- Formuły
- Jednostki miary i symbole
- Przykład obliczenia mocy prądu elektrycznego
- Pomiar mocy prądu elektrycznego
- Jednostki prądu elektrycznego stosowane w praktyce
- Połączenie mocy prądu z działaniem prądu w obwodzie elektrycznym
- Lista referencji
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
W tym artykule powiemy Ci, jaka jest moc prądu elektrycznego i jak można ją obliczyć.
Definicja.
Moc prądu elektrycznego (oznaczona literą P) jest wielkością fizyczną definiowaną jako ilość pracy wykonanej przez źródło napięcia elektrycznego w celu przeniesienia ładunku elektrycznego (q) przez przewodnik w jednostce czasu t.
Mówiąc ogólnie, moc prądu elektrycznego pokazuje, ile energii elektrycznej jest przetwarzane w określonym czasie. Opisuje również zużycie energii przez konsumenta.
Formuły
Wiele urządzeń gospodarstwa domowego ma etykiety z mocą. Moc (P) wskazuje pracę (A) wykonaną przez urządzenie elektryczne w jednostce czasu (t). Dlatego, aby znaleźć średnią moc prądu elektrycznego, należy podzielić jego pracę przez czas, czyli P=A / t.
Zastanówmy się, jaka jest moc prądu elektrycznego. Aby to zrobić, rozważ obwód elektryczny (patrz rysunek 1), składający się ze źródła prądu, przewodów i pewnego rodzaju odbiornika elektrycznego, którym może być rezystor, bateria, silnik elektryczny itp.
Ryż. 1. Obwód elektryczny, w którym napięcie i prąd są stałe
Zalecane napięcie elektryczne jest również wskazane na sprzęcie elektrycznym. Jak te dwie wielkości mają się do siebie? Ze szkolnego kursu fizyki wiemy, że napięcie (U) pomiędzy końcami danego odbiornika elektrycznego definiuje się następująco: U=A / q, gdzie: A jest pracą wykonaną przez źródło napięcia elektrycznego przy przekazywaniu ładunku elektrycznego ( q) wzdłuż przewodnika.
Wartość ładunku elektrycznego oblicza się ze wzoru: q=It
Mamy A=Pt; A=Uq, a q=It. Po przekształceniu wzorów otrzymujemy: A=Pt=Uq=UIt
Wynika z tego (z dzielenia obu stron równania przez t), że P=UI. Oznacza to, że możemy powiedzieć, że ilość energii przenoszonej ze źródła prądu do rezystora jest określona wzorem: P=UI
Z tego wzoru możemy wywnioskować, że U=P / I , I=P / U.
Zgodnie z prawem Ohma dla odcinka obwodu I=U/R, gdzie R jest oporem elektrycznym odcinka obwodu. Zatem ze wzoru P=UI wynikają dwa inne wzory na moc prądu elektrycznego, czyli P=U2/R, P=I2 R.
Wzór P=I2R jest wygodny w użyciu dla obwodów elektrycznych z szeregowym połączeniem przewodów, ponieważ natężenie prądu elektrycznego w takim połączeniu w przewodach wynosi to samo.
Dla przewodników połączonych równolegle wygodniej jest wyrazić pracę i moc w odniesieniu do tego samego napięcia, z wyłączeniem natężenia prądu elektrycznego, tj. lepiej użyć wzoru P=U2/R.
Jeśli urządzenia elektryczne są połączone szeregowo lub równolegle, ich moc elektryczna jest sumowana. W tym przypadku do obliczenia mocy całkowitej stosuje się następujący wzór:
Pgen=P1+ P2+ + Pn, gdzie P1, P2 , to moc poszczególnych odbiorców energii.
Jednostki miary i symbole
Jednostką mocy w Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) jest wat. W tym przypadku rosyjskie oznaczenie: W, międzynarodowe: W). 1 W=1 J/s. Ze wzoru P \u003d UI wynika, że: 1 wat \u003d 1 wolt1 amper lub 1 W \u003d 1 VA.
Istnieją również jednostki mocy wyrażone w wielokrotnościach watów: hektawat (gW), kilowat (kW), megawat (MW). Innymi słowy, 1 GW=100 W, 1 kW=1000 W, 1 MW=1 000 000 W.
Jednostki mocy używane w elektrotechnice to wielokrotności wata: mikrowat (µW), miliwat (mW), hektowat (gW), kilowat (kW) i megawat (MW).Innymi słowy, 1 µW=110-6W, 1 mW=110-3W, 1 GW=1102W, 1kW=1103W, 1MW=1106 W.
Każde urządzenie elektryczne ma określoną moc (podaną na urządzeniu). Oto typowe wartości znamionowe niektórych urządzeń elektrycznych.
| Urządzenie | Moc, W |
| Czuwanie telewizora | 0.5 |
| Kieszonkowa latarka | Około 1 |
| Żarówki | 25-150 |
| Lodówka | 160 |
| Grzejnik elektryczny | 500-2000 |
| Odkurzacz | Do 1300-1800 |
| Czajnik elektryczny | Około 2000 |
| Żelazo | 1200-2200 |
| Pralka | Do 2300 |
Wcześniej jednostką miary mocy była konie mechaniczne (KM), która jest znana do dziś. Przelicz z koni mechanicznych na waty, używając wyrażenia: 1 KM.=735,5 W.
Przykład obliczenia mocy prądu elektrycznego
Na koniec możesz sprawdzić swoją wiedzę na 2 typowych przykładach.
Wyobraź sobie, że w pierwszym zadaniu masz rezystor R=50 Ohm, przez który przepływa prąd elektryczny I=0,3 A. Ile energii elektrycznej jest przetwarzane w tym oporniku?
Możesz znaleźć rozwiązanie, znajdując odpowiedni wzór i podstawiając do niego podane wartości. Otrzymujemy więc: P=I2R=0,3250=4,5 W
W drugim zadaniu dany jest rezystor R, którego opór elektryczny wynosi 700 omów. W arkuszu danych podano, że maksymalna moc tego rezystora wynosi 10 watów. Jak wysokie może być napięcie przyłożone do tego rezystora?
Aby rozwiązać ten problem, wybieramy odpowiedni wzór: P=U2/R, skąd znajdujemy Umax=PmaxR=70010=83,67 V.
Oznacza to, że maksymalne napięcie może wynosić 83,67 V. Dla pewności wybierz napięcie znacznie poniżej tego limitu.
Więcej informacji o tym, jak znaleźć moc prądu elektrycznego, napisałem w artykule: https://www.asutpp.ru/kak-nayti-moschnost.html
Pomiar mocy prądu elektrycznego
Natężenie prądu elektrycznego można zmierzyć za pomocą woltomierza i amperomierza. Aby obliczyć wymaganą moc, pomnóż napięcie przez prąd. Prąd elektryczny i napięcie można znaleźć na podstawie odczytów przyrządu.
Ryż. 2. Pomiar mocy prądu elektrycznego
Pamiętaj, że zawsze musisz wyznaczać napięcie elektryczne równolegle do obciążenia i prąd elektryczny szeregowo.
Istnieją specjalne urządzenia - watomierze, które określają moc prądu elektrycznego w obwodzie, które w rzeczywistości zastępują dwa urządzenia - amperomierz i woltomierz.
Jednostki prądu elektrycznego stosowane w praktyce
W paszportach konsumentów elektryczności - żarówek, kuchenek, silników elektrycznych - zwykle podaje się w nich siłę prądu elektrycznego. Na podstawie mocy dość łatwo jest znaleźć pracę prądu elektrycznego dla danego okresu czasu, wystarczy skorzystać ze wzoru A=Pt.
Wyrażając moc w watach i czas w sekundach, otrzymujemy pracę w dżulach: 1W=1J/s, gdzie 1J=1Ws.
Jednak ta jednostka pracy jest niewygodna w praktyce, gdyż odbiorcy prądu zużywają ją przez długi czas, jak np. w sprzęcie gospodarstwa domowego - przez kilka godzin, w pociągach elektrycznych - przez kilka godzin lub nawet dni, a obliczenie zużytej energii przez licznik elektryczny w większości przypadków odbywa się raz w miesiącu.
Peryszkin A.V. Fizyka 8. - M.: Drop, 2010. [2]Ponieważ przy obliczaniu pracy prądu lub zużytej i wytworzonej energii elektrycznej we wszystkich tych przypadkach konieczne jest przeliczanie tych przedziałów czasowych na sekundy, co komplikuje obliczenia.
Dlatego w praktyce przy obliczaniu pracy prądu wygodniej jest wyrazić czas w godzinach, a pracy prądu nie podaje się w dżulach, ale w innych jednostkach: na przykład wat -godzina (Wh), hektowatgodzina ( gWh), kilowatogodzina (kWh).
Peryszkin A.V. Fizyka 8. - M.: Drop, 2010. [2]
Prawdziwe będą następujące proporcje:
- 1 Wh=3600 J;
- 1 GWh=100 Wh=360 000 J;
- 1 kWh=1000 Wh=3 600 000 J.
Zadanie. Jest lampa elektryczna o mocy znamionowej 100 watów. Lampa działa codziennie przez 6 godzin. Musimy znaleźć pracę prądu elektrycznego za jeden miesiąc (30 dni) i koszt zużytej energii elektrycznej, zakładając, że taryfa wynosi 500 kopiejek za kWh.
Zapiszmy warunek problemu i rozwiążmy go.
Dane wejściowe: P=100 W, t=6 h30=180 h, taryfa=500 k / kWh .
Rozwiązanie problemu. Wiemy, że A=Pt, więc otrzymujemy: A=100 W180 h=18 000 Wh=18 kWh.
Koszt obliczamy w następujący sposób: Koszt=500 k / kWh18 kWh=9000 kopiejek=90 rubli.
Odpowiedź: A=18 kWh, koszt zużytej energii elektrycznej=90 rubli.
Połączenie mocy prądu z działaniem prądu w obwodzie elektrycznym
Porównanie aktualnej mocy z mocą znamionową urządzenia elektrycznego pozwala określić, jak bardzo urządzenie jest obciążone w obwodzie elektrycznym. Jeśli moc prądu jest mniejsza niż prąd znamionowy, to działanie prądu nie jest wystarczająco intensywne lub nie występuje wcale. Podłączenie mocnego urządzenia do słabego źródła prądu nie powoduje w nim żadnej akcji. Urządzenia przeznaczone do pracy niskoprądowej po podłączeniu do źródeł wytwarzających silne pole przepalają się.
Lista referencji
- Fizyka, klasa 8, Isachenkova L.A., Leshchinsky Yu.D., Dorofeichik V.V., 2018
- Peryszkin A.V. Fizyka 8. - M.: Drop, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizyka 8. - M.: Oświecenie.