет электроны двигаться?
Напряжение — это «внешняя сила», которая заставляет электроны двигаться. Напряжение — это потенциальная энергия. Потенциальная энергия обладает способностью выполнять работу. Пример потенциальной энергии — топор, который держат над деревом. Если топор упадет на кусок дерева, оно расколется. Обратите внимание на слово «если». Потенциальная энергия работает ТОЛЬКО, если это разрешено.
Что такое напряжение?
Напряжение — это «внешняя сила», которая заставляет электроны двигаться. Напряжение — это потенциальная энергия. Некоторые характеристики напряжения:
- Напряжение не видно и не слышно.
- Напряжение — это толчок или сила.
- Напряжение само по себе ничего не делает.
- Voltage может работать.
- Напряжение появляется между двумя точками.
- Напряжение есть всегда.
Какие бывают два вида электричества?
Статическое электричество возникает при дисбалансе положительно и отрицательно заряженных атомов. Затем электроны прыгают от атома к атому, высвобождая энергию. Два примера статического электричества: молния и трение ногами о ковер, а затем прикосновение к дверной ручке.
Текущее электричество — это постоянный поток электронов. Существует два вида текущего электричества: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC).При постоянном токе электроны движутся в одном направлении. Батареи вырабатывают постоянный ток. В переменном токе электроны текут в обоих направлениях. Электростанции вырабатывают переменный ток. Переменный ток (AC) — это тип электроэнергии, которую BrightRidge передает вам для использования.
Что такое проводники и изоляторы?
Проводники — это все, через что легко проходит электричество. Примеры электрических проводников — медь, алюминий и вода.
Изоляторы — это материалы, которые не позволяют электричеству легко проходить через них. Некоторые примеры изоляторов — резина, стекло и пластик.
Электрический ток: определение, единица, формула, типы (с примерами)
Обновлено 28 декабря 2020 г.
Кевин Бек
Электрический заряд: Какую автоматическую реакцию вызывает эта фраза, когда вы ее читаете? Может быть, ощущение покалывания или образ молнии, раскалывающего небо? Красочный дисплей мигающих огней в таком городе, как Париж или Лас-Вегас? Возможно, даже насекомое, которое каким-то образом светится в темноте, пробираясь через ваш лагерь?
До недавних столетий ученые не только не имели возможности измерить скорость света, но и не знали, какие физические явления лежат в основе того, что сейчас известно как «электричество».В 1800-х годах физики впервые узнали о мельчайших частицах, участвующих в потоке тока (свободные электроны), а также о природе сил, заставляющих их двигаться. Было ясно, что электричество может принести значительную пользу, если оно может быть безопасно «изготовлено» или «захвачено», а электрическая энергия используется для выполнения работы.
Поток электрического заряда легко возникает в веществах, классифицируемых как проводящие материалы , тогда как в изоляторах он затрудняется.В металлическом проводе, таком как медный провод, например, можно создать разность потенциалов на концах провода, вызывая поток заряда и создавая ток.
Определение электрического тока
Электрический ток — это средняя скорость потока электрического заряда (то есть заряда в единицу времени) через точку в пространстве. Этот заряд переносится электронами, движущимися по проводу в электрической цепи.Чем больше электронов проходит через эту точку за секунду, тем больше величина тока.
Единицей измерения тока в системе СИ является ампер (А), часто неофициально называемый «ампер». Сам электрический заряд измеряется в кулонах (Кл).
- Заряд одного электрона составляет -1,60 × 10 -19 Кл, а заряд протона равен по величине, но положительный знак . Это число считается фундаментальным зарядом e .Таким образом, основная единица ампер — кулоны в секунду (Кл / с).
По соглашению, электрический ток течет в направлении, противоположном потоку электронов . Это связано с тем, что направление тока было описано до того, как ученые узнали, какие носители заряда двигались под действием электрического поля. Для всех практических целей положительные заряды, движущиеся в положительном направлении, дают тот же физический (вычислительный) результат, что и отрицательные заряды, движущиеся в отрицательном направлении, когда дело касается электрического тока.
Электроны движутся к положительному выводу в электрической цепи. Таким образом, поток электронов или движущийся заряд находится далеко от отрицательного вывода. Движение электронов в медной проволоке или другом проводящем материале также создает магнитное поле , направление и величина которого определяются направлением электрического тока и, следовательно, движением электронов; это принцип, на котором построен электромагнит .
Формула электрического тока
Для базового сценария обычного тока заряда, движущегося по проводу, формула для тока имеет вид:
I = neAv_d
, где n — количество зарядов на кубический метр (м 3 ), e — основной заряд, A — площадь поперечного сечения провода, а v d — скорость дрейфа .
Хотя ток имеет и величину, и направление, это скалярная величина, а не векторная величина, поскольку она не подчиняется законам сложения векторов.
Формула закона Ома
Закон Ома дает формулу для определения тока, который будет протекать через проводник:
I- \ frac {V} {R}
, где V — напряжение или разность электрических потенциалов , измеренная в вольтах, а R — электрическое сопротивление току, измеренное в Ом (Ом).
Подумайте о напряжении как о «тянущей силе» (хотя эта «электродвижущая сила» не является буквально силой), специфичной для электрических зарядов. Когда противоположные заряды разделены, они притягиваются друг к другу таким образом, что уменьшается с увеличением расстояния между ними. Это примерно аналог гравитационной потенциальной энергии в классической механике; гравитация «хочет» падения высоких предметов на Землю, а напряжение «хочет», чтобы разделенные (противоположные) заряды столкнулись вместе.
Значение напряжения
Вольт эквивалентно джоулям на кулон, или Дж / С.Таким образом, у них есть единицы энергии на единицу заряда. Таким образом, ток, умноженный на напряжение, дает единицы (Кл / с) (Дж / Кл) = (Дж / с), которые переводятся в единицы (в данном случае электрической) мощности:
P = IV
Объединение этого с законом Ома дает переходят к другим полезным математическим соотношениям, связанным с протеканием тока: P = I 2 R и P = V 2 / R. Они показывают, среди прочего, что при фиксированном уровне тока мощность пропорциональна сопротивлению, тогда как при фиксированном напряжении мощность составляет обратно пропорционально сопротивлению .
В то время как движущиеся заряды (ток) индуцируют магнитное поле, магнитное поле само может индуцировать напряжение в проводе.
Типы тока
- Постоянный ток (DC): Это происходит, когда все электроны непрерывно текут в одном направлении. Это тип тока в цепи, подключенной к стандартной батарее. Батареи, конечно, могут поставлять и поставляют лишь исчезающе малое количество энергии, необходимой для питания человеческой цивилизации, хотя постоянно совершенствующиеся технологии в области солнечных элементов сулят более высокий потенциал для хранения энергии.
- Переменный ток (AC): Здесь электроны колеблются вперед и назад (в некотором смысле «покачиваются») очень быстро. Этот тип тока часто легче генерировать на электростанции, и он также приводит к меньшим потерям энергии на большом расстоянии, поэтому он является стандартом, используемым сегодня. Все лампочки и другие электроприборы в стандартном доме начала 21 века питаются от сети переменного тока.
При переменном токе напряжение изменяется синусоидальным образом и задается в любой момент времени t выражением V = V 0 sin (2πft), где V 0 — начальное напряжение, а f — частота или количество полных циклов напряжения (от максимального к минимальному и обратно к максимальному значению) в каждую секунду.
Измерение тока
Амперметр — это устройство, которое используется для измерения тока, подключая его последовательно, а не параллельно, в электрическую цепь. (Параллельная схема имеет несколько проводов между соединениями — другими словами, у источника питания, конденсаторов и резисторов — в цепи.) Она работает по принципу, согласно которому ток одинаков во всех частях провода между двумя соединениями.
Амперметр имеет известное низкое внутреннее сопротивление и настроен на полное отклонение (FSD) при заданном уровне тока, часто равном 0.015 А или 15 мА. Если вы знаете напряжение и управляете сопротивлением с помощью функции шунтирующего сопротивления амперметра, вы можете определить ток; вы знаете, какое значение тока должно быть , используя закон Ома.
Примеры электрического тока
1. Вычислите скорость дрейфа электронов в цилиндрическом медном проводе радиусом 1 мм (0,001 м), по которому течет ток 15 А, учитывая, что для меди n = 8,342 × 10 28 э / м 3 .{-4} \ text {m / s}
- Знак минус указывает на то, что направление противоположно направлению тока, как и ожидалось для электронов.
2. Найдите ток I в цепи на 120 В, в которой последовательно подключены резисторы 2 Ом, 4 Ом и 6 Ом.