+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Механическая мощность формула и определение. Мощность в чем измеряется. Мощность — физическая величина, формула мощности

Основные теоретические сведения

Механическая работа

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 α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 ньютон на перемещении 1 метр в направлении действия силы.

Если же сила изменяется с течением времени, то для нахождения работы строят график зависимости силы от перемещения и находят площадь фигуры под графиком – это и есть работа:

Примером силы, модуль которой зависит от координаты (перемещения), может служить сила упругости пружины, подчиняющаяся закону Гука (

F упр = kx ).

Мощность

Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью . Мощность P (иногда обозначают буквой N ) – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t , в течение которого совершена эта работа:

По этой формуле рассчитывается средняя мощность , т.е. мощность обобщенно характеризующая процесс. Итак, работу можно выражать и через мощность: A = Pt (если конечно известна мощность и время совершения работы). Единица мощности называется ватт (Вт) или 1 джоуль за 1 секунду. Если движение равномерное, то:

По этой формуле мы можем рассчитать мгновенную мощность (мощность в данный момент времени), если вместо скорости подставим в формулу значение мгновенной скорости. Как узнать, какую мощность считать? Если в задаче спрашивают мощность в момент времени или в какой-то точке пространства, то считается мгновенная. Если спрашивают про мощность за какой-то промежуток времени или участок пути, то ищите среднюю мощность.

КПД – коэффициент полезного действия , равен отношению полезной работы к затраченной, либо же полезной мощности к затраченной:

Какая работа полезная, а какая затраченная определяется из условия конкретной задачи путем логического рассуждения. К примеру, если подъемный кран совершает работу по подъему груза на некоторую высоту, то полезной будет работа по поднятию груза (так как именно ради нее создан кран), а затраченной – работа, совершенная электродвигателем крана.

Итак, полезная и затраченная мощность не имеют строгого определения, и находятся логическим рассуждением. В каждой задаче мы сами должны определить, что в этой задаче было целью совершения работы (полезная работа или мощность), а что было механизмом или способом совершения всей работы (затраченная мощность или работа).

В общем случае КПД показывает, как эффективно механизм преобразует один вид энергии в другой. Если мощность со временем изменяется, то работу находят как площадь фигуры под графиком зависимости мощности от времени:

Кинетическая энергия

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела (энергией движения) :

То есть если автомобиль массой 2000 кг движется со скоростью 10 м/с, то он обладает кинетической энергией равной Е к = 100 кДж и способен совершить работу в 100 кДж. Эта энергия может превратиться в тепловую (при торможении автомобиля нагревается резина колес, дорога и тормозные диски) или может быть потрачена на деформацию автомобиля и тела, с которым автомобиль столкнулся (при аварии). При вычислении кинетической энергии не имеет значения куда движется автомобиль, так как энергия, как и работа, величина скалярная.

Тело обладает энергией, если способно совершить работу. Например, движущееся тело обладает кинетической энергией, т.е. энергией движения, и способно совершать работу по деформации тел или придания ускорения телам, с которыми произойдёт столкновение.

Физический смысл кинетической энергии: для того чтобы покоящееся тело массой m стало двигаться со скоростью v необходимо совершить работу равную полученному значению кинетической энергии. Если тело массой

m движется со скоростью v , то для его остановки необходимо совершить работу равную его первоначальной кинетической энергии. При торможении кинетическая энергия в основном (кроме случаев соударения, когда энергия идет на деформации) «забирается» силой трения.

Теорема о кинетической энергии: работа равнодействующей силы равна изменению кинетической энергии тела:

Теорема о кинетической энергии справедлива и в общем случае, когда тело движется под действием изменяющейся силы, направление которой не совпадает с направлением перемещения. Применять данную теорему удобно в задачах на разгон и торможение тела.

Потенциальная энергия

Наряду с кинетической энергией или энергией движения в физике важную роль играет понятие потенциальной энергии или энергии взаимодействия тел .

Потенциальная энергия определяется взаимным положением тел (например, положением тела относительно поверхности Земли). Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положениями (так называемые консервативные силы ). Работа таких сил на замкнутой траектории равна нулю. Таким свойством обладают сила тяжести и сила упругости.

Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.

Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести Земли рассчитывается по формуле:

Физический смысл потенциальной энергии тела: потенциальная энергия равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень (h – расстояние от центра тяжести тела до нулевого уровня). Если тело обладает потенциальной энергией, значит оно способно совершить работу при падении этого тела с высоты h до нулевого уровня. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком:

Часто в задачах на энергию приходится находить работу по поднятию (переворачиванию, доставанию из ямы) тела. Во всех этих случаях нужно рассматривать перемещение не самого тела, а только его центра тяжести.

Потенциальная энергия Ep зависит от выбора нулевого уровня, то есть от выбора начала координат оси OY. В каждой задаче нулевой уровень выбирается из соображения удобства. Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а ее изменение при перемещении тела из одного положения в другое. Это изменение не зависит от выбора нулевого уровня.

Потенциальная энергия растянутой пружины рассчитывается по формуле:

где: k – жесткость пружины. Растянутая (или сжатая) пружина способна привести в движение прикрепленное к ней тело, то есть сообщить этому телу кинетическую энергию. Следовательно, такая пружина обладает запасом энергии. Растяжение или сжатие

х надо рассчитывать от недеформированного состояния тела.

Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией. Если в начальном состоянии пружина уже была деформирована, а ее удлинение было равно x 1 , тогда при переходе в новое состояние с удлинением x 2 сила упругости совершит работу, равную изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком (так как сила упругости всегда направлена против деформации тела):

Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости.

Работа силы трения зависит от пройденного пути (такой вид сил, чья работа зависит от траектории и пройденного пути называется: диссипативные силы ). Понятие потенциальной энергии для силы трения вводить нельзя.

Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Он определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой (формула уже приведена выше).

КПД можно рассчитывать как через работу, так и через мощность. Полезная и затраченная работа (мощность) всегда определяются путем простых логических рассуждений.

В электрических двигателях КПД – отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника. В тепловых двигателях – отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты. В электрических трансформаторах – отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.

В силу своей общности понятие КПД позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т.д.

Из–за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т.п. КПД всегда меньше единицы. Соответственно этому КПД выражается в долях затрачиваемой энергии, то есть в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. КПД характеризует как эффективно работает машина или механизм. КПД тепловых электростанций достигает 35–40%, двигателей внутреннего сгорания с наддувом и предварительным охлаждением – 40–50%, динамомашин и генераторов большой мощности – 95%, трансформаторов – 98%.

Задачу, в которой нужно найти КПД или он известен, надо начать с логического рассуждения – какая работа является полезной, а какая затраченной.

Закон сохранения механической энергии

Полной механической энергией называется сумма кинетической энергии (т. е. энергии движения) и потенциальной (т.е. энергии взаимодействия тел силами тяготения и упругости):

Если механическая энергия не переходит в другие формы, например, во внутреннюю (тепловую) энергию, то сумма кинетической и потенциальной энергии остаётся неизменной. Если же механическая энергия переходит в тепловую, то изменение механической энергии равно работе силы трения или потерям энергии, или количеству выделившегося тепла и так далее, другими словами изменение полной механической энергии равно работе внешних сил:

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему (т.е. такую в которой не действует внешних сил, и их работа соответственно равна нолю) и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной:

Это утверждение выражает закон сохранения энергии (ЗСЭ) в механических процессах . Он является следствием законов Ньютона. Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой силами упругости и тяготения. Во всех задачах на закон сохранения энергии всегда будет как минимум два состояния системы тел. Закон гласит, что суммарная энергия первого состояния будет равна суммарной энергии второго состояния.

Алгоритм решения задач на закон сохранения энергии:

  1. Найти точки начального и конечного положения тела.
  2. Записать какой или какими энергиями обладает тело в данных точках.
  3. Приравнять начальную и конечную энергию тела.
  4. Добавить другие необходимые уравнения из предыдущих тем по физике.
  5. Решить полученное уравнение или систему уравнений математическими методами.

Важно отметить, что закон сохранения механической энергии позволил получить связь между координатами и скоростями тела в двух разных точках траектории без анализа закона движения тела во всех промежуточных точках. Применение закона сохранения механической энергии может в значительной степени упростить решение многих задач.

В реальных условиях практически всегда на движущиеся тела наряду с силами тяготения, силами упругости и другими силами действуют силы трения или силы сопротивления среды. Работа силы трения зависит от длины пути.

Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел (нагревание). Таким образом энергия в целом (т.е. не только механическая) в любом случае сохраняется.

При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую. Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы – закон сохранения и превращения энергии .

Одним из следствий закона сохранения и превращения энергии является утверждение о невозможности создания «вечного двигателя» (perpetuum mobile) – машины, которая могла бы неопределенно долго совершать работу, не расходуя при этом энергии.

Разные задачи на работу

Если в задаче требуется найти механическую работу, то сначала выберите способ её нахождения:

  1. Работу можно найти по формуле: A = FS ∙cosα . Найдите силу, совершающую работу, и величину перемещения тела под действием этой силы в выбранной системе отсчёта. Обратите внимание, что угол должен быть выбран между векторами силы и перемещения.
  2. Работу внешней силы можно найти, как разность механической энергии в конечной и начальной ситуациях. Механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий тела.
  3. Работу по подъёму тела с постоянной скоростью можно найти по формуле: A = mgh , где h – высота, на которую поднимается центр тяжести тела .
  4. Работу можно найти как произведение мощности на время, т.е. по формуле: A = Pt .
  5. Работу можно найти, как площадь фигуры под графиком зависимости силы от перемещения или мощности от времени.

Закон сохранения энергии и динамика вращательного движения

Задачи этой темы являются достаточно сложными математически, но при знании подхода решаются по совершенно стандартному алгоритму. Во всех задачах Вам придется рассматривать вращение тела в вертикальной плоскости. Решение будет сводиться к следующей последовательности действий:

  1. Надо определить интересующую Вас точку (ту точку, в которой необходимо определить скорость тела, силу натяжения нити, вес и так далее).
  2. Записать в этой точке второй закон Ньютона, учитывая, что тело вращается, то есть у него есть центростремительное ускорение.
  3. Записать закон сохранения механической энергии так, чтобы в нем присутствовала скорость тела в той самой интересной точке, а также характеристики состояния тела в каком-нибудь состоянии про которое что-то известно.
  4. В зависимости от условия выразить скорость в квадрате из одного уравнения и подставить в другое.
  5. Провести остальные необходимые математические операции для получения окончательного результата.

При решении задач надо помнить, что:

  • Условие прохождения верхней точки при вращении на нити с минимальной скоростью – сила реакции опоры N в верхней точке равна 0. Такое же условие выполняется при прохождении верхней точки мертвой петли.
  • При вращении на стержне условие прохождения всей окружности: минимальная скорость в верхней точке равна 0.
  • Условие отрыва тела от поверхности сферы – сила реакции опоры в точке отрыва равна нулю.

Неупругие соударения

Закон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения механических задач в тех случаях, когда неизвестны действующие силы. Примером такого рода задач является ударное взаимодействие тел.

Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения. Во время столкновения тел между ними действуют кратковременные ударные силы, величина которых, как правило, неизвестна. Поэтому нельзя рассматривать ударное взаимодействие непосредственно с помощью законов Ньютона. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин.

С ударным взаимодействием тел нередко приходится иметь дело в обыденной жизни, в технике и в физике (особенно в физике атома и элементарных частиц). В механике часто используются две модели ударного взаимодействия – абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары .

Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

При абсолютно неупругом ударе механическая энергия не сохраняется. Она частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел (нагревание). Для описания любых ударов Вам нужно записать и закон сохранения импульса, и закон сохранения механической энергии с учетом выделяющейся теплоты (предварительно крайне желательно сделать рисунок).

Абсолютно упругий удар

Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел. Во многих случаях столкновения атомов, молекул и элементарных частиц подчиняются законам абсолютно упругого удара. При абсолютно упругом ударе наряду с законом сохранения импульса выполняется закон сохранения механической энергии. Простым примером абсолютно упругого столкновения может быть центральный удар двух бильярдных шаров, один из которых до столкновения находился в состоянии покоя.

Центральным ударом шаров называют соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии центров. Таким образом, пользуясь законами сохранения механической энергии и импульса, можно определить скорости шаров после столкновения, если известны их скорости до столкновения. Центральный удар очень редко реализуется на практике, особенно если речь идет о столкновениях атомов или молекул. При нецентральном упругом соударении скорости частиц (шаров) до и после столкновения не направлены по одной прямой.

Частным случаем нецентрального упругого удара может служить соударения двух бильярдных шаров одинаковой массы, один из которых до соударения был неподвижен, а скорость второго была направлена не по линии центров шаров. В этом случае векторы скоростей шаров после упругого соударения всегда направлены перпендикулярно друг к другу.

Законы сохранения. Сложные задачи

Несколько тел

В некоторых задачах на закон сохранения энергии тросы с помощью которых перемещаются некие объекты могут иметь массу (т.е. не быть невесомыми, как Вы могли уже привыкнуть). В этом случае работу по перемещению таких тросов (а именно их центров тяжести) также нужно учитывать.

Если два тела, соединённые невесомым стержнем, вращаются в вертикальной плоскости, то:

  1. выбирают нулевой уровень для расчёта потенциальной энергии, например на уровне оси вращения или на уровне самой нижней точки нахождения одного из грузов и обязательно делают чертёж;
  2. записывают закон сохранения механической энергии, в котором в левой части записывают сумму кинетической и потенциальной энергии обоих тел в начальной ситуации, а в правой части записывают сумму кинетической и потенциальной энергии обоих тел в конечной ситуации;
  3. учитывают, что угловые скорости тел одинаковы, тогда линейные скорости тел пропорциональны радиусам вращения;
  4. при необходимости записывают второй закон Ньютона для каждого из тел в отдельности.
Разрыв снаряда

В случае разрыва снаряда выделяется энергия взрывчатых веществ. Чтобы найти эту энергию надо от суммы механических энергий осколков после взрыва отнять механическую энергию снаряда до взрыва. Также будем использовать закон сохранения импульса, записанный, в виде теоремы косинусов (векторный метод) или в виде проекций на выбранные оси.

Столкновения с тяжёлой плитой

Пусть навстречу тяжёлой плите, которая движется со скоростью v , движется лёгкий шарик массой m со скоростью u н. Так как импульс шарика много меньше импульса плиты, то после удара скорость плиты не изменится, и она будет продолжать движение с той же скоростью и в том же направлении. В результате упругого удара, шарик отлетит от плиты. Здесь важно понять, что не поменяется скорость шарика относительно плиты . В таком случае, для конечной скорости шарика получим:

Таким образом, скорость шарика после удара увеличивается на удвоенную скорость стены. Аналогичное рассуждение для случая, когда до удара шарик и плита двигались в одном направлении, приводит к результату согласно которому скорость шарика уменьшается на удвоенную скорость стены:

По физике и математике, среди прочего, необходимо выполнить три важнейших условия:

  1. Изучить все темы и выполнить все тесты и задания приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.
  2. Выучить все формулы и законы в физике, и формулы и методы в математике . На самом деле, выполнить это тоже очень просто, необходимых формул по физике всего около 200 штук, а по математике даже чуть меньше. В каждом из этих предметов есть около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые тоже вполне можно выучить, и таким образом, совершенно на автомате и без затруднений решить в нужный момент большую часть ЦТ. После этого Вам останется подумать только над самыми сложными задачами.
  3. Посетить все три этапа репетиционного тестирования по физике и математике. Каждый РТ можно посещать по два раза, чтобы прорешать оба варианта. Опять же на ЦТ, кроме умения быстро и качественно решать задачи, и знания формул и методов необходимо также уметь правильно спланировать время, распределить силы, а главное правильно заполнить бланк ответов, не перепутав ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию. Также в ходе РТ важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в задачах, который на ЦТ может показаться неподготовленному человеку очень непривычным.

Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того на что Вы способны.

Нашли ошибку?

Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на почту. Написать об ошибке можно также в социальной сети (). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.

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.

Одно из важнейших понятий механики – работа силы .

Работа силы

Все физические тела в окружающем нас мире приводятся в движение с помощью силы. Если на движущееся тело в попутном или противоположном направлении действует сила или несколько сил со стороны одного или нескольких тел, то говорят, что совершается работа .

То есть, механическая работу совершает действующая на тело сила. Так, сила тяги электровоза приводит в движение весь поезд, тем самым совершая механическую работу. Велосипед приводится в движение мускульной силой ног велосипедиста. Следовательно, эта сила также совершает механическую работу.

В физике работой силы называют физическую величину, равную произведению модуля силы, модуля перемещения точки приложения силы и косинуса угла между векторами силы и перемещения.

A = F · s · cos (F, s) ,

где F модульсилы,

s – модуль перемещения.

Работа совершается всегда, если угол между ветрами силы и перемещения не равен нулю. Если сила действует в направлении, противоположном направлению движения, величина работы имеет отрицательное значение.

Работа не совершается, если на тело не действуют силы, или если угол между приложенной силой и направлением движения равен 90 о (cos 90 o = 0).

Если лошадь тянет телегу, то мускульная сила лошади, или сила тяги, направленная по ходу движения телеги, совершает работу. А сила тяжести, с которой извозчик давит на телегу, работы не совершает, так как она направлена вниз, перпендикулярно направлению перемещения.

Работа силы – величина скалярная.

Единица работы в системе измерений СИ — джоуль. 1 джоуль – это работа, которую совершает сила величиной в 1 ньютон на расстоянии 1 м, если направления силы и перемещения совпадают.

Если на тело или материальную точку действуют несколько сил, то говорят о работе, совершаемой их равнодействующей силой.

В случае, если приложенная сила непостоянна, то её работа вычисляется как интеграл:

Мощность

Сила, приводящая в движение тело, совершает механическую работу. Но как совершается эта работа, быстро или медленно, иногда очень важно знать на практике. Ведь одна и та же работа может быть совершена за разное время. Работу, которую выполняет большой электромотор, может выполнить и маленький моторчик. Но ему для этого понадобится гораздо больше времени.

В механике существует величина, характеризующая быстроту выполнения работы. Эта величина называется мощностью .

Мощность – это отношение работы, выполненной за определённый промежуток времени, к величине этого промежутка.

N = A /∆ t

По определению А = F · s · cos α , а s/∆ t = v , следовательно

N = F · v · cos α = F · v ,

где F – сила, v скорость, α – угол между направлением силы и направление скорости.

То есть мощность – это скалярное произведение вектора силы на вектор скорости движения тела .

В международной системе СИ мощность измеряется в ваттах (Вт).

Мощность в 1 ватт – это работа в 1 джоуль (Дж), совершаемая за 1 секунду (с).

Мощность можно увеличить, если увеличить силу, совершающую работу, или скорость, с которой эта работа совершается.

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
Алексей. 21 июнь 2007

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

  • Мощность трансформаторов указывается в ВА:
    http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
    http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf. pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
  • Мощность конденсаторов указывается в Варах:
    http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
    http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
  • Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т. д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

  1. Активная мощность: обозначение P , единица измерения: Ватт
  2. Реактивная мощность: обозначение Q , единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
  3. Полная мощность: обозначение S , единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
  4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ , единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor PF )

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

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

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

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


АОСН-2-220-82
Латр 1.25 АОСН-4-220-82
Латр 2. 5 АОСН-8-220-82





АОСН-20-220



АОМН-40-220




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

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

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


http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. — в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности) .

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др. ) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

  • К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
  • К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.
Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

— (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

Дополнение 6

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными .

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

  1. Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
  2. Полная мощность S=P+iQ
  3. Диэлектрическая проницаемость e=e»+ie»
  4. Магнитная проницаемость m=m»+im»
  5. и др.

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

См. дополнительную литературу, например:

Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

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

Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

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:

    • Низкочастотные
    • Радиочастотные
    • Оптические

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.

Мощность как физическая величина — презентация онлайн

1. Давайте вспомним…

1 вариант
2 вариант
1. В каком случае совершается механическая работа?
а) на столе стоит гиря
а) вода давит на стенки сосуда
б) на пружине висит груз
б) мальчик поднимается вверх по лестнице
в) трактор тянет прицеп
в) кирпич лежит на земле
г) спортсмен пробежал круг по стадиону
г) шарик катится по гладкому столу
1. Определите работу, совершаемую
при поднятии груза весом 4Н на высоту 4 м силой 0,02кН на расстоянии 20м
а) 16Дж б) 1Дж в) 8Дж г) 4Дж
а) 20Дж б) 10Дж в) 400Дж г) 0,4Дж
3.при помощи крана подняли груз массой
3т на высоту 10м. Какая работа была
совершена?
3.на какую высоту надо поднять гирю
весом 100Н, чтобы совершить работу
200Дж?
4.Грунт объёмом 0,25м3 и плотностью
1500кг/м3 подняли на высоту 5м.
Вычислите совершённую работу
4.Альпинист поднялся на высоту 2км.
Определите механическую работу,
совершённую альпинистом массой 85кг

2. В каком случае совершается механическая работа?

• А) на столе стоит гиря
• Б) на пружине висит груз
• В)
1.Как вы думаете,
имеет ли какое-то
отношение лошадь к
физике?
2. С какой физической величиной
связана лошадь?
Мощность

4. Тема урока «Мощность»

5. План изучения физической величины

Буквенное обозначение
Определение
Вектор или скаляр
Формула
Единица величины
Прибор для измерения

6. Начнем с примера из жизни

• Вам необходимо доставить тяжелую
коробку на 20 этаж высотного здания. У
вас есть выбор: идти по лестнице и ехать
в лифте.
В чем разница при
выполнении одной и
той же работы?

7. Определение

Физическая величина,
характеризующая быстроту
выполнения работы,
называется мощностью

8. Вектор или скаляр

Скалярная величина, так как не
имеет направления
Буквенное обозначение
N — мощность

9.

Формула

10. Единица величины

11. Прибор для измерения

Ваттметр
Рассчитаем мощность двигателя подъемной машины,
если она может поднять кирпичи массой 500 кг на
высоту 10 м за 10 с. Сравним полученную мощность с
мощностью, которую развил бы рабочий, поднимая
эти же кирпичи на ту же высоту, если ему потребуется
для этого 10 ч.

14. Решение задач

15. Решение задач

16. Закрепим изученное

• Тест «Мощность. Единицы мощности»

17. Подведем итоги

— Что делали на уроке?
— Что нового узнали на уроке?
— Где применяются знания
сегодняшнего урока?

18. Домашнее задание

• §21,
• выполнить домашнее
экспериментальное
задание № 21.2
на отдельном двойном
листе

19. Спасибо за внимание

Механическая мощность формула и определение. Мощность — физическая величина, формула мощности. Электрическая мощность: формула, единицы измерения

Мгновенной мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи. {2}\cdot r} прибавляется к поглощаемой или вычитается из отдаваемой.

Мощность переменного тока

В цепях переменного тока формула для мощности постоянного тока может быть применена лишь для расчёта мгновенной мощности, которая сильно изменяется во времени и для большинства простых практических расчётов не слишком полезна непосредственно. Прямой расчёт среднего значения мощности требует интегрирования по времени. Для вычисления мощности в цепях, где напряжение и ток изменяются периодически, среднюю мощность можно вычислить, интегрируя мгновенную мощность в течение периода. На практике наибольшее значение имеет расчёт мощности в цепях переменного синусоидального напряжения и тока.

Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности , удобно обратиться к теории комплексных чисел . Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность — мнимой частью, полная мощность — модулем, а угол (сдвиг фаз) — аргументом. {2}\cdot g} . В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S {\displaystyle S} активная связана соотношением P = S ⋅ cos ⁡ φ {\displaystyle P=S\cdot \cos \varphi } .

.

Вар определяется как реактивная мощность цепи с синусоидальным переменным током при действующих значениях напряжения 1 В и тока 1 А, если сдвиг фазы между током и напряжением π 2 {\displaystyle {\frac {\pi }{2}}} .

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи синусоидального переменного тока, равна произведению среднеквадратичных значений напряжения U {\displaystyle U} и тока I {\displaystyle I} , умноженному на синус угла сдвига фаз φ {\displaystyle \varphi } между ними: Q = U ⋅ I ⋅ sin ⁡ φ {\displaystyle Q=U\cdot I\cdot \sin \varphi } (если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). {2}}}} .

Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.

Необходимо отметить, что величина для значений φ {\displaystyle \varphi } от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина sin ⁡ φ {\displaystyle \sin \varphi } для значений φ {\displaystyle \varphi } от 0 до −90° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой Q = U I sin ⁡ φ {\displaystyle Q=UI\sin \varphi } , реактивная мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную — то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств (например, асинхронные двигатели), а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор , являются активно-индуктивными.

Синхронные генераторы, установленные на электрических станциях, могут как производить, так и потреблять реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения, протекающего в обмотке ротора генератора. За счёт этой особенности синхронных электрических машин осуществляется регулирование заданного уровня напряжения сети. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности .

Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии, возвращаемой от индуктивной и ёмкостной нагрузки в источник переменного напряжения.

Полная мощность

Единица измерения в СИ — ватт. Кроме того, используется внесистемная единица вольт-ампер (русское обозначение: В·А ; международное: V·A ). В Российской Федерации эта единица допущена к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «электротехника» . {2}}},} где P {\displaystyle P} — активная мощность, Q {\displaystyle Q} — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0 {\displaystyle Q>0} , а при ёмкостной Q ).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой: S ⟶ = P ⟶ + Q ⟶ . {\displaystyle {\stackrel {\longrightarrow }{S}}={\stackrel {\longrightarrow }{P}}+{\stackrel {\longrightarrow }{Q}}.}

Полная мощность имеет практическое значение, как величина, описывающая нагрузки, фактически налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода , кабели , распределительные щиты , трансформаторы , линии электропередачи), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому полная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

Комплексная мощность

Мощность, аналогично импедансу , можно записать в комплексном виде:

S ˙ = U ˙ I ˙ ∗ = I 2 Z = U 2 Z ∗ , {\displaystyle {\dot {S}}={\dot {U}}{\dot {I}}^{*}=I^{2}\mathbb {Z} ={\frac {U^{2}}{\mathbb {Z} ^{*}}},} где U ˙ {\displaystyle {\dot {U}}} — комплексное напряжение, I ˙ {\displaystyle {\dot {I}}} — комплексный ток, Z {\displaystyle \mathbb {Z} } — импеданс, * — оператор комплексного сопряжения .

Модуль комплексной мощности | S ˙ | {\displaystyle \left|{\dot {S}}\right|} равен полной мощности S {\displaystyle S} . Действительная часть R e (S ˙) {\displaystyle \mathrm {Re} ({\dot {S}})} равна активной мощности P {\displaystyle P} , а мнимая I m (S ˙) {\displaystyle \mathrm {Im} ({\dot {S}})} — реактивной мощности Q {\displaystyle Q} 15…200

Здравствуйте! Для вычисления физической величины, называемой мощностью, пользуются формулой, где физическую величину — работу делят на время, за которое эта работа производилась.

Выглядит она так:

P, W, N=A/t, (Вт=Дж/с).

В зависимости от учебников и разделов физики, мощность в формуле может обозначаться буквами P, W или N.

Чаще всего мощность применяется, в таких разделах физики и науки, как механика, электродинамика и электротехника. В каждом случае, мощность имеет свою формулу для вычисления. Для переменного и постоянного тока она тоже различна. Для измерения мощности используют ваттметры.

Теперь вы знаете, что мощность измеряется в ваттах. По-английски ватт — watt, международное обозначение — W, русское сокращение — Вт. Это важно запомнить, потому что во всех бытовых приборах есть такой параметр.

Мощность — скалярная величина, она не вектор, в отличие от силы, которая может иметь направление. В механике, общий вид формулы мощности можно записать так:

P=F*s/t, где F=А*s,

Из формул видно, как мы вместо А подставляем силу F умноженную на путь s. В итоге мощность в механике, можно записать, как силу умноженную на скорость. К примеру, автомобиль имея определенную мощность, вынужден снижать скорость при движении в гору, так как это требует большей силы.

Средняя мощность человека принята за 70-80 Вт. Мощность автомобилей, самолетов, кораблей, ракет и промышленных установок, часто, измеряют в лошадиных сил ах. Лошадиные силы применяли еще задолго до внедрения ватт. Одна лошадиная сила равна 745,7Вт. Причем в России принято что л. с. равна 735,5 Вт.

Если вас вдруг случайно спросят через 20 лет в интервью среди прохожих о мощности, а вы запомнили, что мощность — это отношение работы А, совершенной в единицу времени t. Если сможете так сказать, приятно удивите толпу. Ведь в этом определении, главное запомнить, что делитель здесь работа А, а делимое время t. В итоге, имея работу и время, и разделив первое на второе, мы получим долгожданную мощность.

При выборе в магазинах, важно обращать внимание на мощность прибора. Чем мощнее чайник, тем быстрее он погреет воду. Мощность кондиционера определяет, какой величины пространство он сможет охлаждать без экстремальной нагрузки на двигатель. Чем больше мощность электроприбора, тем больше тока он потребляет, тем больше электроэнергии потратит, тем больше будет плата за электричество.

В общем случае электрическая мощность определяется формулой:

где I — сила тока, U-напряжение

Иногда даже ее так и измеряют в вольт-амперах, записывая, как В*А. В вольт-амперах меряют полную мощность, а чтобы вычислить активную мощность нужно полную мощность умножить на коэффициент полезного действия(КПД) прибора, тогда получим активную мощность в ваттах.

Часто такие приборы, как кондиционер, холодильник, утюг работают циклически, включаясь и отключаясь от термостата, и их средняя мощность за общее время работы может быть небольшой.

В цепях переменного тока , помимо понятия мгновенной мощности, совпадающей с общефизической, существуют активная, реактивная и полная мощности. Полная мощность равна сумме активной и реактивной мощностей.

Для измерения мощности используют электронные приборы — Ваттметры. Единица измерения Ватт, получила свое название в честь изобретателя усовершенствованной паровой машины, которая произвела революцию среди энергетических установок того времени. Благодаря этому изобретению развитие индустриального общества ускорилось, появились поезда, пароходы, заводы, использующие силу паровой машины для передвижения и производства изделий.

Все мы много раз сталкивались с понятием мощности. Например, разные автомобили характеризуются разной мощностью двигателя. Также, электроприборы могут иметь различную мощность , даже если они имеют одинаковое предназначение.

Мощность — это физическая величина , характеризующая скорость работы.

Соответственно, механическая мощность — это физическая величина, характеризующая скорость механической работы:

Т. е. мощность — это работа в единицу времени.

Мощность в системе СИ измеряется в ваттах: [N ] = [Вт].

1 Вт — это работа в 1 Дж, совершенная за 1 с.

Существуют и другие единицы измерения мощности, например, такие, как лошадиная сила:

Именно в лошадиных силах чаще всего измеряется мощность двигателя автомобилей.

Давайте вернемся к формуле для мощности: Формула, по которой вычисляется работа, нам известна: Поэтому мы можем преобразовать выражение для мощности:

Тогда в формуле у нас образуется отношение модуля перемещения к промежутку времени. Это, как вы знаете, скорость:

Только обратите внимание, что в получившейся формуле мы используем модуль скорости, поскольку на время мы поделили не само перемещение, а его модуль. Итак, мощность равна произведению модуля силы, модуля скорости и косинуса угла между их направлениями.

Это вполне логично: скажем, мощность поршня можно повысить за счет увеличения силы его действия. Прикладывая бо́льшую силу, он будет совершать больше работы за то же время, то есть увеличит мощность. Но даже если оставить силу постоянной, и заставить поршень двигаться быстрее, он, несомненно, увеличит работу, совершаемую в единицу времени. Следовательно, увеличится мощность.

Примеры решения задач.

Задача 1. Мощность мотоцикла равна 80 л.с. Двигаясь по горизонтальному участку, мотоциклист развивает скорость равную 150 км\ч. При этом, двигатель работает на 75% от своей максимальной мощности. Определите силу трения, действующую на мотоцикл.


Задача 2. Истребитель, под действием постоянной силы тяги, направленной под углом 45° к горизонту, разгоняется от 150 м/с до 570 м/с. При этом, вертикальная и горизонтальная скорость истребителя увеличиваются на одинаковое значение в каждый момент времени. Масса истребителя равна 20 т. Если истребитель разгонялся в течение одной минуты, то какова мощность его двигателя?




Если вам нужно единицы измерения мощности привести в одну систему, вам пригодится наш перевод мощности – конвертер онлайн. А ниже вы сможете почитать, в чем измеряется мощность.

Мощность в физике понимается как отношение совершаемой за определенное время работы к тому промежутку времени, за который она выполняется. Под механической работой подразумевается количественная составляющая воздействия силы на тело, из-за чего последнее перемещается в пространстве.

Можно выразить мощность и как скорость передачи энергии. То есть она показывает работоспособность автоматического аппарата. Благодаря измерению мощности становится понятным, как быстро делается работа.

Единицы измерения мощности

Мощность измеряют в ваттах или джоулях в секунду. Автомобилистам известно в лошадиных силах. Кстати, до появления паровых машин эту величину не измеряли вообще.

Однажды, используя механизм в шахте, инженер Дж. Уайт взялся за его улучшение. Для доказательства своего усовершенствования двигателя он сравнил его с работоспособностью лошадей. Люди использовали их в течение веков. Поэтому любому было нетрудно представить работу тягловой лошади за какой-то промежуток времени.

Наблюдая за ними, Уайт сравнивал модели паровых машин в зависимости от количества лошадиных сил. Он экспериментально вычислил, что мощность одной лошади равна 746 ваттам. Сегодня все уверены, что такое число является явно завышенным, но единицы измерения мощности решили не изменять.

Посредством названной физической величины узнают о производительности, так как при ее увеличении возрастает работа за тот же промежуток времени. Такая стандартизированная единица измерения стала очень распространенной. Ее стали применять в самых разных механизмах. Поэтому, хоть ватты и применяются уже давно, лошадиные силы для многих являются более понятными, чем другие единицы измерения мощности.

Как понимают мощность в бытовых электрических приборах

Мощность, конечно, указывают и в бытовых электрических механизмах. В светильниках используют ее определенные значения, например шестьдесят ватт. Лампочки с большим показателем тогда нельзя, так как в противном случае они быстро испортятся. Зато если приобретать не лампы накаливания, а светодиодные или люминесцентные, то они смогут светить с большей яркостью, потребляя при этом маленькую мощность.

Потребление энергии, естественно, прямо пропорционально величине мощности. Поэтому для производителей лампочек всегда есть поле для совершенствования продукта. В настоящее время потребители все больше предпочитают другие варианты, кроме ламп накаливания.

Спортивная мощность

Единицы измерения мощности известны не только в связи с использованием механизмов. Понятие мощности можно отнести и к животным, и к людям. К примеру, можно посчитать эту величину, когда спортсмен кидает мяч или другой инвентарь, получая ее в результате установления прикладываемой силы, расстояния и времени ее применения.

Можно воспользоваться даже компьютерными программами, с помощью которых показатель вычисляется в результате сделанного определенного количества упражнений и введения параметров.

Приборы измерения

Динамометры — это специальные устройства, с помощью которых измеряется мощность. Их используют также для определения силы и вращающего момента. Приборы применяют в самых разных областях промышленности. К примеру, именно они покажут Для этого мотор извлекают из автомобиля и подсоединяют к динамометру. Но есть устройства, которые способны вычислить искомое даже через колесо.

В спорте и медицине динамометры тоже находят широкое распространение. На тренажерах часто имеются датчики, которые подключены к компьютеру. С помощью них и производятся все измерения.

Мощность в ваттах

Джеймс Ватт изобрел паровую машину, и с 1889 года единица измерения стала ваттом, а в международную систему измерений величину включили в 1960 году.

В ваттах может измеряться не только электрическая, но и тепловая, механическая или любая другая мощность. Также нередко образуются кратные и дольные единицы. Их называют с добавлением к исходному слову различных префиксов: «кило», «мега», «гига» и др.:

  • 1 киловатт равен тысяче ватт;
  • 1 мегаватт равен миллиону ватт и так далее.

Киловатт-час

В международной системе СИ нет такой еденицы измерения, как киловатт-час. Этот показатель является внесистемным, введенным для учета израсходованной электрической энергии. В России действует ГОСТ 8.417-2002 с регламентацией, где единица измерения мощности электрического тока непосредственно обозначается и применяется.

Данную единицу измерения рекомендуется использовать для учета израсходованной электрической энергии. Она является самой удобной формой, с помощью которой получают приемлемые результаты. Кратные единицы здесь также могут применяться при необходимости. Они выглядят аналогично ваттам:

  • 1 киловатт-час равен 1000 ватт-час;
  • 1 мегаватт-час равен 1000 киловатт-час и так далее.

Полное наименование пишется, как уже видно, через дефис, а краткое — через точку (Вт·ч, кВт·ч).

Как обозначается мощность в электроприборах

Общепринято указывать упомянутый показатель прямо на корпусе электрического прибора. Возможными обозначениями являются:

  • ватт и киловатт;
  • ватт-час и киловатт-час;
  • вольт-ампер и киловольт-ампер.

Наиболее универсальным обозначением является использование таких единиц, как ватт и киловатт. При их наличии на корпусе прибора можно сделать вывод о том, что на данном оборудовании развивается указанная мощность.

Часто в ваттах и киловаттах измеряют механическую мощность электрических генераторов и моторов, электрических нагревательных приборов и т. д. Так обозначается в основном мощность тока, единица измерения в приборе которого ориентирована в первую очередь на количество полученного тепла, а расчеты принимаются во внимание уже вслед за ним.

Ватт-час и киловатт-час показывают за данную единицу времени. Часто эти обозначения можно увидеть на бытовых электрических приборах.

В международной системе СИ есть единицы измерения электрической мощности, являющиеся эквивалентными ватту и киловатту — это вольт-ампер и киловольт-ампер. Такое измерение приводится для показания мощности переменного тока. Их применяют в технических расчетах тогда, когда важны электрические показатели.

Такое обозначение больше всего соответствует требованиям электротехники, где приборы, работающие с переменным током, имеют как активную, так и реактивную энергию. Поэтому определяется суммой этих составляющих. Часто в вольт-амперах обозначают мощность таких приборов, как трансформаторы, дроссели, и других преобразователей.

При этом производитель самостоятельно выбирает, какие единицы измерения ему указывать, тем более что в случае маломощного оборудования (коим являются, например, бытовые электрические приборы) все три обозначения, как правило, совпадают.

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер паропроницаемости и скорости переноса пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Исходная величина

Преобразованная величина

ватт эксаватт петаватт тераватт гигаватт мегаватт киловатт гектоватт декаватт дециватт сантиватт милливатт микроватт нановатт пиковатт фемтоватт аттоватт лошадиная сила лошадиная сила метрическая лошадиная сила котловая лошадиная сила электрическая лошадиная сила насосная лошадиная сила лошадиная сила (немецкая) брит. термическая единица (межд.) в час брит. термическая единица (межд.) в минуту брит. термическая единица (межд.) в секунду брит. термическая единица (термохим.) в час брит. термическая единица (термохим.) в минуту брит. термическая единица (термохим.) в секунду МBTU (международная) в час Тысяча BTU в час МMBTU (международная) в час Миллион BTU в час тонна охлаждения килокалория (межд.) в час килокалория (межд.) в минуту килокалория (межд.) в секунду килокалория (терм.) в час килокалория (терм.) в минуту килокалория (терм.) в секунду калория (межд.) в час калория (межд.) в минуту калория (межд.) в секунду калория (терм.) в час калория (терм.) в минуту калория (терм.) в секунду фут фунт-сила в час фут·фунт-сила/минуту фут·фунт-сила/секунду фунт-фут в час фунт-фут в минуту фунт-фут в секунду эрг в секунду киловольт-ампер вольт-ампер ньютон-метр в секунду джоуль в секунду эксаджоуль в секунду петаджоуль в секунду тераджоуль в секунду гигаджоуль в секунду мегаджоуль в секунду килоджоуль в секунду гектоджоуль в секунду декаджоуль в секунду дециджоуль в секунду сантиджоуль в секунду миллиджоуль в секунду микроджоуль в секунду наноджоуль в секунду пикоджоуль в секунду фемтоджоуль в секунду аттоджоуль в секунду джоуль в час джоуль в минуту килоджоуль в час килоджоуль в минуту планковская мощность

Общие сведения

В физике мощность — это отношение работы ко времени, в течении которого она выполняется. Механическая работа — это количественная характеристика действия силы F на тело, в результате которого оно перемещается на расстояние s . Мощность можно также определить как скорость передачи энергии. Другими словами, мощность — показатель работоспособности машины. Измерив мощность, можно понять в каком количестве и с какой скоростью выполняется работа.

Единицы мощности

Мощность измеряют в джоулях в секунду, или ваттах. Наряду с ваттами используются также лошадиные силы. До изобретения паровой машины мощность двигателей не измеряли, и, соответственно, не было общепринятых единиц мощности. Когда паровую машину начали использовать в шахтах, инженер и изобретатель Джеймс Уатт занялся ее усовершенствованием. Для того чтобы доказать, что его усовершенствования сделали паровую машину более производительной, он сравнил ее мощность с работоспособностью лошадей, так как лошади использовались людьми на протяжении долгих лет, и многие легко могли представить, сколько работы может выполнить лошадь за определенное количество времени. К тому же, не во всех шахтах применялись паровые машины. На тех, где их использовали, Уатт сравнивал мощность старой и новой моделей паровой машины с мощностью одной лошади, то есть, с одной лошадиной силой. Уатт определил эту величину экспериментально, наблюдая за работой тягловых лошадей на мельнице. Согласно его измерениям одна лошадиная сила — 746 ватт. Сейчас считается, что эта цифра преувеличена, и лошадь не может долго работать в таком режиме, но единицу изменять не стали. Мощность можно использовать как показатель производительности, так как при увеличении мощности увеличивается количество выполненной работы за единицу времени. Многие поняли, что удобно иметь стандартизированную единицу мощности, поэтому лошадиная сила стала очень популярна. Ее начали использовать и при измерении мощности других устройств, особенно транспорта. Несмотря на то, что ватты используются почти также долго, как лошадиные силы, в автомобильной промышленности чаще применяются лошадиные силы, и многим покупателям понятнее, когда именно в этих единицах указана мощность автомобильного двигателя.

Мощность бытовых электроприборов

На бытовых электроприборах обычно указана мощность. Некоторые светильники ограничивают мощность лампочек, которые в них можно использовать, например не более 60 ватт. Это сделано потому, что лампы более высокой мощности выделяют много тепла и светильник с патроном могут быть повреждены. Да и сама лампа при высокой температуре в светильнике прослужит недолго. В основном это проблема с лампами накаливания. Светодиодные, люминесцентные и другие лампы обычно работают с меньшей мощностью при одинаковой яркости и, если они используются в светильниках, предназначенных для ламп накаливания, проблем с мощностью не возникает.

Чем больше мощность электроприбора, тем выше потребление энергии, и стоимости использования прибора. Поэтому производители постоянно улучшают электроприборы и лампы. Световой поток ламп, измеряемый в люменах, зависит от мощности, но также и от вида ламп. Чем больше световой поток лампы, тем ярче выглядит ее свет. Для людей важна именно высокая яркость, а не потребляемая ламой мощность, поэтому в последнее время альтернативы лампам накаливания пользуются все большей популярностью. Ниже приведены примеры видов ламп, их мощности и создаваемый ими световой поток.

  • 450 люменов:
    • Лампа накаливания: 40 ватт
    • Компактная люминесцентная лампа: 9–13 ватт
    • Светодиодная лампа: 4–9 ватт
  • 800 люменов:
    • Лампа накаливания: 60 ватт
    • Компактная люминесцентная лампа: 13–15 ватт
    • Светодиодная лампа: 10–15 ватт
  • 1600 люменов:
    • Лампа накаливания: 100 ватт
    • Компактная люминесцентная лампа: 23–30 ватт
    • Светодиодная лампа: 16–20 ватт

    Из этих примеров очевидно, что при одном и том же создаваемом световом потоке светодиодные лампы потребляют меньше всего электроэнергии и более экономны, по сравнению с лампами накаливания. На момент написания этой статьи (2013 год) цена светодиодных ламп во много раз превышает цену ламп накаливания. Несмотря на это, в некоторых странах запретили или собираются запретить продажу ламп накаливания из-за их высокой мощности.

    Мощность бытовых электроприборов может отличаться в зависимости от производителя, и не всегда одинакова во время работы прибора. Внизу приведены примерные мощности некоторых бытовых приборов.

    • Бытовые кондиционеры для охлаждения жилого дома, сплит-система: 20–40 киловатт
    • Моноблочные оконные кондиционеры: 1–2 киловатта
    • Духовые шкафы: 2.1–3.6 киловатта
    • Стиральные машины и сушки: 2–3.5 киловатта
    • Посудомоечные машины:1.8–2.3 киловатта
    • Электрические чайники: 1–2 киловатта
    • Микроволновые печи:0.65–1.2 киловатта
    • Холодильники: 0.25–1 киловатт
    • Тостеры: 0.7–0.9 киловатта

    Мощность в спорте

    Оценивать работу с помощью мощности можно не только для машин, но и для людей и животных. Например, мощность, с которой баскетболистка бросает мяч, вычисляется с помощью измерения силы, которую она прикладывает к мячу, расстояния которое пролетел мяч, и времени, в течение которого эта сила была применена. Существуют сайты, позволяющие вычислить работу и мощность во время физических упражнений. Пользователь выбирает вид упражнений, вводит рост, вес, длительность упражнений, после чего программа рассчитывает мощность. Например, согласно одному из таких калькуляторов, мощность человека ростом 170 сантиметров и весом в 70 килограмм, который сделал 50 отжиманий за 10 минут, равна 39.5 ватта. Спортсмены иногда используют устройства для определения мощности, с которой работают мышцы во время физической нагрузки. Такая информация помогает определить, насколько эффективна выбранная ими программа упражнений.

    Динамометры

    Для измерения мощности используют специальные устройства — динамометры. Ими также можно измерять вращающий момент и силу. Динамометры используют в разных отраслях промышленности, от техники до медицины. К примеру, с их помощью можно определить мощность автомобильного двигателя. Для измерения мощности автомобилей используется несколько основных видов динамометров. Для того, чтобы определить мощность двигателя с помощью одних динамометров, необходимо извлечь двигатель из машины и присоединить его к динамометру. В других динамометрах усилие для измерения передается непосредственно с колеса автомобиля. В этом случае двигатель автомобиля через трансмиссию приводит в движение колеса, которые, в свою очередь, вращают валики динамометра, измеряющего мощность двигателя при различных дорожных условиях.

    Динамометры также используют в спорте и в медицине. Самый распространенный вид динамометров для этих целей — изокинетический. Обычно это спортивный тренажер с датчиками, подключенный к компьютеру. Эти датчики измеряют силу и мощность всего тела или отдельных групп мышц. Динамометр можно запрограммировать выдавать сигналы и предупреждения если мощность превысила определенное значение. Это особенно важно людям с травмами во время реабилитационного периода, когда необходимо не перегружать организм.

    Согласно некоторым положениям теории спорта, наибольшее спортивное развитие происходит при определенной нагрузке, индивидуальной для каждого спортсмена. Если нагрузка недостаточно тяжелая, спортсмен привыкает к ней и не развивает свои способности. Если, наоборот, она слишком тяжелая, то результаты ухудшаются из-за перегрузки организма. Физическая нагрузка во время некоторых упражнений, таких как велосипедный спорт или плавание, зависит от многих факторов окружающей среды, таких как состояние дороги или ветер. Такую нагрузку трудно измерить, однако можно выяснить с какой мощностью организм противодействует этой нагрузке, после чего изменять схему упражнений, в зависимости от желаемой нагрузки.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Понятие мощности является физической величиной. Она представляет собой соотношение работы, производимой в определенный промежуток времени и сам временной промежуток. С помощью работы может быть измерено изменение энергии. Поэтому, мощность показывает, с какой скоростью преобразуется энергия в какой-либо системе.

Все эти понятия в полной мере относятся и к электрической мощности. Здесь учитывается работа (U), затрачиваемая на перемещение 1-го кулона. Электрический ток (I) учитывает число кулонов, перемещенных в течение одной секунды.

Виды электрической мощности

Исходя из зависимости мощности от силы тока и напряжения, следует вывод, что она может получиться от большого тока и малого напряжения и, наоборот, при малом токе и значительном напряжении. Этот эффект применяется при трансформаторных преобразованиях, когда электроэнергия передается на дальние расстояния.

Электрическая мощность может быть . В первом случае происходит безвозвратное преобразование данной мощности в другой вид энергии. Для ее измерения применяется , представляющий собой произведение вольта и ампера. При мощности, из-за появления индуктивности, возникает явление самоиндукции. В результате, электрическая энергия частично возвращается в сеть. При этом, значения тока и напряжения смещаются, вызывая общее отрицательное влияние на электросети. Данный вид мощности измеряется в вольт-амперах реактивных, состоящих из произведения рабочего тока и падения напряжения.

Единица измерения мощности

Мощность является одной из основных единиц, применяемых в электротехнике. Основной единицей измерения служит ватт, отражающий работу в течение определенного времени. На производстве и в бытовых условиях, чаще всего, мощность измеряется в , каждый из которых содержит 1000 ватт. Для измерения большого количества мощности используются мегаватты. Как правило, они применяются на различных видах электростанций, вырабатывающих электроэнергию.

Мощность потребителей указывается на специальных табличках или в техническом паспорте устройства. Зная заранее величину этого параметра, можно вычислить и другие показатели электрической сети — напряжение и величину потребляемого тока.

Как определить мощность тока

Измерение мощности. Определение единицы измерения мощности тока В чем заключается мощность на

Здравствуйте! Для вычисления физической величины, называемой мощностью, пользуются формулой, где физическую величину — работу делят на время, за которое эта работа производилась.

Выглядит она так:

P, W, N=A/t, (Вт=Дж/с).

В зависимости от учебников и разделов физики, мощность в формуле может обозначаться буквами P, W или N.

Чаще всего мощность применяется, в таких разделах физики и науки, как механика, электродинамика и электротехника. В каждом случае, мощность имеет свою формулу для вычисления. Для переменного и постоянного тока она тоже различна. Для измерения мощности используют ваттметры.

Теперь вы знаете, что мощность измеряется в ваттах. По-английски ватт — watt, международное обозначение — W, русское сокращение — Вт. Это важно запомнить, потому что во всех бытовых приборах есть такой параметр.

Мощность — скалярная величина, она не вектор, в отличие от силы, которая может иметь направление. В механике, общий вид формулы мощности можно записать так:

P=F*s/t, где F=А*s,

Из формул видно, как мы вместо А подставляем силу F умноженную на путь s. В итоге мощность в механике, можно записать, как силу умноженную на скорость. К примеру, автомобиль имея определенную мощность, вынужден снижать скорость при движении в гору, так как это требует большей силы.

Средняя мощность человека принята за 70-80 Вт. Мощность автомобилей, самолетов, кораблей, ракет и промышленных установок , часто, измеряют в лошадиных сил ах. Лошадиные силы применяли еще задолго до внедрения ватт. Одна лошадиная сила равна 745,7Вт. Причем в России принято что л. с. равна 735,5 Вт.

Если вас вдруг случайно спросят через 20 лет в интервью среди прохожих о мощности, а вы запомнили, что мощность — это отношение работы А, совершенной в единицу времени t. Если сможете так сказать, приятно удивите толпу. Ведь в этом определении, главное запомнить, что делитель здесь работа А, а делимое время t. В итоге, имея работу и время, и разделив первое на второе, мы получим долгожданную мощность.

При выборе в магазинах, важно обращать внимание на мощность прибора. Чем мощнее чайник, тем быстрее он погреет воду. Мощность кондиционера определяет, какой величины пространство он сможет охлаждать без экстремальной нагрузки на двигатель. Чем больше мощность электроприбора, тем больше тока он потребляет, тем больше электроэнергии потратит, тем больше будет плата за электричество.

В общем случае электрическая мощность определяется формулой:

где I — сила тока, U-напряжение

Иногда даже ее так и измеряют в вольт-амперах, записывая, как В*А. В вольт-амперах меряют полную мощность, а чтобы вычислить активную мощность нужно полную мощность умножить на коэффициент полезного действия(КПД) прибора, тогда получим активную мощность в ваттах.

Часто такие приборы, как кондиционер, холодильник, утюг работают циклически, включаясь и отключаясь от термостата, и их средняя мощность за общее время работы может быть небольшой.

В цепях переменного тока , помимо понятия мгновенной мощности, совпадающей с общефизической, существуют активная, реактивная и полная мощности. Полная мощность равна сумме активной и реактивной мощностей.

Для измерения мощности используют электронные приборы — Ваттметры. Единица измерения Ватт, получила свое название в честь изобретателя усовершенствованной паровой машины, которая произвела революцию среди энергетических установок того времени. Благодаря этому изобретению развитие индустриального общества ускорилось, появились поезда, пароходы, заводы, использующие силу паровой машины для передвижения и производства изделий.

Все мы много раз сталкивались с понятием мощности. Например, разные автомобили характеризуются разной мощностью двигателя. Также, электроприборы могут иметь различную мощность , даже если они имеют одинаковое предназначение.

Мощность — это физическая величина , характеризующая скорость работы.

Соответственно, механическая мощность — это физическая величина, характеризующая скорость механической работы:

Т. е. мощность — это работа в единицу времени.

Мощность в системе СИ измеряется в ваттах: [N ] = [Вт].

1 Вт — это работа в 1 Дж, совершенная за 1 с.

Существуют и другие единицы измерения мощности, например, такие, как лошадиная сила:

Именно в лошадиных силах чаще всего измеряется мощность двигателя автомобилей.

Давайте вернемся к формуле для мощности: Формула, по которой вычисляется работа, нам известна: Поэтому мы можем преобразовать выражение для мощности:

Тогда в формуле у нас образуется отношение модуля перемещения к промежутку времени. Это, как вы знаете, скорость:

Только обратите внимание, что в получившейся формуле мы используем модуль скорости, поскольку на время мы поделили не само перемещение, а его модуль. Итак, мощность равна произведению модуля силы, модуля скорости и косинуса угла между их направлениями.

Это вполне логично: скажем, мощность поршня можно повысить за счет увеличения силы его действия. Прикладывая бо́льшую силу, он будет совершать больше работы за то же время, то есть увеличит мощность. Но даже если оставить силу постоянной, и заставить поршень двигаться быстрее, он, несомненно, увеличит работу, совершаемую в единицу времени. Следовательно, увеличится мощность.

Примеры решения задач.

Задача 1. Мощность мотоцикла равна 80 л.с. Двигаясь по горизонтальному участку, мотоциклист развивает скорость равную 150 км\ч. При этом, двигатель работает на 75% от своей максимальной мощности. Определите силу трения, действующую на мотоцикл.


Задача 2. Истребитель, под действием постоянной силы тяги, направленной под углом 45° к горизонту, разгоняется от 150 м/с до 570 м/с. При этом, вертикальная и горизонтальная скорость истребителя увеличиваются на одинаковое значение в каждый момент времени. Масса истребителя равна 20 т. Если истребитель разгонялся в течение одной минуты, то какова мощность его двигателя?




Если вам нужно единицы измерения мощности привести в одну систему, вам пригодится наш перевод мощности – конвертер онлайн. А ниже вы сможете почитать, в чем измеряется мощность.

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д. ), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная “полезная” мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в (Вт ).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с , однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная “вредная” мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт ), а в вольт-амперах реактивных (Вар ).

Рассчитывается по формуле:

Q = U⋅I⋅sinφ ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной ) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода ), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи )– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100% ). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.

S = U⋅I

ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА ).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.


Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром . Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

  1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
  2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Мощностью называется физическая величина, которая показывает, насколько движется энергия внутри электрической цепи конкретного оборудования. Что она собой представляет, в каких единицах выражается, в чем измеряется мощность, какие есть для этого приборы? Об этом и другом далее.

Мощностью называется скалярный вид физической величины, который равен скорости изменения с преобразованием, передачей или потреблением системной энергии. Согласно более узкому понятию, это показатель, который равен отношению затраченного времени на работы к самому периоду, который тратится на работу. Обозначается в механике символом N. В электротехнической науке используется буква P. Нередко можно увидеть также символ W, от слова ватт.

Мощность

Различается полезная, полная и номинальная в машинном двигателе. Полезная это сила двигателя, за исключением затрат, которые потрачены на работу всех остальных систем. Полная — указанная сила без вычетов, а номинальная — указанная и гарантированная заводом.

Дополнительная информация! Стоит отметить, что также есть мощность звука и взрывного звука. В первом случае это скалярная величина, связанная со звуковыми волнами и звуковой энергией, которая также измеряется в ваттах, а вторая связана с энерговыделением тротиловых разложений.

Основное понятие в учебном пособии

В чем измеряется

Устаревшей измерительной единицей считается лошадиная сила. Отвечая четко на вопрос, в чем измеряется механическая мощность, стоит отметить, что согласно современным международным показателям, единица мощности это ватт. Стоит отметить, что ватт — производная единица, которая связана с другими. Она равна Джоулю в секунду или килограмму, умноженному на метр в квадрате, поделенный на секунду. Также ватт это вольт, умноженный на ампер.

Важно отметить, что ватт делиться на мега, кило и вольт ампер.

Формулы для измерения

Мощность — величина, которая непосредственным образом связана с другими показателями. Так, она прямым образом связана со временем, силой, скоростью, вектором силы и скоростью, модулем силы и скорости, моментом силы и частотой вращения. Нередко в формулах при вычислении электрической мощностной разновидности задействуется также число Пи, показатель сопротивления, мгновенный ток с напряжением на конкретном участке электрической сети, активная, полная и реактивная сила. Непосредственным участником в вычислении является амплитуда с угловой скоростью и начальной силой тока с напряжением.

Электрическая

Электрической мощностью называется величина, которая показывает, с какой скоростью или преобразованием двигается электрическая энергия. Для изучения мгновенной электрической мощностной характеристики на определенном участке цепи, необходимо знать значение тока и напряжения мгновенного тока и перемножить данные значения.

Чтобы понять, сколько составляет активный, полный, реактивный или мгновенный реактивный мощностный показатель, нужно знать точные цифры амплитуды тока, амплитуды напряжения, угла тока с напряжением, а также угловую скорость и время, поскольку все существующие физические формулы сводятся к этим параметрам. Также в формулах задействуется синус, косинус угла и значение 1/2.

Понятие электрической мощности

Гидравлическая

Гидравлическим мощностным показателем в гидромашине или гидроцилиндре называется произведение машинного перепада давления на жидкостный расход. Как правило, это основная формулировка, взятая из единственной существующей формулы для вычисления.

Обратите внимание! Больше алгебраических и инженерных правил можно найти в прикладной науке о движениях жидкостей и газов, а именно в гидравлике.

Постоянного и переменного тока

Что касается мощности постоянного с переменным током, то чаще всего их причисляют к электрической разновидности. Конкретного понятия для двух разновидностей нет, однако их можно вычислить, исходя из имеющихся алгебраических установок. Так, мощностью постоянного тока является произведение силы тока и постоянного напряжения или же удвоенное значение силы тока на электрическое сопротивление, которое, в свою очередь, вычисляется делением двойного напряжения на обычное сопротивление.

Что касается переменного тока, это произведение силы тока с напряжением и косинусом сдвига фаз. При этом беспрепятственно можно посчитать только активную и реактивную разновидность. Узнать полное мощностное значение можно через векторную зависимость этих показателей и площади.

Чтобы измерить эти показатели, можно воспользоваться как указанными выше приборами, так и фазометром. Этот прибор служит, чтобы вычислить реактивную разновидность по государственному эталону.

Понятие переменной мощности тока

В целом, мощность — это величина, основное предназначение которой показывать силу работы конкретного прибора и во многих случаях скорость деятельности, взаимодействуя с ним. Она бывает механической, электрической, гидравлической и для постоянного с переменным током. Измеряется по международной системе в ваттах и киловаттах. Приборами для ее вычисления выступает вольтметр, ваттметр. Основные формулы для самостоятельного расчета перечислены выше.

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:

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.

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
Алексей. 21 июнь 2007

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

  • Мощность трансформаторов указывается в ВА:
    http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
    http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
  • Мощность конденсаторов указывается в Варах:
    http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
    http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
  • Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т.д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

  1. Активная мощность: обозначение P , единица измерения: Ватт
  2. Реактивная мощность: обозначение Q , единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
  3. Полная мощность: обозначение S , единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
  4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ , единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor PF )

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

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

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

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


АОСН-2-220-82
Латр 1.25 АОСН-4-220-82
Латр 2.5 АОСН-8-220-82





АОСН-20-220



АОМН-40-220




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

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

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


http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. — в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности) .

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др.) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

  • К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
  • К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.
Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

— (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

Дополнение 6

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными .

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

  1. Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
  2. Полная мощность S=P+iQ
  3. Диэлектрическая проницаемость e=e»+ie»
  4. Магнитная проницаемость m=m»+im»
  5. и др.

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

См. дополнительную литературу, например:

Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

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

Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

Мощность

Discover Eckher Semantic Web Browser: «http://xmlns.com/foaf/0.1/Person», «http://schema.org/Organization», «http://www.w3.org/2004/02/skos/core#definition», «http://www.wikidata.org/entity/Q1».

Discover English pronunciations: «Macedonia», «mystique», «myosin», «myopathy», «Myomorpha», «myoclonus», «azole», «Ursula von der Leyen», «bureaux», «Yvonne».

Create sequence logos for protein and DNA/RNA alignments using Eckher Sequence Logo Maker.

Compose speech audio from IPA phonetic transcriptions using Eckher IPA to Speech.

Browse place name pronunciation on Eckher IPA Map.

Enter IPA characters using Eckher IPA Keyboard.

Navigate the Semantic Web and retrieve the structured data about entities published on the web using Eckher Semantic Web Browser.

Turn your phone into a compass using Eckher Compass.

Browse word pronunciations online using Eckher Dictionary.

Author, enrich, and query structured data using Eckher Database for RDF.

Create TeX-style mathematical formulas online with Eckher Math Editor.

Create knowledge graphs using Eckher RDF Graph Editor.

Send messages and make P2P calls using Eckher Messenger.

Build event-sourced systems using Eckher Database for Event Sourcing.

View PDB files online using Eckher Mol Viewer.

Listen to your text using Eckher Text to Speech.

View FASTA sequence alignments online with Eckher Sequence Alignment Viewer.

Convert Punycode-encoded internationalized domain names (IDNs) to Unicode and back with Eckher Punycode Converter.

Explore the human genome online with Eckher Genome Browser.

Edit text files online with Eckher Simple Text Editor.

Send test emails with Eckher SMTP Testing Tool.

Разбор слов по составу: «уборка», «хлебный», «украсить», «принести», «говорливый», «заколка».

What do you call a person from Barbados?

What do you call a person from New Zealand?

What do you call a person from Niger?

What do you call a person from Switzerland?

What do you call a person from Finland?

What do you call a person from Denmark?

Розбір слів за будовою: «ходити», «батько».

Разбор слоў па саставе: «рассыпаць», «крычаць», «засеяць», «асенні», «адбіраць», «ісці».

Измерения физической величины — QS Study

Измерение физической величины определяется как степень, до которой основные величины возводятся, чтобы выразить физическую величину. Измерения физической величины — это степени, до которых должны быть возведены фундаментальные величины. Размерная формула — это составное выражение, показывающее, как и какие из фундаментальных величин участвуют в создании этой физической величины. То есть размерные уравнения — это уравнения, которые представляют размерности физической величины в терминах основных величин.

Мы знаем, что скорость = перемещение / время = [L] / [T]

= [M ° L 1 T -1 ]

где [M]. [L] и [I] — измерения фундаментальных величин массы, длины и времени соответственно. Формула размеров определяется как выражение физической величины через ее базовую единицу с соответствующими размерами. Например, размерная сила F = [MLT -2 ]

Следовательно, скорость имеет нулевое измерение по массе, одно измерение по длине и -1 измерение по времени.Таким образом, размерная формула для скорости будет [M 0 L 1 T -1 ] или просто [LT -1 ]. Размеры основных количественных величин приведены в таблице 1, а размеры некоторых производных величин приведены в таблице 2.

Таблица: размеры основных количественных показателей

Таблица: размеры некоторых производных величин

Уравнение размерности получается приравниванием размерной формулы в правой и левой частях уравнения.Природа физической величины описывается природой ее размеров. Размер тела означает, насколько оно соотносимо с точки зрения основных величин. Когда мы определяем размерность количества, мы обычно определяем его идентичность и существование. Уравнение размерности физической величины — это уравнение, приравнивающее физическую величину к ее размерной формуле.

Уравнения размеров находят следующее применение:

  • Для проверки точности физических соотношений.
  • Вывести связь между различными физическими величинами.
  • Для преобразования значения физической величины из одной системы единицы в другую систему.
  • Чтобы найти размерность констант в заданном отношении.

Правила записи размеров физических величин:

Размеры всегда заключаются в [] скобки. Когда размеры упрощены, мы помещаем все фундаментальные величины с их соответствующими степенями в одинарные [] скобки, например, как в скорости, мы пишем [L] [T] -1 как [LT -1 ].Если размерность записана как есть, мы принимаем его мощность равной 1, что вполне понятно.

  • Сила, [F] = [MLT -2 ]
  • Скорость, [v] = [LT -1 ]
  • Заряд, (q) = [AT]
  • Удельная теплоемкость, (с) = [L 2 T 2 K -1 ]
  • Газовая постоянная, [R] = [ML 2 T -2 K -1 моль -1 ]

Механическая Формула мощности и определение. Мощность измеряется в чем.Мощность

Основная теоретическая информация

Механические работы

Энергетические характеристики движения вводятся на основе концепции механическая работа или работа силы … Работа, совершаемая постоянной силой F называется физической величиной, равной произведению модулей силы и смещения, умноженных на косинус угла между векторами силы F и перемещением S :

Работа скалярная… Может быть как положительным (0 ° ≤ α α ≤ 180 °). При α = 90 °, работа, выполняемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 ньютон при перемещении на 1 метр в направлении силы.

Если сила меняется со временем, то чтобы найти работу, строят график зависимости силы от смещения и находят площадь фигуры под графиком — это работа:

Примером силы, модуль которой зависит от координаты (смещения), является сила упругости пружины, которая подчиняется закону Гука ( F control = kx ).

Мощность

Работа силы, выполняемая за единицу времени, называется мощностью … Мощность P (иногда обозначается буквой N ) Физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени т , в течение которых были выполнены данные работы:

Эта формула используется для расчета средней мощности , то есть мощности, характеризующей процесс в целом. Таким образом, работа также может быть выражена в единицах мощности: A = Pt (если, конечно, не известны мощность и время работы).Единица мощности называется ватт (Вт) или 1 джоуль в секунду. Если движение равномерное, то:

С помощью этой формулы мы можем вычислить мгновенную мощность (мощность в данный момент времени), если вместо скорости подставить в формулу значение мгновенной скорости. Как узнать, какую силу считать? Если проблема возникает в момент времени или в некоторой точке пространства, то она считается мгновенной. Если вы спрашиваете о мощности для определенного периода времени или участка пути, то ищите среднюю мощность.

КПД — КПД , равен отношению полезной работы к затраченной или полезной мощности к затраченной:

Какая работа полезна и на что затрачивается, определяется логическими рассуждениями из условий конкретной задачи. Например, если кран выполняет работу по подъему груза на определенную высоту, то работа по подъему груза будет полезной (поскольку именно ради нее был создан кран), а затраченная работа — это работа в исполнении электродвигателя крана.

Итак, полезная и затраченная мощность не имеют строгого определения, а находятся путем логических рассуждений. В каждой задаче мы сами должны определить, что в этой задаче было целью работы (полезная работа или мощность) и каков был механизм или способ выполнения всей работы (затраченная мощность или работа).

В целом эффективность показывает, насколько эффективно механизм преобразует один вид энергии в другой. Если мощность меняется со временем, то работа определяется как площадь рисунка под графиком зависимости мощности от времени:

Кинетическая энергия

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела (энергией движения) :

То есть, если автомобиль массой 2000 кг движется со скоростью 10 м / с, то он имеет кинетическую энергию, равную E k = 100 кДж, и способен выполнять работу 100 кДж.Эта энергия может быть преобразована в тепло (при торможении автомобиля шины колес, дорога и тормозные диски нагреваются) или может быть потрачена на деформацию автомобиля и кузова, с которым он столкнулся (в случае аварии). При расчете кинетической энергии не имеет значения, куда едет машина, поскольку энергия, как и работа, является скалярной величиной.

У тела есть энергия, если оно может выполнять работу. Например, движущееся тело обладает кинетической энергией, то есть энергией движения, и способно выполнять работу по деформации тел или придавать ускорение телам, с которыми происходит столкновение.

Физический смысл кинетической энергии: для того, чтобы покоящееся тело массой м начало двигаться со скоростью v , необходимо совершить работу, равную полученному значению кинетической энергии. Если тело массой m движется со скоростью v , то для его остановки необходимо совершить работу, равную его начальной кинетической энергии. Во время замедления кинетическая энергия в основном (за исключением случаев столкновения, когда энергия идет на деформацию) «забирается» силой трения.

Теорема о кинетической энергии: работа равнодействующей силы равна изменению кинетической энергии тела:

Теорема о кинетической энергии справедлива и в общем случае, когда тело движется под действием изменяющейся силы, направление которой не совпадает с направлением смещения. Эту теорему удобно применять в задачах ускорения и замедления тела.

Потенциальная энергия

Наряду с кинетической энергией или энергией движения в физике важную роль играет понятие потенциальная энергия или энергия взаимодействия тел .

Потенциальная энергия определяется взаимным положением тел (например, положением тела относительно поверхности Земли). Понятие потенциальной энергии можно вводить только для сил, работа которых не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положениями (так называемые консервативные силы , ). Работа таких сил по замкнутой траектории равна нулю. Этим свойством обладают сила тяжести и сила упругости.Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.

Потенциальная энергия тела в гравитационном поле Земли рассчитывается по формуле:

Физический смысл потенциальной энергии тела: потенциальная энергия равна работе, которую гравитация совершает, когда тело опускается на нулевой уровень ( ч — это расстояние от центра тяжести тела до нулевого уровня). Если у тела есть потенциальная энергия, то оно способно выполнять работу, когда оно падает с высоты. ч до нулевого уровня. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятой с обратным знаком:

Часто в энергетических задачах нужно найти работу, чтобы поднять (перевернуть, выбраться из ямы) тело. Во всех этих случаях необходимо учитывать движение не самого тела, а только его центра тяжести.

Потенциальная энергия Ep зависит от выбора нулевого уровня, то есть от выбора начала оси OY.В каждой задаче для удобства выбран нулевой уровень. Физический смысл заключается не в самой потенциальной энергии, а в ее изменении при перемещении тела из одного положения в другое. Это изменение не зависит от выбора нулевого уровня.

Потенциальная энергия растянутой пружины рассчитывается по формуле:

где: k — жесткость пружины. Растянутая (или сжатая) пружина способна приводить в движение прикрепленное к ней тело, то есть передавать этому телу кинетическую энергию.Следовательно, такая пружина имеет запас энергии. Растягивая или сжимая NS нужно рассчитывать на недеформированное состояние тела.

Потенциальная энергия упруго деформируемого тела равна работе упругой силы при переходе из заданного состояния в состояние с нулевой деформацией. Если в исходном состоянии пружина уже была деформирована, а ее удлинение было равно x 1, то при переходе в новое состояние с удлинением x 2 сила упругости совершит работу, равную изменению потенциальной энергии, взяты с обратным знаком (поскольку сила упругости всегда направлена ​​против деформации тела):

Потенциальная энергия при упругой деформации — это энергия взаимодействия отдельных частей тела друг с другом силами упругости.

Работа силы трения зависит от пройденного расстояния (этот тип силы, работа которой зависит от траектории и пройденного расстояния, называется: диссипативными силами ). Понятие потенциальной энергии силы трения ввести нельзя.

КПД

Коэффициент полезного действия (COP) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) по отношению к преобразованию или передаче энергии. Он определяется отношением используемой полезной энергии к общему количеству энергии, полученной системой (формула уже была приведена выше).

КПД можно рассчитать как по работе, так и по мощности. Полезная и затраченная работа (мощность) всегда определяется простыми логическими рассуждениями.

В электродвигателях КПД — это отношение выполненной (полезной) механической работы к электрической энергии, полученной от источника. В тепловых двигателях — отношение полезной механической работы к количеству затраченного тепла. В электрических трансформаторах — отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.

В силу своей общности концепция эффективности позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как ядерные реакторы, электрические генераторы и двигатели, тепловые электростанции, полупроводниковые устройства, биологические объекты и т. Д.

Из-за неизбежных потерь энергии из-за трения, нагрева окружающих тел и т. Д. КПД всегда меньше единицы. Соответственно, КПД выражается в виде доли потребляемой энергии, то есть в форме правильной доли или в процентах, и является безразмерной величиной.Эффективность характеризует, насколько эффективно работает машина или механизм. КПД тепловых электростанций достигает 35-40%, двигателей внутреннего сгорания с наддувом и предварительным охлаждением — 40-50%, динамо-машин и генераторов большой мощности — 95%, трансформаторов — 98%.

Задача, в которой нужно найти эффективность или она известна, нужно начинать с логических рассуждений — какая работа полезна, а какая затрачивается.

Закон сохранения механической энергии

Полная механическая энергия сумма кинетической энергии (т.е.е. энергия движения) и потенциальная (т.е. энергия взаимодействия тел силами тяжести и упругости) называется:

Если механическая энергия не преобразуется в другие формы, например, во внутреннюю (тепловую) энергию, то сумма кинетической и потенциальной энергии остается неизменной. Если механическая энергия превращается в тепловую энергию, то изменение механической энергии равно работе силы трения или потерям энергии, или количеству выделяемого тепла и т. Д., Другими словами, изменение полной механической энергии равно равно работе внешних сил:

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему (т.е., в котором никакие внешние силы не действуют, а их работа, соответственно, равна нулю), а силы тяжести и силы упругости, взаимодействующие друг с другом, остаются неизменными:

Это утверждение выражает закон сохранения энергии (EEC) в механических процессах. … Это следствие законов Ньютона. Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют друг с другом силами упругости и гравитации. Во всех задачах о законе сохранения энергии всегда будет как минимум два состояния системы тел.Закон гласит, что полная энергия первого состояния будет равна полной энергии второго состояния.

Алгоритм решения задач по закону сохранения энергии:

  1. Найдите начальную и конечную точки тела.
  2. Запишите, какие или какие энергии имеет тело в этих точках.
  3. Уравнять начальную и конечную энергию тела.
  4. Добавьте другие необходимые уравнения из предыдущих разделов по физике.
  5. Решите полученное уравнение или систему уравнений, используя математические методы.

Важно отметить, что закон сохранения механической энергии позволил получить связь между координатами и скоростями тела в двух разных точках траектории без анализа закона движения тела во всех промежуточных точках. . Применение закона сохранения механической энергии может значительно упростить решение многих задач.

В реальных условиях почти всегда, наряду с гравитационными силами, силами упругости и другими силами, на движущиеся тела действуют силы трения или сопротивления среды.Работа силы трения зависит от длины пути.

Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии преобразуется во внутреннюю энергию тела (нагрев). Таким образом, энергия в целом (т.е. не только механическая) сохраняется в любом случае.

При любом физическом взаимодействии энергия не возникает и не исчезает. Он только трансформируется из одной формы в другую. Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы — закон сохранения и преобразования энергии .

Одним из следствий закона сохранения и преобразования энергии является утверждение о невозможности создания «вечного двигателя» — машины, которая могла бы выполнять работу бесконечно, не затрачивая энергии.

Разные задачи для работы

Если вам нужно найти в задании механическое произведение, сначала выберите способ найти его:

  1. Задание можно найти по формуле: A = FS ∙ cos α … Найдите силу, выполняющую работу, и величину движения тела под действием этой силы в выбранной системе отсчета.Обратите внимание, что угол должен выбираться между векторами силы и смещения.
  2. Рабочая внешняя сила может быть найдена как разница в механической энергии в конечной и начальной ситуациях. Механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий тела.
  3. Работу подъема тела с постоянной скоростью можно найти по формуле: A = mgh , где h — высота, на которую поднимается тело , центр тяжести .
  4. Работа можно найти как произведение мощности и времени, то есть по формуле: A = Pt .
  5. Работа может быть найдена как площадь фигуры под графиком зависимости силы от смещения или мощности от времени.

Закон сохранения энергии и динамика вращательного движения

Задачи данной темы довольно сложные математически, но при знании подхода они решаются по вполне стандартному алгоритму.Во всех задачах вам придется учитывать вращение тела в вертикальной плоскости. Решение будет сводиться к следующей последовательности действий:

  1. Необходимо определить интересующую вас точку (точку, в которой необходимо определить скорость тела, натяжение нити, вес и т. Д.).
  2. Запишите здесь второй закон Ньютона, учитывая, что тело вращается, то есть имеет центростремительное ускорение.
  3. Запишите закон сохранения механической энергии так, чтобы он содержал скорость тела в этой очень интересной точке, а также характеристики состояния тела в некотором состоянии, о котором что-то известно.
  4. В зависимости от условия выразите квадрат скорости из одного уравнения и подставьте его в другое.
  5. Выполните остальные необходимые математические операции для получения окончательного результата.

При решении задач необходимо помнить, что:

  • Условием прохождения верхней точки при вращении на резьбе с минимальной скоростью является сила реакции опоры N в верхней точке равна 0.То же условие выполняется при прохождении верхней точки мертвой петли.
  • При вращении на стержне условие прохождения всего круга: минимальная скорость в верхней точке равна 0.
  • Условие отрыва тела от поверхности шара — сила реакции опоры в точке отрыва равна нулю.

Неупругие столкновения

Закон сохранения механической энергии и закон сохранения количества движения позволяют находить решения механических задач в случаях, когда действующие силы неизвестны.Примером такого рода проблем является ударное взаимодействие тел.

Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости претерпевают значительные изменения. При столкновении тел между ними возникает кратковременная сила удара, величина которой обычно неизвестна. Поэтому учесть ударное взаимодействие напрямую с помощью законов Ньютона невозможно. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин.

Ударное взаимодействие тел часто приходится иметь дело в повседневной жизни, в технике и физике (особенно в физике атома и элементарных частиц). В механике часто используются две модели ударного взаимодействия — абсолютно упругих и абсолютно неупругих ударов .

Абсолютно неупругим ударом называется такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся как одно тело.

При полностью неупругом ударе механическая энергия не сохраняется.Он частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел (нагревание). Для описания каких-либо толчков нужно записать и закон сохранения количества движения, и закон сохранения механической энергии с учетом выделяемого тепла (желательно заранее сделать чертеж).

Абсолютно устойчивый удар

Абсолютно упругий удар называется столкновением, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.Во многих случаях столкновения атомов, молекул и элементарных частиц подчиняются законам абсолютно упругого удара. В случае абсолютно упругого удара наряду с законом сохранения количества движения выполняется закон сохранения механической энергии. Простой пример Абсолютно упругое столкновение может быть центральным ударом двух бильярдных шаров, один из которых до столкновения находился в состоянии покоя.

Центральный удар мячей называется столкновением, при котором скорость мячей до и после удара направлена ​​по линии центров.Таким образом, используя законы сохранения механической энергии и количества движения, можно определить скорости шаров после столкновения, если известны их скорости до столкновения. Выстрел по центру на практике применяется очень редко, особенно если речь идет о столкновениях атомов или молекул. В случае нецентрального упругого столкновения скорости частиц (шаров) до и после столкновения не направлены по одной прямой.

Частным случаем нецентрального упругого удара может быть столкновение двух бильярдных шаров одинаковой массы, один из которых до столкновения был неподвижен, а скорость второго была направлена ​​не по линии центров шаров. .В этом случае векторы скорости шаров после упругого столкновения всегда направлены перпендикулярно друг другу.

Законы о сохранении. Сложные задачи

Несколько корпусов

В некоторых задачах о законе сохранения энергии тросы, с помощью которых перемещаются некоторые объекты, могут иметь массу (т.е. не быть невесомыми, как вы, возможно, уже привыкли). При этом также необходимо учитывать работу по перемещению таких кабелей (а именно их центры тяжести).

Если два тела, соединенные невесомым стержнем, вращаются в вертикальной плоскости, то:

  1. выбрать нулевой уровень для вычисления потенциальной энергии, например, на уровне оси вращения или на уровне самой низкой точки, где находится один из грузов, и сделать чертеж;
  2. запишите закон сохранения механической энергии, в котором сумма кинетической и потенциальной энергии обоих тел в исходной ситуации записана слева, а сумма кинетической и потенциальной энергии обоих тел в конечной ситуации. ситуация написана справа;
  3. учитывают, что угловые скорости тел одинаковы, тогда линейные скорости тел пропорциональны радиусам вращения;
  4. при необходимости запишите второй закон Ньютона для каждого тела отдельно.
Разрыв снаряда

В случае разрыва снаряда выделяется энергия взрыва. Чтобы найти эту энергию, необходимо отнять механическую энергию снаряда до взрыва из суммы механических энергий осколков после взрыва. Мы также будем использовать закон сохранения количества движения, записанный в виде теоремы косинусов (векторный метод) или в виде проекций на выбранные оси.

Столкновения тяжелых плит

Пускай навстречу тяжелая плита, движущаяся со скоростью v , легкий шар массой м со скоростью u n.Поскольку импульс мяча намного меньше импульса пластины, то после удара скорость пластины не изменится, и она продолжит движение с той же скоростью и в том же направлении. В результате упругого удара мяч отлетит от пластины. Здесь важно понимать, что скорость мяча относительно пластины не изменится … В этом случае для конечной скорости мяча мы получаем:

Таким образом, скорость мяча после удара увеличивается вдвое по сравнению со скоростью стенки.Аналогичное рассуждение для случая, когда до удара мяч и пластина двигались в одном направлении, приводит к результату, согласно которому скорость мяча уменьшается вдвое по сравнению со скоростью стенки:

В физике и математике, помимо прочего, должны выполняться три важных условия:

  1. Изучите все темы и выполните все тесты и задания, приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого вам вообще ничего не нужно, а именно: посвящать три-четыре часа каждый день подготовке к КТ по ​​физике и математике, изучению теории и решению задач.Дело в том, что КТ — это экзамен, где недостаточно просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным тематикам и разной сложности. Последнему можно научиться, только решив тысячи задач.
  2. Изучите все формулы и законы физики, а также формулы и методы математики. На самом деле сделать это тоже очень просто, в физике всего около 200 необходимых формул, а в математике даже чуть меньше.Каждый из этих пунктов имеет около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые также могут быть легко изучены, а значит, полностью автоматически и без труда, в нужное время самой КТ. После этого вам останется думать только о самых сложных задачах.
  3. Посетите все три этапа репетиций по физике и математике. Каждый RT можно посетить дважды, чтобы решить оба варианта. Опять же, в КТ, помимо умения быстро и качественно решать задачи, знания формул и методов, также необходимо уметь правильно планировать время, распределять силы и, самое главное, заполнять форму ответа. правильно, не путая ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию.Также во время RT важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в заданиях, что на CT может показаться неподготовленным человеком очень необычным.

Успешная, кропотливая и ответственная реализация этих трех пунктов позволит вам показать на ВУ отличный результат, максимум того, на что вы способны.

Нашли ошибку?

Если вы считаете, что нашли ошибку в учебных материалах, напишите об этом по почте. Также вы можете написать об ошибке в социальной сети ().В письме укажите предмет (физика или математика), название или номер темы или теста, номер задачи или место в тексте (странице), где, по вашему мнению, есть ошибка. Также опишите, в чем заключается предполагаемая ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибку либо исправят, либо вам объяснят, почему это не ошибка.

Чтобы перетащить 10 мешков картошки с огорода, расположенного в паре километров от вашего дома, вам нужно будет целый день носиться с ведром.Если взять тележку с одним мешком, то можно сделать это за два-три часа.

Что ж, если вы бросите все мешки в телегу, запряженную лошадью, то через полчаса ваш урожай благополучно переедет в ваш погреб. В чем разница? Разница в скорости, с которой выполняется работа. Скорость выполнения механической работы характеризуется физической величиной, изучаемой по курсу физики седьмого класса. Эта величина называется мощностью. Мощность показывает, сколько работы выполняется за единицу времени.То есть, чтобы найти мощность, нужно идеальную работу разделить на затраченное время.

Формула расчета мощности

И в этом случае формула расчета мощности принимает следующий вид: мощность = работа / время, или

где N — мощность,
А — работа,
т — время.

Единица мощности — ватт (1 ватт). 1 Вт — это мощность, при которой 1 джоуль работы выполняется за 1 секунду. Этот агрегат назван в честь английского изобретателя Дж. Ватта, построившего первую паровую машину.Любопытно, что сам Ватт использовал другую единицу мощности — лошадиные силы, а формула мощности в физике в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, была введена позже. Например, когда мы говорим о мощности, измерение лошадиных сил все еще используется сегодня. легковой автомобиль или грузовик. Одна лошадиная сила равна примерно 735,5 Вт.

Использование силы в физике

Мощность — важнейшая характеристика любого двигателя. Разные двигатели развивают совершенно разную мощность.Это могут быть несколько сотых киловатта, например, двигатель электробритвы, или миллионы киловатт, например, ракетный двигатель-ускоритель. космический корабль … При разных нагрузках двигатель автомобиля выдает разную мощность , чтобы продолжать двигаться с одинаковой скоростью. Например, с увеличением массы груза увеличивается масса автомобиля, соответственно увеличивается сила трения о дорожное покрытие, и для того, чтобы поддерживать такую ​​же скорость, как и без нагрузки, двигателю придется делать много работы.Соответственно, мощность, вырабатываемая двигателем, увеличится. Двигатель потребляет больше топлива. Это хорошо известно всем водителям. Однако на большой скорости инерция движущегося транспортного средства тем больше, чем больше его масса. Опытные водители грузовиков находят оптимальное сочетание скорости и расхода бензина, чтобы грузовик сжигал меньше топлива.

Одно из важнейших понятий механики — Работа силы .

Работа силы

Все физические тела в мире вокруг нас приводятся в движение силой.Если на движущееся тело в проходящем или противоположном направлении действует сила или несколько сил со стороны одного или нескольких тел, то они говорят, что в процессе работы .

То есть механическую работу совершает сила, действующая на тело. Итак, сила тяги электровоза приводит в движение весь поезд, тем самым выполняя механическую работу. Велосипед приводится в движение мышечной силой ног велосипедиста. Следовательно, эта сила также выполняет механическую работу.

По физике Работа силы называется физической величиной, равной произведению модуля силы, модуля смещения точки приложения силы и косинуса угла между векторами силы и смещения.

A = F s cos (F, s) , г.

где F Модуль силы ,

с — Модуль движения .

Работа всегда выполняется, если угол между ветром силы и смещения не равен нулю. Если сила действует в направлении, противоположном направлению движения, объем работы отрицательный.

Работа не выполняется, если на тело не действуют силы или если угол между приложенной силой и направлением движения составляет 90 ° (cos 90 ° = 0).

Если лошадь тянет телегу, то эту работу выполняет мускульная сила лошади или сила тяги, направленная в направлении телеги.А сила тяжести, с которой водитель давит на тележку, работы не выполняет, так как она направлена ​​вниз, перпендикулярно направлению движения.

Работа силы — это скалярная величина.

Единица работы СИ — джоуль. 1 джоуль — это работа, совершаемая силой в 1 ньютон на расстоянии 1 м, если направления силы и смещения совпадают.

Если на тело или материальную точку действует несколько сил, то они говорят о работе, совершаемой их равнодействующей силой.

Если приложенная сила непостоянна, то ее работа рассчитывается как интеграл:

Мощность

Сила, приводящая тело в движение, совершает механическую работу. Но то, как эта работа выполняется, быстро или медленно, иногда очень важно знать на практике. Ведь одна и та же работа может выполняться в разное время … Работа большого электродвигателя может выполняться маленьким электродвигателем. Но на это у него уйдет гораздо больше времени.

В механике есть величина, характеризующая скорость работы.Эта величина называется мощностью .

Мощность — отношение работы, выполненной за определенный период времени, к значению этого интервала.

N = A / ∆ т

По определению A = Ф с cos α , но с / ∆ т = в , Следовательно

N = ф в cos α знак равно ф в ,

где F — питание, в скорость, α — угол между направлением силы и направлением скорости.

т.е. мощность — это скалярное произведение вектора силы на вектор скорости тела .

В международной системе СИ мощность измеряется в ваттах (Вт).

Мощность 1 ватта — это работа в 1 джоуль (Дж) за 1 секунду (с).

Мощность можно увеличить, увеличив усилие при выполнении работы или скорость, с которой выполняется работа.

Из письма клиента:
Подскажите, ради бога, почему мощность ИБП указывается в Вольтах, а не в обычных киловаттах.Это очень раздражает. Ведь к киловаттам все давно привыкли. Причем мощность всех устройств в основном указывается в кВт.
Алексей. 21 июня 2007 г.

IN указаны технические характеристики любого ИБП, полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] — они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. Фото ниже:

Мощность не всех устройств указывается в ваттах, например:

  • Мощность трансформаторов указана в ВА:
    http: // www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы TP: см. приложение)
    http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы TSGL: см. приложение)
  • Мощность конденсатора указана в Варах:
    http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы К78-39: см. Приложение)
    http://www.kvar.su/produkciya/ 25-низкого-напрайгения-vbi (конденсаторы UK: см. Приложение)
  • Примеры других нагрузок — см. Приложения ниже.

Характеристики мощности нагрузки могут быть точно установлены одним параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, поскольку в цепи постоянного тока имеется только один тип сопротивления — активное сопротивление.

Силовые характеристики нагрузки для корпуса переменного тока невозможно точно установить одним-единственным параметром, так как существует два разных типа сопротивления — активное и реактивное. Поэтому всего два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип работы активного и реактивного сопротивлений совершенно разный. Активное сопротивление — необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепло, свет и т. Д.).) — примеры: лампа накаливания, электронагреватель (п. 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М .: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление — попеременно накапливает энергию, а затем возвращает ее в сеть — примеры: конденсатор, индуктор (абзацы 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М .: Дрофа, 2007).

Далее в любом учебнике по электротехнике вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая активным сопротивлением) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; Кроме того, для характеристики мощности нагрузки используются еще два параметра: полная мощность и коэффициент мощности.Всего 4 параметра:

  1. Активная мощность: обозначение P , ед.: Вт
  2. Реактивная мощность: обозначение Q , единица: Вар (Вольт-ампер, реактивная)
  3. Полная мощность: обозначение S , ед .: ВА (Вольт-ампер)
  4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ , единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S * S = P * P + Q * Q, cosФ = k = P / S

То же cosФ называется коэффициентом мощности ( Коэффициент мощности PF )

Следовательно, в электротехнике любые два из этих параметров устанавливаются для характеристики мощности, так как остальные можно найти из этих двух.

Например, электродвигатели, лампы (разрядные) — в тех. данные указаны P [кВт] и cosF:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели AIR: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (Лампы ДХО: см. Приложение)
(примеры технических данных для различных нагрузок см. В приложении ниже)

То же и с блоками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока — активной мощностью (Вт) и двумя параметрами для источника.Источник питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная мощность (Вт). См., Например, параметры генераторной установки и ИБП.

Большинство офисных и бытовых приборов активны (реактивного сопротивления нет или мало), поэтому их мощность указывается в ваттах. В этом случае при расчете нагрузки используется значение мощности ИБП. Если нагрузкой являются компьютеры с источниками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электродвигатель (например, погружной насос или двигатель в составе машины), балластные люминесцентные лампы и т. Д. .- в расчетах используются все выходы. Данные ИБП: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. Учебные пособия по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники. — М .: Издательский центр «Академия», 2004.

.

2. Немцов М.В. Электротехника и электроника. — М .: Издательский центр «Академия», 2007.

.

3. Фретедов Л.А. Электротехника. — М .: аспирантура, 1989.

.

См. Также мощность переменного тока, коэффициент мощности, электрическое сопротивление, реактивное сопротивление http: // en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Приложение

Пример 1: Мощность трансформаторов и автотрансформаторов указана в ВА (вольтах-амперах)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы TSGL)


АОСН-2-220-82
Латр 1,25 АОСН-4-220-82
Латр 2.5 АОСН-8-220-82





AOSN-20-220



АОМН-40-220




http: //www.gstransformers.ru / products / Voltage-Regators.html (лабораторные автотрансформаторы LATR / TDGC2)

Пример 2: мощность конденсаторов указана в Варах (Вольтах Амперах, реактивных)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы К78-39)


http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы для Великобритании)

Пример 3: Технические данные электродвигателей содержат активную мощность (кВт) и cosF

Для таких нагрузок, как электродвигатели, лампы (разрядные), блоки питания компьютеров, комбинированные нагрузки и т. Д.- в технических данных указаны P [кВт] и cosF (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosF (полная мощность и коэффициент мощности).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка — станок плазменной резки стали / инверторный плазменный резак LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Приложение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0,8… 1.0), то его свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка идеальна как для сетевой линии, так и для источников питания, поскольку не создает в системе реактивных токов и мощности.

Поэтому во многих странах приняты стандарты, регулирующие коэффициент мощности оборудования.

Приложение 2

Однозагрузочное оборудование (например, блок питания ПК) и многокомпонентное комбинированное (например, промышленный фрезерный станок с несколькими двигателями, ПК, освещение и т. Д.)) имеют низкий коэффициент мощности (менее 0,8) внутренних блоков (например, выпрямитель блока питания ПК или электродвигатель имеет коэффициент мощности 0,6 … 0,8). Поэтому в настоящее время большая часть оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае коэффициент входной мощности составляет 0,9 … 1,0, что соответствует нормативным требованиям.

Приложение 3. Важное примечание относительно коэффициента мощности ИБП и регуляторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и DGS приведена к стандартной промышленной нагрузке (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать резистивную нагрузку с максимальной мощностью 80 кВт или смешанную (реактивно-реактивную) нагрузку с максимальной мощностью 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0,8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки не имеет значения. Например, регулятор напряжения на 100 кВА. Это означает, что устройство может питать резистивную нагрузку с максимальной мощностью 100 кВт или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 квар с любым емкостным или индуктивным коэффициентом мощности.Обратите внимание, что это верно для линейных нагрузок (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высоких THD) выходная мощность стабилизатора уменьшается.

Приложение 4

Наглядные примеры чисто активных и чисто реактивных нагрузок:

  • Лампа накаливания мощностью 100 Вт подключается к сети переменного тока 220 В переменного тока — в цепи присутствует ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Нагрузочные характеристики (лампы): мощность S = P ~ = 100 ВА = 100 Вт, PF = 1 => вся электрическая мощность активна, что означает, что она полностью поглощается лампой и превращается в мощность тепла и света.
  • В сеть переменного тока 220 В переменного тока подключен неполярный конденсатор на 7 мкФ — в цепи провода есть ток проводимости, внутри конденсатора (через диэлектрик) протекает ток смещения. Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S = Q ~ = 100 ВА = 100 ВАр, PF = 0 => вся электрическая мощность является реактивной, что означает, что она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, снова к нагрузке и т. Д.
Приложение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного или емкостного) коэффициенту мощности присваивается знак:

+ (плюс) — если полное реактивное сопротивление индуктивное (пример: PF = + 0.5). Фаза тока отстает от фазы напряжения на угол F.

— (минус) — если полное реактивное сопротивление емкостное (пример: PF = -0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол F.

Приложение 6

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и т. Д.), Которые не существуют в действительности, используются во всех учебниках по электротехнике при расчете цепей переменного тока?

Ответ:
Да, все индивидуальные величины в окружающем мире реальны.Включая температуру, реактивное сопротивление и т. Д. Использование мнимых (комплексных) чисел — это просто математический трюк, упрощающий вычисления. В результате расчета получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20 кВАр — это реальный поток энергии, то есть реальные ватты, циркулирующие в цепи источник-нагрузка. Но чтобы отличить эти ватты от ватт, безвозвратно поглощаемых нагрузкой, эти «циркулирующие ватты» было решено назвать вольт · амперами реактивными.

Комментарий:
Раньше в физике использовались только единичные величины, а при расчетах все математические величины соответствовали реальным значениям окружающего мира. Например, расстояние равно скорости, умноженной на время (S = v * t). Затем, с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменное электричество, атом, пространство и т. Д.), Появилось такое большое количество физических величин, что стало невозможно вычислять каждую в отдельности. .Это не только проблема ручных вычислений, но и проблема компиляции компьютерных программ. Чтобы решить эту проблему, близкие единичные величины стали объединять в более сложные (включая 2 или более единичных величины), подчиняясь законам преобразования, известным в математике. Так скалярные (одиночные) величины (температура и т. Д.), Векторные и комплексные дуальные (импеданс и т. Д.), Векторная тройка (векторное магнитное поле и др.) И более сложные величины — матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи , так далее.). Для упрощения расчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) двойные значения:

  1. Импеданс (импеданс) Z = R + iX
  2. Полная мощность S = P + iQ
  3. Диэлектрическая проницаемость e = e «+ ie»
  4. Магнитная проницаемость m = m «+ im»
  5. и др.

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показан S P Q Ф на сложной, то есть на воображаемой / несуществующей плоскости.Какое отношение все это имеет к реальности?

Ответ:
Расчеты с реальными синусоидами проводить сложно, поэтому для упрощения вычислений используется векторное (комплексное) представление, как на рис. Выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные значения S P Q могут быть представлены в обычном виде, основываясь на измерениях синусоидальных сигналов с помощью осциллографа.Значения S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже приведен пример реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки, состоящей из последовательно соединенных активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
С обычными токовыми клещами и мультиметром ток нагрузки 10 А, а напряжение на нагрузке 225 В. Умножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 А · 225 V = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) общую мощность нагрузки 2250 ВА. Следовательно, ваш ответ будет верным только в том случае, если ваша нагрузка чисто активна, тогда действительно Вольт · Ампер равен Ватту. Для всех остальных типов нагрузок (например, электродвигателя) — нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор цепей, например APPA137:

.

См. Дополнительную литературу, например:

Евдокимов Ф.E. Теоретические основы электротехники. — М .: Издательский центр «Академия», 2004.

.

Немцов М.В. Электротехника и электроника. — М .: Издательский центр «Академия», 2007.

.

Фретедов Л.А. Электротехника. — М .: Высшая школа, 1989.

.

Мощность переменного тока, Коэффициент мощности, Электрическое сопротивление, Реактивное сопротивление
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Теория и расчет трансформаторов малой мощности Ю.В.Н. Стародубцев / RadioSoft Moscow 2005 / rev d25d5r4feb2013

Мощность — физическая величина, равная отношению проделанной работы к определенному периоду времени.

Существует понятие средней мощности за определенный период времени. Δt … Средняя мощность рассчитывается по этой формуле: N = ΔA / Δt , мгновенная мощность по следующей формуле: N = dA / dt … Эти формулы имеют довольно обобщенный вид, поскольку понятие мощности присутствует в нескольких разделах физики — механике и электрофизике.Хотя основные принципы расчета мощности остаются примерно такими же, как и в общей формуле.

Мощность измеряется в ваттах. Ватт — это единица измерения мощности, равная джоуля, деленному на секунду. Помимо ватта, существуют другие единицы измерения мощности: лошадиные силы, эрг в секунду, измеритель массы-силы в секунду.

    • Одна метрическая лошадиных сил равна ватт, английская — 745 ватт.
    • Эрг — очень маленькая единица измерения, один эрг равен десяти минус седьмой степени ватта.
    • Один масс-сила-метр в секунду равен 9,81 Вт.

Измерительные приборы

В основном средства измерения мощности используются в электрофизике, так как в механике, зная определенный набор параметров (скорость и силу), можно самостоятельно рассчитать мощность. Но точно так же в электрофизике можно рассчитывать мощность по параметрам, но на самом деле в повседневной жизни мы просто не используем измерительные приборы для фиксации механической мощности… Т.к. чаще всего эти параметры для тех или иных механизмов уже обозначены. Что касается электроники, то основным прибором является ваттметр, используемый в быту в устройстве обычного электросчетчика.

Ваттметры можно разделить на несколько типов по частоте:

Ваттметры могут быть как аналоговыми, так и цифровыми. Низкочастотный (НЧ) состоит из двух индукторов, они бывают как цифровыми, так и аналоговыми, используются в промышленности и быту в составе обычных электросчетчиков.Ваттметры делятся на две группы: потребляемая мощность и передаваемая мощность. Разница заключается в том, как ваттметр подключен к сети, проходящие подключаются параллельно к сети, поглощаются на конце сети как дополнительная нагрузка. Оптические ваттметры используются для определения мощности световых потоков и лазерных лучей. В основном они используются в любых отраслях и лабораториях.

Мощность в механике

Сила в механике напрямую связана с силой и работой, которую эта сила делает.Работа — это величина, характеризующая силу, приложенную к телу, под действием которой тело проходит определенное расстояние. Мощность вычисляется скалярным произведением вектора скорости на вектор силы: P = F * v = F * v * cos a (сила, умноженная на вектор скорости и угол между вектором силы и скорости (косинус альфа)).

Также можно рассчитать мощность вращательного движения тела. P = M * w = π * M * n / 30 … Мощность равна (M) момент силы, умноженный на (w) угловую скорость, или pi (n), умноженный на момент силы (M), и (n) скорость, деленную на 30.

Мощность в электрофизике

В электрофизике мощность характеризует скорость передачи или преобразования электричества. Есть такие виды мощности:

    • Мгновенная электрическая мощность. Так как мощность — это работа, совершаемая за определенное время, а заряд движется по определенному участку проводника, мы имеем формулу: P (a-b) = A / Δt .2 / Р .

    • Мощность переменного тока нельзя рассчитать по формуле постоянного тока. В переменном токе различают три типа мощности:
      • Активная мощность (P), которая составляет P = U * I * cos f … Где U и I — эффективные параметры тока, а f (phi) — угол сдвига между фазами. Эта формула приведена в качестве примера 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 — реактивный вольт-ампер (вар).
      • Полная мощность (S) равна квадратному корню из активной и реактивной мощности. Измеряется в вольт-амперах.
      • Неактивная мощность — это характеристика пассивной мощности в цепях переменного тока с синусоидальными токами. Равный квадратный корень из суммы квадратов реактивной мощности и мощности гармоник. При отсутствии мощности высших гармоник она равна модулю реактивной мощности.

единиц и размерности

единиц и размерности

Единицы и размерность

Содержание

  • Физические величины и связанные с ними размеры
  • Основные физические величины
  • Механические физические величины
  • Электрические физические величины
  • Алгебра размерности
  • Преобразование систем единиц
  • Определения основных единиц
  • Определения производных единиц
  • Константы преобразования единиц
  • Физические константы
  • Физические уравнения
  • Физические величины и связанные с ними размеры

       Ошибки могут возникать при написании уравнений для решения задач в классической
    физика.Многие из этих ошибок можно предотвратить, выполнив измерение
    проверьте уравнения. Все физические величины имеют фундаментальное измерение
    это не зависит от единиц измерения. Основные физические размеры
    являются: длина, масса, время, электрический заряд, температура и сила света.
    
       Существует ряд систем единиц измерения физических размеров.
    Система MKS основана на измерении метра, килограмма и секунды. Система CGS
    основывается на сантиметре, грамме, секунде измерения.Английская система основана на
    на ногах, фунт, второе измерение. Несколько физических измерений и
    связанными единицами измерения в этих трех системах являются:
    
    
            Система единиц физических величин
              Dimension MKS CGS английский
    
    
              длина метр сантиметр фут
    
              масса килограмм грамм фунт масса
    
              время секунда секунда секунда
    
              сила ньютон дин фунтал
    
              энергия джоуль эрг B.t.u.
    
    
       Проверка физического уравнения имеет два аспекта. Первый - это проверить
    размерность. Размерность не зависит от системы единиц. В
    во-вторых, необходимо проверить, что в уравнении используется согласованная система единиц.
    
       Примером проверки размерности является использование основного уравнения F = ma to
    определить, что сила имеет размерную массу x длину / время в квадрате, тогда
                  2
    проверьте правильность размеров F = mv / r. Проверка осуществляется
    расширение габаритов, e.грамм. масса x (длина / время) x (длина / время) / длина.
    Объединение условий и уменьшение урожайности дает квадрат массы x длины / времени. Это согласен
    с размерами, ожидаемыми для силы из основного уравнения F = ma. В качестве
    Ожидается, что центростремительная сила имеет ту же размерность, что и сила от
    Второй закон движения Ньютона.
    
       В приведенной ниже таблице представлены названия физических величин с
    сопутствующая информация. Второй столбец - один из типичных используемых символов.
    для физического количества. Третий столбец - это размер физического
    количество, выраженное в фундаментальных измерениях.Четвертый столбец
    - название единицы в системе измерения MKS. Пятая колонна
    - типичное уравнение единицы MKS. Независимая таблица представляет преобразование
    коэффициенты из системы измерения MKS в другие системы измерения.
    
       Физика развивалась в течение многих лет многими людьми из самых разных
    дисциплин. Таким образом, возникает неоднозначность и дублирование символов.
     

    Основные физические величины

    ФИЗИЧЕСКАЯ КОЛИЧЕСТВО СИМВОЛ РАЗМЕР ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЕ УРАВНЕНИЕ
    _________________ ______ _________ ________________ ______________
    
    
    длина s L метр м
    
    масса м М килограмм кг
    
    время t T секунда сек
    
    электрический заряд q Q кулон c
    
    сила света I C свеча кд
    
                                                                      о
    температура T K градус кельвина K
    
    угол тета нет радиан нет
     

    Механические физические величины (производные)

    ФИЗИЧЕСКАЯ КОЛИЧЕСТВО СИМВОЛ РАЗМЕР ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЕ УРАВНЕНИЕ
    _________________ ______ _________ ________________ ______________
    
                                        2 2
    площадь A L квадратный метр
    
                                        3 3
    объем V L стере м
    
    скорость v L / T метр в секунду м / сек
    
    угловая скорость omega 1 / T радиан в секунду 1 / сек
    
                                          2 2
    ускорение a L / T метр на квадратный м / сек
                                                   второй
    
                                          2 2
    угловое ускорение альфа 1 / Т радиан за 1 / сек
                                                   квадратная секунда
    
                                           2 2
    сила F мл / т ньютон кг м / сек
    
                                         2 2 2 2
    энергия E ML / T джоуль кг м / сек
    работа W "
    тепло Q "
    
                                         2 2 2 2
    крутящий момент T ML / T ньютон-метр кг м / сек
    
    
                                         2 3
    мощность P ML / T ватт джоуль / сек
    
                                          3 3
    плотность D M / L килограмм на кг / м
                                                   кубический метр
    
                                           2 2
    давление P M / LT ньютон на кг / м сек.
    квадратный метр модуля упругости
    
    импульс p ML / T ньютон секунда кг м / сек
    импульс
    
                                         2 2
    инерция I ML / T джоуль-секунда кг · м / сек
    
    
    световой поток phi C люмен (4Pi свеча cd sr
                                                   для точечного источника)
                                          2 2
    освещенность E C / L люмен на кд ср / м
                                                   квадратный метр
    
                                         2 2 2 2 о
    энтропия S ML / T K джоуль на градус кг м / сек K
    
                                        3 3
    объемный расход Q л / т куб.м / сек
                                                   в секунду
    
                                        2 2
    кинематическая вязкость ню л / т квадратный метр м / сек
                                                   в секунду
    
    динамическая вязкость mu M / LT ньютон-секунда кг / м-сек
                                                   за квадратный метр
    
                                          2 2 2 2
    удельный вес гамма M / L T ньютон кг / м сек
                                                   за кубический метр
    
     

    Электрические физические величины (производные)

    ФИЗИЧЕСКАЯ КОЛИЧЕСТВО СИМВОЛ РАЗМЕР ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЕ УРАВНЕНИЕ
    _________________ ______ _________ ________________ ______________
    
    электрический ток I Q / T ампер c / сек
    
                                         2 2 2 2
    ЭДС, напряжение, потенциал E ML / T Q вольт кг м / с c
    
                                         2 2 2 2
    электрическое сопротивление R ML / TQ Ом кг м / сек c
    
                                         2 3 2 3
    проводимость сигма TQ / ML mho на метр сек c / кг · м
    
                                        2 2 2 2 2 2
    емкость C T Q / ML фарад с / кг · м
    
                                         2 2 2 2
    индуктивность L ML / Q генри кг м / c
    
                                           2 2
    плотность тока J Q / TL ампер на с / сек м
                                                   квадратный метр
    
                                          3 3
    плотность заряда rho Q / L кулон на к / м
                                                   кубический метр
    
    магнитный поток, B M / TQ weber на Kq / sec c
       квадратный метр магнитной индукции
    
    магнитная напряженность H Q / LT ампер на метр c / м · сек
    
    магнитный векторный потенциал A ML / TQ Вебер / метр кг м / сек c
    
                                           2 2
    напряженность электрического поля E ML / T Q вольт / метр или кг · м / сек c
                                                   ньютон на кулон
    
                                          2 2
    электрическое смещение D Q / L кулон на см / м
                                                   квадратный метр
    
                                           2 2
    проницаемость мю ML / Q генри на метр кг м / c
    
                                        2 2 3 2 2 3
    диэлектрическая проницаемость, epsi T Q / ML фарад на метр сек c / кг · м
      диэлектрическая постоянная
    
                                                                         -1
    частота f Pi / Т герц сек
    
                                                                         -1
    угловая частота омега 1 / T радиан в секунду с
    
    длина волны лямбда L метры м
     

    Алгебра размерности

       Размерность любой физической величины можно записать как
    
                      а б в г д е
                     L M T Q C K
    
    где a, b, c, d, e и f - целые числа, например -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4
    и L - длина, M - масса, T - время, Q - заряд, C - сила света.
    К - температура.Нулевой показатель степени означает, что размер не применяется.
    к физическому количеству. Применяются обычные правила алгебры для показателей
    для совмещения размеров.
    
       Чтобы сложить или вычесть две физические величины, они должны
    иметь такое же измерение. Результирующая физическая величина имеет то же
    Габаритные размеры. Физические величины одной размерности в разных
    системы единиц могут быть добавлены или вычтены путем умножения одного из
    количества с помощью коэффициента преобразования единиц для получения совместимых единиц.Умножение двух физических величин приводит к новому физическому
    количество, которое имеет сумму показателей размерностей исходной
    две величины.
    
       Деление одной физической величины на другую приводит к новому физическому
    величина, имеющая размерность показателя первой величины минус
    показатели второй величины.
    
       Извлечение квадратного корня из физической величины приводит к новому физическому
    величина, имеющая размерность с показателем, равным половине начальной размерности.Повышение физической величины до степени приводит к появлению новой физической величины.
    имеющий размерность с показателями, умноженными на степень.
    
              например v имеет размерность L / T
    
                         2 2 2 2 -2
                   тогда v имеет размерность L / T или L T
    
    
       Производная одной физической величины по отношению к другой физической величине.
    количество приводит к новой физической величине с показателями степени
    первое измерение минус показатели другого измерения.
    
             е.грамм. v имеет размерность L / T, t имеет размерность T,
    
                                               2
                   тогда dv / dt имеет размерность L / T ускорения
    
    
       Интеграл одной физической величины в диапазоне другого физического
    количество приводит к новой физической величине, имеющей измерение с
    сумма показателей двух величин.
    
            
             например v имеет размерность L / T, t имеет размерность T,
    
                   то интеграл v dt имеет размерность L
     

    Преобразование между системами единиц

       Этот раздел организован таким образом, чтобы соответствовать обсуждению физических
    величины и уравнения физики.Определение шести основных
    единицы физических величин представлены для системы единиц МКС. В
    определение некоторых производных единиц затем представлено в системе MKS. В
    определения в других системах единиц следуют определениям MKS. Это
    за которой следует таблица коэффициентов пересчета между системой MKS и другими
    системы единиц.
    
    
       Система MKS, основанная на счетчике, килограмм-секунде, была расширена, чтобы позволить
    сила и энергия от электрических величин должны быть измерены в одном рационализированном
    система единиц.Система была предложена Георгием в 1904 году.
    IEC 1935 г. вступит в силу 1 января 1940 г. Переход от электрического к механическому
    преобразование было выбрано исходя из проницаемости свободного пространства, которое необходимо
    
            -7
    4Pi x 10 генри на метр.
     

    Определение основных единиц

    Метр, основная единица длины, определяемая как расстояние между двумя
                                                              о
    указанные линии на конкретном слитке из платино-иридия при 0 ° C при стандарте
    атмосферное давление поддерживается в двух нейтральных точках 0.285 метров от
    центр бара. Бар находится в Международном бюро весов.
    и Меры возле Парижа, Франция.
    
    
    Сантиметр, единица измерения длины cgs, определяемая как 1/100 метра.
    
    
    Футы, английская единица измерения длины, определяемая как 0,3048 метра в США.
    
    
    Дюйм, английская единица измерения длины, определяемая как 0,00254 метра в США.
    
                                           -10
    Ангстрем, единица длины, определяемая как 10 метров.
    
    
    Килограмм, основная единица массы, определяемая как масса определенного
    цилиндр из платины и иридия хранится в Международном бюро весов и
    Меры.Грамм, cgs единица массы, определяемая как 1/1000 килограмм.
    
    
    Фунт, английская единица массы, фунт экирдупуа определяется как
    0,4535924277 килограмм в США. Аптекарский или тройской фунт
    5760/7000 фунтов стерлингов.
    
    
    Вторая, фундаментальная единица времени, определяемая как одна 86400-я часть среднего
    солнечный день. В настоящее время измеряется атомными часами на основе скорости ядерных
    разлагаться.
    
    
    Кулон, фундаментальная единица заряда, определяемая как заряд, необходимый для
    получить один ньютон силы между двумя такими зарядами на расстоянии одного
    метр.Свеча, основная единица силы света, определяемая как источник
    интенсивность квадратного отверстия 1/60 сантиметра стандартного источника света
    светящейся полости с температурой, равной температуре затвердевающей платины.
    Точечный источник из одной свечи излучает один люмен на стерадиан.
    
    
    Градусы Кельвина, основная единица измерения температуры, определяемая как ноль, где
    молекулярная активность газов прекращается. Шкала основана на нулевых градусах.
    Цельсия (Цельсия) для точки замерзания воды и 100 градусов
    по Цельсию при температуре кипения воды.Ноль градусов по Цельсию - 273,16
    градусы кельвина.
    
    
    Радианы, основная единица угла, определяемая как угол, образованный
    длина дуги окружности равна радиусу, образующему дугу.
     

    Определение производных единиц

    Ньютон, единица силы, определяемая как сила, необходимая для ускорения массы.
    1 килограмм со скоростью 1 метр в секунду в секунду при непрерывном действии.
    
    
    Дин, сгс единица силы, определяемая как сила, необходимая для ускорения массы.
                                                                      -5
    1 грамм при скорости 1 сантиметр в секунду в секунду.Одна дина равна 10 ньютонам.
    
    
    Фунтал, английская единица силы, определяемая как сила, необходимая для ускорения.
    масса 1 фунт при скорости 1 фут в секунду в секунду. Один фунтал - это
              -10
    7.23300 10 ньютонов. Фунтал, основанный на земном притяжении, равен 32,174 фунта.
    Avoirdupois.
    
    
    Джоуль, единица энергии, определяемая как работа, совершаемая 1 ньютоном, действующим через
    расстояние один метр.
    
    
    Эрг, сгс единица энергии, определяемая как работа, выполняемая 1 дином, действующим через
                                             -7
    расстояние в один сантиметр.Один эрг равен 10 джоулям.
    
    
    Килограмм калорий, большая калория, единица энергии - это тепло, необходимое для
    повысить температуру 1 килограмма воды с 1 градуса Цельсия на
    заявленная температура. т.е. кг кал (22 ° C). Средняя килограммовая калорийность определяется как
    1/100 тепла, необходимого для повышения температуры 1 кг воды
          о о
    от 0 C до 100 C. Маленькая калорийность - это калорийность в граммах, равная 1/1000 от
    большая калорийность. Один средний килограмм калории равен 0,000238889 джоуля.
    
    
    Британская тепловая единица, Б.t.u, единица энергии, количество тепла, необходимое для подъема
    температура 1 фунта воды 1 градус по Фаренгейту при заявленной
                               о
    температура. т.е. B.t.u. (39 F). Средняя британская тепловая единица определяется как
    1/180 тепла, необходимого для повышения температуры 1 фунта воды с
      о о
    От 32 до 212 F. Одно среднее значение B.t.u. составляет 0,00009480 джоуль.
    
    
    Мол, килограмм молекулы - это количество килограммов вещества, которое
    соответствует его молекулярной массе, деленной на 1000. В системе cgs
    единиц моль, грамм молекула, это количество граммов вещества, которое
    соответствует его молекулярной массе.Масса отдельной молекулы в
    килограммы - это килограмм молекулы, деленный на число Авогадро. Для атомов
    молекулярная масса - это атомная масса.
    
    
    Стерадиан, sr, представляет собой отношение площади пересекаемой поверхности
    сфера до радиуса сферы в квадрате. 4Pi steradians означает
    перехватывается общая площадь сферы.
    
    
    Ватт, единица мощности, определяемая как работа, выполняемая с постоянной скоростью, равной единице.
    джоуль в секунду.
    
    
    Лошадиная сила (механическая), английская единица мощности, определяемая как выполненная работа.
    со скоростью 550 фут-фунтов в секунду.Одна механическая мощность равна
    745,705 Вт.
    
    
    Лошадиная сила (электрическая), английская единица мощности, точнее по определению
    760 ватт.
    
    
    Ампер, единица измерения электрического тока, определяемая как ток, который будет течь.
    через цепь с сопротивлением один Ом при приложении одного вольт. В
    международный стандарт определяется как текущий, который будет депонировать серебро
    со скоростью 0,00111800 грамм в секунду. Один международный ампер - это примерно
    0,999835 абсолютного ампера. Международные электрические единицы основаны на физических
    стандарты, спецификации которых немного ошибочны.Инструменты, изготовленные после
    1 января 1948 г. откалиброваны в абсолютных единицах.
    
    
    Примечания:
            Используется единственная форма единиц, за исключением ступни и ступни.
            Имена собственные, используемые в единицах измерения и константах, не пишутся с заглавной буквы.
    
    
    Использованная литература:
                 Коэффициенты пересчета и таблицы Циммермана и Лавина
                 Электрические и магнитные поля, Стивен Аттвуд
                 Элементы физики Шортли и Уильямса
    
     

    ПОСТОЯННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЕДИНИЦ

    получить единицы МКС от других единиц, чтобы получить другие единицы от единиц МКС
    
    значение значение значение значение
    в MKS = в другом x константа в другом = в MKS x константа
    единицы единицы единицы единицы
    
                                     длина
    
    метр = ангстрем x 1.0E-10 ангстрем = метр x 1.0E10
    
    метр = мил x 0,254E-4 мил = метр x 39370,07874
    
    метр = сантиметр x 0,01 сантиметр = метр x 100
    
    метр = дюйм x 0,0254 дюйма = метр x 39,37007874
    
    метр = фут x 0,3048 фут = метр x 3,280839895
    
    метр = ярд x 0,

    18288 ярд = метр x 1,0936111 метр = сажень x 1,8288036 сажень = метр x метр = стержень x 5,0292099 стержень = метр x 0.19883839 метр = цепь (инспектор) x 20,12 цепи (инспектор) = метр x 66 футов метр = цепь (инженер) x 30,48006 цепь (инженер) = метр x 100 футов метр = фарлонг x 0.2011684E + 3 фарлонга = метр x 0,49709597E-2 метр = миля (статут) x 1,6093472E + 3 мили (статут) = метр x 0,6213699E-3 * метр = миля (морская) x 1,8532487E + 3 миля (морская) = метр x 0,539593E-3 метр = лига (земля) x 4.82804E + 3 лига (земля) = метр x метр = лига (морская) x 5.5596E + 3 лига (морская) = метр x метр = световой год x 9.459936E + 15 световых лет = метр x масса килограмм = грамм x 0,001 грамм = килограмм x 1000 килограмм = зерно (трой) x 0,6480E-4 гран (трой) = килограмм x килограмм = пеннивейт (трой) x 1,5552E-3 пеннивейт (трой) = килограмм x 24 зерна килограмм = карат (трой) x 0,2E-3 3086 гран килограмм = сомнения x 1.296E-3 scruple = килограмм x килограмм = драм (avdp) x 1.772E-3 драм (avdp) = килограмм x килограмм = унция (avdp) x 0.02834952 унция (avdp) = килограмм x 35,27 килограмм = унция (тройская) x 0,031 · 103481 унция (тройская) = килограмм x 32,15 килограмм = фунт (трой) x 0,37324177 фунт (трой) = килограмм x 2,6792285 килограмм = фунт (avdp) x 0,45359244 фунт (avdp) = килограмм x 2,204622341 * килограмм = тонна (короткая) x 907,18486 тонна (короткая) = килограмм x 2000 фунтов * килограмм = тонна (длинная) x 1016,047 тонна (длинная) = килограмм x 0,9842064E-3 килограмм = тонна (метрическая) x 1000 (метрическая) = килограмм x 0,001 время секунда = минута x 60 минут = секунда x секунда = час x 3600 час = секунда x второй = день x 0.86400E + 5 день = второй x вторая = две недели x 1.2096E + 6 две недели = вторая x второй = месяц x 2,628E + 6 месяц = ​​второй x второй = год x год = второй x электрический заряд кулон = заряд электрона x заряд электрона = кулон x 1,60193E-19 кулон = фарадей x фарадей = кулон x 96,480 кулон = ампер-часы x ампер-часы = кулон x 3600 температура o o o oL К = С + 273.16 С = К - 273,16 o o oL К = F = (К - 273,16) х 1,8 + 32,0 угол радиан = секунда (угловая) x 4,84814E-6 секунда (угловая) = радиан x радиан = минута (угловая) x 0,0002

    минута (угловая) = радиан x радиан = градус (угловой) x 0,0174533 градус (угловой) = радиан x радиан = оборот x 6,283 1853 оборот = радиан x радиан = бам х площадь квадратный метр = квадратный сантиметр квадратный сантиметр = квадратный метр х 1.0E-4 x 10 000 квадратный метр = квадратный дюйм квадратный дюйм = квадратный метр х х квадратный метр = квадратный фут квадратный фут = квадратный метр х 0,092

    х квадратный метр = квадратный ярд квадратный ярд = квадратный метр х х квадратный метр = квадратная миля (статут) квадратная миля (статут) = квадратный метр х х квадратный метр = акр x 4046.873 акра = квадратный метр x квадратный метр = круговой мил x круговой мил = квадратный метр x 1,97352E + 6 квадратный метр = га x 1,0E + 4 га = квадратный метр x квадратный метр = поселок x 93,24E + 6 поселок = квадратный метр x квадратный метр = сарай x 1.0E-28 объем кубический кубический кубический кубический метр = сантиметр x 1.0E-6 сантиметр = метр x 1.0E + 6 кубический кубический кубический кубический метр = дюйм x 0.16387162E-4 дюйма = метр x кубический метр = кубический фут x 0,028317017 кубический фут = кубический метр x кубический метр = кубический ярд x кубический ярд = кубический метр x кубический кубический кубический кубический метр = миля (статут) x миля (статут) = метр x кубический метр = литр x 0,001 литр = кубический метр x 1000 кубический метр = жидкая унция x 0,295737E-4 жидкая унция = кубический метр x 0,33814E + 7 кубический метр = чашка x кубический кубический метр = пинта (жидкость) x 0.4731798E-3 пинта (жидкость) = метр x 21113,4 кубический метр = кварта (жидкость) x кварта (жидкость) = кубический метр x кубический метр = галлон x 0,003785 галлона = кубический метр x кубический метр = баррель x 1 / 0,1589873 баррель = кубический метр x 0,1589873 кубический метр = пинта (сухая) x 0,03524 / 64 кубический метр = кварта (сухая) x 0,03524 / 32 кубический метр = клев x 0,03524 / 4 кубический метр = бушель x 0,03524 бушель = кубический метр x кубический метр = бочонок x (менее 10 галлонов) кубический метр = шнур x 3,625 баррель = галлон x 31.5 (еда) x 42 (нефть) скорость метр в секунду = сантиметры в секунду x метр в секунду = километр в час x метр в секунду = дюймов в секунду x метр в секунду = футов в секунду x метр в секунду = мили в секунду x метр в секунду = дюймы в минуту x метр в секунду = футов в минуту x метр в секунду = мили в час x метр в секунду = узлы x ускорение метр на секунду в квадрате = сантиметр на секунду в квадрате x метр на секунду в квадрате = футов на секунду в квадрате x метр в секунду в квадрате = мили в час в квадрате x сила ньютон = дин x 1.0E-5 ньютон = фунт x 7,23300E-10 ньютон = фунт x 7,23300E-10 / 32,17 г энергия джоуль = эрг x 1,0E-7 джоуль = грамм калорий x 0,238889E-6 джоуль = килограмм калорий x 0,238889E-3 джоуль = грамм калорий x 0,238889E-6 джоуль = B.t.u x 0,9480E-4 джоуль = фут-фунт x 1,356 джоуль = киловатт-час x 3,6E + 6 джоуль = мощность в часах x 2,684E + 6 власть ватт = килограмм калорий в секунду x ватт = килограмм калорий в минуту x ватт = мощность (механическая) x 745.705 ватт = мощность (электрическая) x 760 ватт = лошадиные силы (метрическая система) 1.014? ватт = лошадиные силы (котел) x 9.804E + 3 33 520 БТЕ в час ватт = B.t.u в минуту x 17,57 ватт = БТЕ в час x 17,57 * 60 ватт = фут-фунт в минуту x 0,2260E-3 33000 л.с. ватт = фут-фунт в секунду x 1,356 550 л.с. плотность килограмм на кубический метр = фунт на кубический фут давление паскаль = ньютон на квадратный метр x 1 паскаль = фунтов на квадратный фут x паскаль = тонна на квадратный фут x паскаль = атмосфера (стандарт) x 1.013250E5 паскаль = футов воды x паскаль = дюймы ртутного столба паскаль = миллиметры ртутного столба x 1 / 133,3 паскаль = бар x 1.0E5 паскаль = миллибар x паскаль = торр х крутящий момент метр ньютон = фут фунт x скорость потока кубический метр в секунду = галлон в минуту x 0,6309E-8 кубический метр в секунду = кубический фут в минуту x 0,4719E-3 удельная теплоемкость, энтропия o oL джоуль на килограмм K = B.t.u. за фунт F x 4.187E + 3 динамическая вязкость равновесие = дин-секунда на квадратный сантиметр кинематическая вязкость сток = квадратный сантиметр в секунду электрический ток ампер = ампера x 10 ампер = статампер x 0,333333E-9 магнитный поток B магнитная индукция магнитодвижущая сила напряженность магнитного поля H диэлектрическая постоянная постоянная диэлектрической проницаемости скорость вращения радиан в секунду = оборотов в секунду x радиан в секунду = оборотов в минуту x

    ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ

       Есть ряд физических констант, которые используются в уравнениях
    
    решать задачи по физике.Ошибки могут возникать из-за размерности
    
    и / или единицы физической постоянной неизвестны. Таблица ниже
    
    представляет некоторые физические константы с их типичным символом, размерностью,
    
    номинальная стоимость и единица измерения в системе МКС.
    
    ФИЗИЧЕСКАЯ ПОСТОЯННАЯ СИМВОЛ РАЗМЕР MKS ЗНАЧЕНИЕ ЕДИНИЦА
    _________________ ______ _________ _________ ____
    
                                            3 3
    плотность воздуха, нормальная rho M / L 1.293 кг / м
       условия
    
    
    молекула воздуха, масса m M 4.81E-26 кг
                                  а
    
    
    молекула воздуха, w M 0,028952 кг / моль
     килограмм молекулярный вес
    
    
                                             2 2
    атмосферное давление A M / LT 1.01325 ньютон / м
    
    
    Число Авогадро N нет 6.023E + 23 молекулы в
      молекулы в моль моль
    
    
                                           2 2 o
    Постоянная Больцмана k ML / T K 1.380E-23 джоуль / K
    
    
                                           2 2
    электрон-вольт e ML / T 1.60210E-10 джоуль
    
    
                                           3 2 2 2 2
    электростатическая постоянная k ML / T Q 8.987E + 9 нт м / кулон
      обратная диэлектрическая проницаемость м / фарад
    
    
    элементарный заряд e Q 1.6021892E-19 кулон
    
    
    масса электрона m M 9.1066E-31 кг
                                  е
    
    Фарадей f L / T 9.648456E + 4 кулон / моль
    
    
                                           2 2 o
    газовая постоянная моля R ML / T K 8,3144 джоуль / K
    
                                            2 2
    сила тяжести (земля) g L / T 9.80665 м / сек
    
    
    масса атома водорода m M 1,6734E-27 кг
                                  час
    
    
    атом водорода w M 1.0079E-3 кг / моль
      килограмм атомный вес
    
    
                                           2 2
    сопротивление свободного пространства Z ML / TQ 120Pi Ом
                                  0
    
    
    механический эквивалент Дж нет 4186,05 джоуль /
       тепла кг калорий
    
    
                                          2 2 3
    диэлектрическая проницаемость (вакуум) epsi T Q / ML 8.854E-12 фарад / метр
                                     0
    
    
                                             2
    проницаемость (вакуум) мю ML / Q 4Pi E-7 генри / метр
                                   0
    
    
    Pi, отношение окружности Pi нет 3.14159265 радиан
          к диаметру
    
                                           2
    Постоянная Планка h ML / T 6.624E-34 джоуль-секунда
    
    
    скорость света (в вакууме) c L / T 2.99792458E + 8 метров в секунду
    
    
    скорость звука (воздуха) с Л / Т 331,45 м / сек
    
    
                                          2 2 2 2
    универсальный гравитационный G L / MT 6.6720E-12 нт м / кг
        постоянный
    
    
    
    Примечание: некоторые константы связаны с комбинациями других констант:
          электростатическая постоянная = диэлектрическая проницаемость 1 / 4Pi (вакуум)
          скорость света = 1 / sqrt (диэлектрическая проницаемость x проницаемость)
          полное сопротивление свободного пространства Z = sqrt (проницаемость / диэлектрическая проницаемость)
                                   0
    
     

    ФИЗИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

    
                         НЕКОТОРЫЕ УРАВНЕНИЯ ФИЗИКИ
    
    
    F = m сила равна массе, умноженной на ускорение,
                         Второй закон движения Ньютона
    
    
           2
    F = m v / r сила равна массе, умноженной на квадрат скорости по радиусу,
                         центростремительная сила массы, движущейся по кругу
    
    
                 2
    F = G м м / с гравитационная сила между массой и массой на расстоянии s
           1 2 1 2
                         с универсальной гравитационной постоянной G
    
    
                   2
    g = G m / r ускорение свободного падения на земле
           земля земля
    
    
                 2
    F = k Q Q / s электрическая сила между зарядом и зарядом на расстоянии s
           1 2 1 2
                         с электростатической постоянной k.Если есть диэлектрик
                         затем умножьте на безразмерную диэлектрическую проницаемость.
    
    
    F = 1 / 2Pi мю I I / с
                   1 2
                         электрическая сила между двумя параллельными проводами, несущими
                         токи I и I с шагом s с проницаемостью
                                   1 2
                         му. Это сила на один метр длины провода.
    
    
             2
    F = B H s
                         электрическая сила в магнитном поле равна магнитной
                         магнитный поток, умноженный на магнитную напряженность, приложенную к области
    
             2
    F = E D s
                         электрическая сила в электрическом поле равна электрической
                         напряженность поля, умноженная на приложенное электрическое смещение
                         в область
    
    
    s = v t расстояние равно скорости, умноженной на время (линейно)
    
    
    v = a t скорость равна ускорению, умноженному на время (линейно)
    
    
                          2
    s = s + v t + 1/2 a t
         0 0
                         линейное расстояние равно начальному расстоянию плюс
                         начальная скорость умноженная на время плюс половина ускорения
                         умножить на квадрат времени
    
                2
    v = sqrt (v + 2as)
     f 0
                        конечная скорость равна квадратному корню из
                        квадрат начальной скорости плюс двукратное ускорение
                        раз пройденное расстояние
    
    
    v = sqrt (s g) критическая скорость любого объекта на орбите с
     c
                        расстояние s от источника гравитационного поля g
    
    
    theta = omega t угол равен угловой скорости, умноженной на время (вращение)
    
    
    omega = alpha t угловая скорость равна угловому ускорению, умноженному на время
                        (ротационный)
    
                                          2
    тета = тета + омега т + 1/2 альфа т
                 0 0
                        угловой поворот равен начальному углу плюс
                        начальная угловая скорость умноженная на время плюс половина
                        угловое ускорение, умноженное на квадрат времени
    
               2
    w = sqrt (w + 2 альфа * угол)
     f 0
                        конечная угловая скорость равна квадратному корню из
                        квадрат начальной угловой скорости в два раза больше
                        угловое ускорение, умноженное на пройденный угол
    
    
    E = I R напряжение равно току через резистор, умноженному на
                        сопротивление
    
    I = C (E - E) / (t - t)
            2 1 2 1
                        ток через конденсатор равен емкости
                        раз изменение напряжения за изменение во времени
    
    E = L (I - I) / (t - t)
            2 1 2 1
                        напряжение на катушке индуктивности равно индуктивности
                        раз изменение тока по сравнению с изменением во времени
    
    C = epsi A / с
                        емкость в фарадах конденсатора с параллельными пластинами
                        равна диэлектрической проницаемости, умноженной на площадь, деленную на
                        интервал.L = n mu r (ln 8r / d - 7/4)
                        индуктивность в генри n витков провода диаметром
                        d плотно завернутый в спираль радиуса r с проницаемостью
                        mu приблизительно определяется этим уравнением.
    
    H = 1/2 л / г
                        магнитная напряженность в центре токовой петли
                        равно 1/2 тока, деленного на радиус петли
    
    B = mu H магнитный поток равен проницаемости, умноженной на
                        магнитная напряженность
    
    D = epsi E электрическое смещение равно диэлектрической проницаемости
                        умноженное на напряженность электрического поля
    
    P = E I мощность равна электрическому потенциалу, вызывающему ток
    
    P = F s мощность равна силе, приложенной на расстоянии
    
           2 л
    E = m c энергия от преобразования массы в энергию
                           (c = скорость света)
    
               2 л
    E = 1/2 m v кинетическая энергия массы, движущейся со скоростью
    
    E = m g s потенциальная энергия массы в гравитационном поле
                        на высоте s
    
    E = 1/2 B H V энергия магнитного поля в объеме V с магнитным
                        поток B и магнитная напряженность H.Обычно это
                        интеграл приращения объема, умноженный на B, умноженный на H
                        в дополнительном объеме.
    
    E = 1/2 D E V энергия электрического поля в объеме V с электрическим
                        смещения D и напряженности электрического поля E. Это
                        обычно это интеграл от приращения объема, умноженного на D
                        умножить на E в увеличивающемся объеме.
    
               2
    E = 1/2 C V энергия, запасенная в конденсаторе с емкостью C, имеющей
                        напряжение V
    
               2
    E = 1/2 L I энергии, запасенной в катушке индуктивности с индуктивностью L, имеющей
                        ток я
    
    
    T = F s крутящий момент равен силе, приложенной на радиусе s
    
    T = I альфа крутящий момент равен инерции вращения, умноженной на угловой
                        ускорение
    
    
                                     2
    E = P V = R T = N k T = 1/3 Н · м v Закон идеального газа
                                     среднеквадратичное значение
                        Эти соотношения приведены для одного моля (килограмм-молекула)
                        идеальный газ при абсолютном давлении P, объем V,
                        газовая постоянная R, число Авогадро N, число Больцмана
                        постоянная k, температура T в градусах кельвина, газ
                        масса молекулы m, среднеквадратичная скорость молекул
                        v в метрах в секунду.Каждый раздел уравнения
                         среднеквадратичное значение
                        представляет энергию в джоулях.
    
                 2 2
    P + 1/2 rho v + rho g z = P + 1/2 rho v + rho g z
     1 1 1 2 2 2
    
                        Это уравнение связывает давление P, скорость v и относительную
                        высота z для несжимаемой жидкости в трубе, наблюдаемая
                        в позиции 1 и позиции 2. rho - плотность
                        жидкость, а g - гравитационная постоянная.2
    L = C rho v A / 2
         LL
                        подъемная сила равна безразмерному коэффициенту
                        высота подъема, умноженная на плотность воздуха, умноженная на квадрат скорости, умноженный на
                        площадь поверхности деленная на 2.
    
                2
    D = C rho v A / 2
         D
                        сила сопротивления равна безразмерному коэффициенту
                        сопротивление, умноженное на плотность воздуха, умноженное на квадрат скорости, умноженное на
                        площадь поверхности деленная на 2.
    
    ню = му / ро
                        кинематическая вязкость равна динамической вязкости по
                        плотность в жидкости
    
    Р = Q (р - р)
            1 2 мощность P, необходимая для управления объемным расходом Q,
                        от давления p до давления p.1 1
    о о
     С = К - 273,16
                        градус по Цельсию равен минус 273,16 градуса кельвина.
    
    o oL
     F = (К-273,16) x 9/5 + 32
                        градусы Фаренгейта как функция от градусов кельвина
    
     

    В начало

    Последнее обновление 8.09.01

    Единицы — Энергетическое образование

    Единицы — это величины физических величин, определенных в соответствии с соглашением или законом, который устанавливает стандарт для любых измерений одной и той же физической величины.Например, масса — это физическая величина, а килограмм — это единица измерения массы. Поэтому любой объект с массой может быть представлен как кратный одному килограмму. Все единицы определенной физической величины могут быть приравнены друг к другу, и для этого обычной практикой является использование префиксов. Это помогает избежать использования больших чисел при записи значений и дает простой способ их передачи. Поскольку эта энциклопедия посвящена энергии, на этой странице будут рассмотрены различные единицы, представляющие ее.

    Для определения единиц используются две основные системы: Метрическая (международная) и Имперская система , как показано ниже. Метрическая система имеет небольшое количество (в частности, 7) основных единиц, а затем эти единицы умножаются вместе, чтобы сформировать производных единиц .

    Преобразователь единиц

    Этот калькулятор позволяет выполнять преобразование между различными единицами физических величин, включая энергию, массу, длину и другие. Например, может быть полезно знать, сколько футов в метре, сколько фунтов в килограмме или сколько джоулей в киловатт-часе.

    Международная система единиц

    Международная система единиц — это современная стандартизированная форма метрической системы. Он устанавливает стандартные измерения и преобразования и является наиболее распространенной и общепринятой системой единиц. Перечисленные ниже единицы являются базовыми и производными единицами для этой системы. [1]

    Базовые единицы

    Важные производные единицы

    Эти единицы представляют собой комбинацию базовых единиц, используемых для описания конкретных физических явлений, таких как сила и напряжение.

    Имперская система единиц

    Имперская система была разработана в Великобритании в начале 19 века в связи с необходимостью обеспечить единообразие измерений. Многие из единиц были описаны до этого, однако это было формализовано Законом о мерах и весах 1824 года. [2] История того, как получаются единицы, весьма интересна, и ее можно прочитать у доктора Роулетта. Словарь единиц. Некоторые важные элементы системы включают в себя:

    Энергетические единицы

    Блоки питания

    Для дальнейшего чтения

    Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

    Ссылки

    Авторы и редакторы

    Итан Беклер, Эллисон Кэмпбелл, Джордан Ханания, Джеймс Дженден, Эллен Ллойд, Кайлин Стенхаус, Луиза Варгас Суарес, Джасдип Тор, Джейсон Донев
    Последнее обновление: 27 сентября 2021 г.
    Получить цитату

    Мощность измеряется в .Мощность

    Здравствуйте! Для расчета физической величины, называемой мощностью, используйте формулу, где физическая величина — работа делится на время, за которое эта работа была проделана.

    Это выглядит так:

    P, W, N = A / t, (W = Дж / с).

    В зависимости от учебников и разделов физики мощность в формуле может обозначаться буквами P, W или N.

    Чаще всего энергия используется в таких областях физики и науки, как механика, электродинамика и электротехника.В каждом случае у мощности своя формула расчета. Для переменного и постоянного тока она тоже разная. Для измерения мощности с помощью ваттметров.

    Теперь вы знаете, что мощность измеряется в ваттах. В английском языке ватт — ватт, международное обозначение — W, русское сокращение — ватт. Об этом важно помнить, ведь во всей бытовой технике есть такой параметр.

    Сила — это скаляр, а не вектор, в отличие от силы, которая может иметь направление.В механике общий вид формулы мощности можно записать как:

    P = F * s / t, где F = A * s,

    v = s / t,

    P = F * v.

    Из формул мы видим, как вместо A подставляем силу F, умноженную на путь s. В результате мощность в механике может быть записана как сила, умноженная на скорость. Например, автомобиль, имеющий определенную мощность, вынужден снижать скорость при движении в гору, поскольку для этого требуется больше мощности.

    Средняя мощность человека принята за 70-80 Вт. Мощность автомобилей, самолетов, кораблей, ракет и промышленных установок часто измеряется в лошадиных силах. Лошадиная сила использовалась задолго до появления ватт. Одна лошадиная сила равна 745,7 Вт. А в России принято, что л. с участием. равняется 735,5 Вт.

    Если через 20 лет в интервью прохожим вас случайно спросят о мощности, и вы вспомните, что мощность — это соотношение работы A, выполняемой за раз t.Если можно так сказать, приятно удивите публику. Действительно, в этом определении главное помнить, что делителем здесь является работа A, а время деления — t. В результате, имея работу и время, и разделив первое на второе, мы получаем долгожданную мощность.

    При выборе в магазинах важно обращать внимание на мощность устройства. Чем мощнее чайник, тем быстрее он нагреет воду. Мощность кондиционера определяет, сколько пространства он может охладить без чрезмерной нагрузки на двигатель.Чем больше мощность прибора, чем больше потребляемого тока, тем больше электроэнергии он потребляет, тем больше будет заряда электричества.

    В общем случае электрическая мощность определяется по формуле:

    Вт = I * U,

    где I — сила тока, U-напряжение

    Иногда даже ее измеряют в вольт-амперах, записывают как B * A. В вольт-амперах измеряется полная мощность, и для расчета активной мощности необходимо умножить общую мощность на коэффициент полезного действия устройства, то получаем активную мощность в ваттах.

    Часто такие устройства, как кондиционер, холодильник, утюг, работают циклически, включаются и выключаются от термостата, и их средняя мощность за все время может быть небольшой.

    В цепях переменного тока Помимо понятия мгновенной мощности, совпадающей с общефизической, различают активную, реактивную и полную мощность. Полная мощность равна сумме активной и реактивной мощности.

    Для измерения мощности используют электронные приборы — ваттметры.Единица измерения Ватт получила свое название в честь изобретателя усовершенствованной паровой машины, которая произвела революцию в энергетических установках того времени. Благодаря этому изобретению, развитие индустриального общества ускорилось, поезда, пароходы, заводы, использующие мощность парового двигателя для передвижения и производства продуктов.

    Если вам необходимо свести единицы мощности в одну систему, вам пригодится наш power transfer — онлайн конвертер. А ниже вы можете прочитать, что измеряется в мощности.

    Мощность — это физическая величина, равная отношению работы, выполненной за определенный период времени, к этому периоду времени.

    Какая мощность измеряется?

    Единица измерения мощности, известная каждому студенту и принятая в международном сообществе, — ватты. Назван в честь ученого Дж. Ватта. Обозначается латинскими буквами W или ваттами.

    1 Вт — единица измерения мощности, при которой происходит работа, равная 1 джоуля в секунду. Ватт равен силе тока, мощность которого составляет 1 ампер, а напряжение — 1 вольт.В технике, как правило, используются мегаватты и киловатты. 1 киловатт — это 1000 ватт.
    Измеренная мощность и эрг в секунду. 1 эрг в секунду равен 10 минус седьмой ступени ватт. Соответственно, 1 ватт равен 10 в седьмой мощности эрг / сек.

    А единицей измерения мощности считается внесистемная «лошадиная сила». Он был введен в оборот в восемнадцатом веке и до сих пор используется в автомобильной промышленности. Обозначается как:

    • л.С.,
    • HP (на английском языке).
    • PS (на немецком языке)
    • CV (на французском языке).

    При переводе мощности помните, что в рунете существует невообразимая путаница с конвертом лошадиных сил в ватты. В России, странах СНГ и некоторых других странах 1 л.с. равняется 735,5 Вт. В Англии и Америке 1 л.с. равняется 745,7 Вт.

    Все мы много раз сталкивались с концепцией власти. Например, разные автомобили отличаются разной мощностью двигателя.Также электрические приборы могут иметь разную мощность, даже если они имеют одно и то же назначение.

    Мощность — физическая величина, характеризующая скорость работы.

    Соответственно, механическая мощность — это физическая величина, характеризующая скорость механической работы:

    То есть мощность — это работа в единицу времени.

    Мощность в системе СИ измеряется в ваттах: [ N ] = [Вт].

    1 Вт — работа в 1 Дж, завершенная за 1 с.

    Существуют и другие единицы измерения мощности, например, такие как лошадиные силы:

    Именно в лошадиных силах чаще всего измеряется мощность двигателя автомобилей.

    Вернемся к формуле для мощности: Формула, по которой рассчитывается работа, нам известна: Следовательно, мы можем преобразовать выражение для мощности:

    Тогда в формуле мы имеем отношение модуля смещения к интервалу времени. Это, как известно, скорость:

    Сразу отметим, что в полученной формуле мы используем модуль скорости, потому что пока мы разделили не само движение, а его модуль.Итак, мощность равна произведению модуля силы, модуля скорости и косинуса угла между их направлениями.

    Это вполне логично: например, мощность поршня можно увеличить, увеличив силу его действия. Приложив больше силы, он выполнит больше работы за то же время, то есть увеличит мощность. Но даже если вы оставите силу постоянной и заставите поршень двигаться быстрее, это, несомненно, увеличит работу, выполняемую за единицу времени.Следовательно, мощность увеличится.

    Примеры решения проблем.

    Задача 1. Мощность мотоцикла 80 л.с. Двигаясь по горизонтальному участку, мотоциклист развивает скорость 150 км / ч. При этом двигатель работает на 75% своей максимальной мощности. Определите силу трения, действующую на мотоцикл.


    Задача 2. Истребитель под действием постоянной тяги, направленной под углом 45 ° к горизонту, разгоняется со 150 м / с до 570 м / с.При этом вертикальная и горизонтальная скорость истребителя увеличивается на одно и то же значение в каждый момент времени. Масса истребителя 20 тонн. Если истребитель разгоняется за одну минуту, какова мощность его двигателя?




    Назовите физическую величину, которая измеряется в лошадиных силах.

    Кинетическая энергия: примеры и определение

    Кинетическая энергия — это форма энергии, возникающая в результате движения, и она варьируется в зависимости от массы и скорости движущегося объекта.Изучите различные типы и факторы, влияющие на кинетическую энергию.

    Законы силы и движения Ньютона

    Законы движения Ньютона объясняют, почему мы наблюдаем движение, которое мы совершаем в окружающем нас мире — они объясняют, как действуют силы.В этом уроке мы рассмотрим каждый из законов Ньютона один за другим.

    Отражение и преломление света: Физическая лаборатория

    Свет может отражаться от зеркала или аналогичной блестящей поверхности или отражаться от них, либо он может изгибаться при прохождении через среду, что является определением преломляемого света.Узнайте об отражении и преломлении света и изучите шаги для просмотра отражения и преломления света в лабораторном эксперименте по физике.

    Теорема работы-энергии: определение и применение

    Теорема работы-энергии связывает чистую работу сил, действующих на объект, и изменение кинетической энергии объекта.Узнайте об определении и применении теоремы работы-энергии, исследуйте работу как изменение энергии, узнайте, как теорема работы-энергии может быть применена к потенциальной энергии объекта, и поймите, как связано увеличение или уменьшение энергии с теоремой работы-энергии.

    Глобальное потепление: атмосферные причины и влияние на климат

    Глобальное потепление — многогранная и сложная проблема, которая связана как с естественными, так и с антропогенными причинами, увеличивающими количество парниковых газов.Узнайте, как повышение температуры атмосферы может привести к глобальному потеплению, изучить некоторые его причины и то, как это влияет на изменение климата, а также узнайте о роли парникового эффекта в глобальном потеплении.

    Простое гармоническое движение: кинетическая энергия и потенциальная энергия

    Простое гармоническое движение — это периодическое повторяющееся движение, в котором сила равна перемещению.Узнайте, как кинетическая и потенциальная энергия идут рука об руку с простым гармоническим движением, и как рассчитать это движение на примере.

    Сохранение механической энергии

    В физике механическая энергия относится к мощности, которую объект получает в зависимости от его положения или движения.Узнайте о сохранении механической энергии, включая кинетическую и потенциальную механическую энергию. Изучите, как в системе сохраняется энергия, проанализируйте сохранение в действии и узнайте внешние силы, воздействующие на систему.

    Net Force: определение и расчеты

    Чистая сила — это разница между двумя силами, действующими на объект.Понять определение чистой силы по отношению к силам и векторам, изучить, как рассчитать чистую силу, и изучить, как чистая сила изменяет состояние движения и диаграммы без тела.

    Растворы, растворенные вещества и растворители

    Химический раствор состоит из смеси двух или более веществ, растворитель — это вещество, которое растворяет, а растворенное вещество — это вещество, которое растворяется.Узнайте больше об их функциях и процессах.

    Что такое энергосбережение? — Урок для детей

    Вы, наверное, слышали, как люди говорят об энергосбережении, но что это значит? Продолжайте читать, чтобы узнать, что такое энергосбережение, почему это важно и что вы можете сделать, чтобы сэкономить энергию.

    Тепловое расширение: важность и примеры

    Термическое расширение относится к расширению материалов при их нагревании.Узнайте причину теплового расширения и изучите примеры теплового расширения в повседневной жизни. Изучите уравнение теплового расширения и узнайте, как рассчитать тепловое расширение.

    Равномерно ускоренное движение и уравнения кинематики большой пятерки

    Понимание равномерно ускоренного движения и больших пяти кинематических уравнений является важной частью получения полных знаний по математике и естественным наукам.Узнайте, что такое большая пятерка кинематических уравнений, определите связанные переменные и решите задачу о равномерно ускоренном движении.

    Расчет энергоэффективности

    В научном классе энергоэффективность — это не столько использование светодиодной лампы, а не лампы накаливания или флуоресцентного света.Нет, дело в том, сколько энергии вы получаете от чего-то по сравнению с количеством энергии, которую вы вкладываете.

    Единицы и размеры — обзор

    1.5 Размеры и единицы

    Размеры и единицы измерения обычно путают, хотя решение всех инженерных проблем должно включать единицы. Размеры — это физические величины, которые можно измерить, тогда как единицы — это произвольные названия, которые соотносятся с конкретными размерами, чтобы сделать измерение относительно согласованного определения (например,g. размер — это длина, а метр — это относительная единица измерения длины). Важно отметить, что для описания одного измерения может использоваться много единиц. Кроме того, все единицы измерения одного и того же размера связаны друг с другом через коэффициент преобразования (например, 2,54 см по определению в точности равняется 1 дюйму). Есть семь основных параметров, которые можно объединить, чтобы описать все другие аспекты, представляющие интерес в различных дисциплинах. В механике жидкости мы обычно выбираем длину, массу, время и температуру в качестве основных размеров.Используя это соглашение, сила становится функцией длины, массы и времени (т.е. сила равна массе, умноженной на длину, деленную на квадрат времени) и не считается базовым определением. Однако другие могут выбрать силу как одно из своих основных измерений. Делая этот выбор, масса определяется (например, не базовым размером) путем деления силы на гравитационное ускорение (которое имеет размерность длины, деленную на квадрат времени). Читатели, вероятно, знакомы с этой концепцией, поскольку это одно из основных различий между английской системой единиц и метрической системой единиц.Чтобы продолжить этот пример, те, кто предпочитает использовать метрическую систему единиц, используют единицы килограмм, метр и секунду для определения Ньютона. Напротив, те, кто предпочитает использовать английскую систему единиц измерения, используют фунт, фут и секунду для определения пули.

    Système International d’Unités (SI) были первым международным стандартом для единиц (это также называется метрической системой ). Английские единицы последовали позже и в настоящее время определяются из стандартных единиц СИ.Чтобы определить семь основных единиц в системе СИ, ученые и инженеры разработали следующие стандарты для количественной оценки связанных семи основных измерений. Базовая единица измерения времени — секунда (с). Одна секунда была определена как время для 9 192 631 770 периодов излучения атома цезия-133, переходящего между двумя сверхтонкими основными состояниями до 2019 года. До этого определения для определения секунды использовались интересно вычисленные гипотетический год и время, как дробь 1 / 31,556,925.9747 тропического года на 0 января 1900 г. в 12 ч эфемеридного времени. В 2019 году новое определение для второй приняло форму принятия фиксированного числового значения для частоты цезия как точно 9 192 631 770 с –1 . Это значение определяется с помощью переменной Δ v Cs -133 . Это позволяет определить вторую как

    (1.1) 1s = 9,192,631,770ΔνCs − 133

    Базовой единицей измерения длины является метр (м). Один метр определялся как расстояние, проходимое светом в вакууме за 1/299 792 458 секунды до 2019 года.До этого определения метр определялся как длина маятника с полупериодом 1 с (1668 г.), затем одна десятимиллионная длины земного меридиана (1791 г.), за которым следовало примерно 1,6 миллиона длин волн криптона. -86 излучение в вакууме (1960). В 2019 году было одобрено новое определение, основанное на фиксированном значении скорости света в вакууме ( c ). Это значение определяется как 299 792 458 мс –1 . Исходя из определенного значения секунды, можно рассчитать счетчик как

    (1.2) 1m = (9,192,631,770299,792,458) cΔνCs − 133

    Один дюйм (английская единица измерения метра) определяется как точно 0,0254 м (1 дюйм = 2,54 см). Стандартной единицей измерения массы в метрической системе является килограмм (кг). До 2019 года килограмм определялся массой платино-иридиевого цилиндра, находящегося в Международном бюро мер и весов (Париж, Франция). Однако было обнаружено, что масса международного прототипа килограмма со временем менялась по массе по сравнению с репродукциями, сделанными из этой массы для различных целей.Исторически эта масса 1 г была определена как масса 1 см 3 воды при 4 ° C, что делает килограмм массой 1 л воды. Однако первый прототип килограммовой массы, который использовался до 2019 года, имел массу 1,000025 л воды. Текущее согласованное определение основано на скорости света, постоянной Планка и конкретной частоте атомных переходов. Постоянная Планка и частота атомных переходов являются фундаментальными физическими константами. В новом определении постоянная Планка ( ч ) определена как равная 6.62607015 × 10 –34 кгм 2 с –1 . Из известных определений метра и секунды можно рассчитать килограмм как

    (1,3) 1 кг = ((299,792,488) 2 (6,62607015 × 10-34) (9,192,631,770)) hΔνCs − 133c2

    Базовая единица измерения температуры Кельвин (K). Шкала Кельвина определяется от абсолютного нуля (когда в атоме не остается тепла) и тройной точки воды (точки, в которой соединение находится в твердой, жидкой и газообразной фазах в равновесии).Из этих четырех базовых единиц может быть получено большинство параметров, используемых в механике жидкости. Три оставшихся базовых единицы — это электрический ток (ампер (А)), количество вещества (моль (моль)) и сила света (кандела (кд)). В 2019 году определение ампера было изменено, чтобы основываться на новом фиксированном числовом значении элементарных зарядов ( e ), равном точно 1,602176634 × 10 –19 C. Из этого определения ампер становится

    (1,4 ) 1A = eΔνCs-133 (1,602176634 × 10-19) (9,192,631,770)

    Моль был определен, когда рассматривались соображения относительно молекулярной массы, атомной массы и числа Авогадро.В 2019 году определение крота было установлено с использованием числа Авогадро ( N A ), которое составляет 6,02214076 × 10 23 моль –1 . Используя это фиксированное числовое значение, моль определяется как

    (1,5) 1 моль = 6,02214076 × 1023NA

    Кандела — это сила света источника, который испускает монохроматическое излучение с частотой 540 × 10 12 Гц и имеет интенсивность излучения 1/683 ватт / квадратный радиан в том же направлении. В 2019 году эти значения были зафиксированы как световая эффективность монохроматического излучения на частоте 540 × 10 12 Гц ( K кд ) и составляла ровно 683 кд ср кг –1 м –2 с 3 (Вт / ср).Три последних основных единицы / измерения неприменимы к задачам механики биожидкостей, но могут возникать в задачах на протяжении всего учебника.

    При преобразовании между двумя разными единицами обязательно убедитесь, что вы отслеживаете единицы, которые вы конвертируете, и что количества конвертируются правильно. Инженерные проекты потерпели неудачу из-за просчетов и неверных интерпретаций в единицах; таким образом, мы не можем в достаточной степени подчеркнуть задачу отслеживания единиц. Например, если вы конвертируете площадь, которая является величиной в квадрате длины, вы должны дважды умножить ее на коэффициент преобразования.Если в вашем уравнении есть сложение или вычитание, вам также необходимо убедиться, что единицы измерения совпадают перед операцией сложения или вычитания. Например, каково решение этого вычитания: 3 метра минус 2 фута. Мы можем гарантировать, что решение не равно 1 метру (или 1 футу). Чтобы завершить вычитание, вам сначала нужно преобразовать 2 фута в x многие метры, а затем вы можете продолжить вычитание. На данном этапе это может показаться тривиальным, но когда ваша проблема включает несколько измерений, несколько величин и несколько алгебраических шагов, вы должны убедиться, что ваши единицы верны, прежде чем выполнять алгебраические операции.

    На этом этапе мы хотели бы представить тему, теорему Букингема Пи, которая будет более подробно обсуждена в Разделе 15.3. Эта теорема представляет собой математический подход, который приводит к формированию взаимосвязи между интересующими величинами механики жидкости. Эта теорема использует подход размерного анализа, чтобы связать интересующие величины. В принципе, теорема просит пользователей рассмотреть, какие измерения присутствуют в представляющих интерес количествах, а затем использует подход, позволяющий исключить все измерения, чтобы прийти к сокращенной взаимосвязи, состоящей из важных переменных.

    Разное

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.