Как найти мощность по физике 8 класс - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

При прохождении тока в цепи электрическое поле совершает работу по перемещению заряда. В этом случае работу электрического поля называют работой электрического тока.

При прохождении заряда (q) по участку цепи электрическое поле будет совершать работу: (A=qcdot U), где (U) — напряжение электрического поля, (A) — работа, совершаемая силами электрического поля по перемещению заряда (q) из одной точки в другую.

Для выражения любой из этих величин можно использовать приведённый ниже рисунок.

Рис. (1). Зависимость между работой, напряжением и зарядом

Количество заряда, прошедшее по участку цепи, пропорционально силе тока и времени прохождения заряда:

q=I⋅t

Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна напряжению на её концах и количеству заряда, проходящего по этому участку:

A=U⋅q

Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна силе тока, времени прохождения заряда и напряжению на концах участка цепи:

A=U⋅I⋅t

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

Рис. (2). Зависимость между работой, силой тока и временем прохождения заряда

Единицы измерения величин:

работа электрического тока ([A]=1) Дж;

напряжение на участке цепи ([U]=1) В;

сила тока, проходящего по участку ([I]=1) А;

время прохождения заряда (тока) ([t]=1) с.

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

Рис. (3). Схема и часы для измерения

Например:

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

Обрати внимание!

Работа чаще всего выражается в килоджоулях или мегаджоулях.

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

Для потребителей электрической энергии существуют приборы, позволяющие в пределах ошибки измерения получать числовые данные о ее расходе в единицу времени.

Рис. (4). Электросчетчик

Механическая мощность численно равна работе, совершённой телом в единицу времени:

N = Аt

. Чтобы найти мощность электрического тока, надо поступить точно также, т.е. работу тока,

A=U⋅I⋅t

, разделить на время.

Мощность электрического тока обозначают буквой (Р):

P=At=U⋅I⋅tt=U⋅I

. Таким образом:

Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока:

P=U⋅I

Из этой формулы можно определить и другие физические величины.
Для удобства можно использовать приведённый ниже рисунок.

Рис. (5). Зависимость между мощностью, напряжением и силой тока

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

Из формулы

P=U⋅I

следует, что

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

Обрати внимание!

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

Пример:

Измерим силу тока в цепи с помощью амперметра, а напряжение на участке — с помощью вольтметра.

Рис. (6). Схема

Так как мощность тока прямо пропорциональна напряжению и силе тока, протекающего через лампочку, то перемножим их значения:

I=1,2АU=5ВP =U⋅I=5⋅1,2=6Вт

Ваттметры измеряют мощность электрического тока, протекающего через прибор. По своему назначению и техническим характеристикам ваттметры разнообразны.

В зависимости от сферы применения у них различаются пределы измерения.

Аналоговый ваттметр	Аналоговый ваттметр	Аналоговый ваттметр	Цифровой ваттметр

Рис. (7). Приборы для измерения

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

Рис. (8). Лампы различной мощности в цепи

Сила тока в лампочке мощностью (25) ватт будет составлять (0,1) А. Лампочка мощностью (100) ватт потребляет ток в четыре раза больше — (0,4) А. Напряжение в этом эксперименте неизменно и равно (220) В. Легко можно заметить, что лампочка в (100) ватт светится гораздо ярче, чем (25)-ваттовая лампочка. Это происходит оттого, что её мощность больше. Лампочка, мощность которой в (4) раза больше, потребляет в (4) раза больше тока. Значит:

Обрати внимание!

Мощность прямо пропорциональна силе тока.

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

Рис. (8). Лампа, подключенная к источнику тока с различным напряжением

Можно заметить, что при большем напряжении лампочка светится ярче, значит, в этом случае её мощность будет больше. Следовательно:

Обрати внимание!

Мощность зависит от напряжения.

Рассчитаем мощность лампочки в каждом случае:

I=0,2АU=110ВP=U⋅I=110⋅0,2=22Вт

I=0,4АU=220ВP=U⋅I=220⋅0,4=88Вт.

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

Рис. (9). Маркировка

В таблице дана мощность, потребляемая различными приборами и устройствами:

Таблица (1). Мощность различных приборов

Название	Рисунок	Мощность
Калькулятор		(0,001) Вт
Лампы дневного света		(15 — 80) Вт
Лампы накаливания		(25 — 5000) Вт
Компьютер		(200 — 450) Вт
Электрический чайник		(650 — 3100) Вт
Пылесос		(1500 — 3000) Вт
Стиральная машина		(2000 — 4000) Вт
Трамвай		(150 000 — 240000) Вт

Источники:

Рис. 1. Зависимость между работой, напряжением и зарядом. © ЯКласс.
Рис. 3. Схема и часы для измерения. © ЯКласс.
Рис. 5. Зависимость между мощностью, напряжением и силой тока. © ЯКласс.
Рис. 6. Схема. © ЯКласс.
Таблица 1. Мощность различных приборов. Компьютер. Указание авторства не требуется, 2021-08-14, Pixabay License, https://pixabay.com/ru/photos/яблоко-стул-компьютер-1834328/.

Источник

Работа электрического тока в цепи определяется по формулам: $A = Uq$ и $A = UIt$. Но часто, кроме самой работы, нам важна скорость ее выполнения. В механике у нас была такая величина — мощность.

Что называют мощностью? Как рассчитать мощность?

Мощность — это физическая величина, равная отношению работы ко времени, за которое она была совершена. Она определяется по формуле: $N = frac{A}{t}$.

На данном уроке мы рассмотрим мощность как величину, характеризующую работу именно электрического тока.

Мощность тока и ее связь с напряжением и силой тока

В электричестве мощность обозначается буквой $P$, а не $N$. При этом смысл этой величины остается тем же. Эта величина численно равна работе, которая совершается в единицу времени:
$P = frac{A}{t}$, где $P$ — мощность электрического тока.

Как рассчитать мощность электрического тока через напряжение и силу тока?

Вы уже знаете, что работа электрического тока определяется по формуле: $A = UIt$. Подставим это выражение в определение мощности:
$P = frac{A}{t} = frac{UIt}{t} = UI$.

Мощность электрического тока — это величина, численно равная произведению напряжения на силу тока:
$P = UI$.

Единицы измерения мощности тока

Что принимают за единицу мощности?

Единицей мощности является $1 space ватт$ ($Вт$).

Из формулы $P = frac{A}{t}$ мы получим, что $1 space Вт = 1 frac{Дж}{с}$.

Как выражается единица мощности через единицы напряжения и силы тока?

Из формулы $P = UI$ следует:

$1 space ватт = 1 space вольт cdot 1 space ампер$,
$1 space Вт = 1 space В cdot А$.

Кратные единицы мощности

На практике часто используют кратные единицы мощности для удобства. К ним относятся гектоватт ($гВт$), киловатт ($кВт$) и мегаватт ($МВт$).

$1 space гВт = 100 space Вт$,
$1 space кВт = 1000 space Вт$,
$1 space МВт = 1 space 000 space 000 space Вт$.

Измерение мощности электрического тока

Мощность электрического тока напрямую зависит от напряжения и силы тока в цепи. Соответственно, для того, чтобы определить мощность тока, нам понадобится два прибора: амперметр и вольтметр. Умножив показания этих приборов друг на друга, мы получим численное значение мощности.

Также для измерения мощности напрямую существуют специальные приборы — ваттметры (рисунок 1). Они непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи.

Рисунок 1. Лабораторный ваттметр

Мощность, потребляемая некоторыми приборами

В таблице 1 представлены значения мощности для некоторых приборов. Для бытовых приборов она всегда указывается в паспорте каждого устройства.

Устройство	Потребляемая мощность $P$, $Вт$
Лампа карманного фонаря	1
Лампа накаливания	40-200
Холодильник	160
Кондиционер	800
Утюг	1200-2200
Стиральная машина	2200
Пылесос	1500-3000
Лампа звезды башни Кремля	5000
Электропоезд	6 500 000

Таблица 1. Значения мощности тока для некоторых приборов и устройств

Упражнения

Упражнение №1

В цепь с напряжением в $127 space В$ включена электрическая лампа, сила тока в которой равна $0.6 space А$. Найдите мощность тока в лампе.

Дано:
$U = 127 space В$
$I = 0.6 space А$

$P — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Мощность электрического тока в лампе рассчитывается по формуле: $P = UI$.

$P = 127 space В cdot 0.6 space А = 76.2 space Вт$.

Ответ: $P = 76.2 space Вт$.

Упражнение №2

Электроплитка рассчитана на напряжение $220 space В$ и силу тока $3 space А$. Определите мощность тока в плитке.

Дано:
$U = 220 space В$
$I = 3 space А$

$P — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Мощность электрического тока в плитке рассчитаем по формуле: $P = UI$.

$P = 220 space В cdot 3 space А = 660 space Вт$.

Ответ: $P = 660 space Вт$.

Упражнение №3

Пользуясь таблицей 1, вычислите, какую работу совершает за $1 space ч$ электрический ток в лампе карманного фонаря, осветительной лампе мощностью $200 space Вт$, в лампе звезды башни Кремля.

Дано:
$t = 1 space ч$
$P_1 = 1 space Вт$
$P_2 = 200 space Вт$
$P_3 = 5000 space Вт$

СИ:
$t = 3600 space с$

$A_1 — ?$
$A_2 — ?$
$A_3 — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Мощность тока по определению равна работе, которую ток совершает за единицу времени: $P = frac{A}{t}$.

Выразим отсюда работу и рассчитаем ее для каждой лампы:
$A = Pt$.

Работа тока в лампе карманного фонаря:
$A_1 = P_1 t$,
$A_1 = 1 space Вт cdot 3600 space с = 3600 space Дж = 3.6 space кДж$.

Работа тока в осветительной лампе:
$A_2 = P_2 t$,
$A_2 = 200 space Вт cdot 3600 space с = 720 space 000 space Дж = 720 space кДж$.

Работа тока в лампе звезды башни Кремля:
$A_3 = P_3 t$,
$A_3 = 5000 space Вт cdot 3600 space с = 18 space 000 space 000 space Дж = 18 space МДж$.

Ответ: $A_1 = 3.6 space кДж$, $A_2 = 720 space кДж$, $A_3 = 18 space МДж$.

Упражнение №4

Рассмотрите один-два электроприбора, используемые в квартире. Найдите по паспорту приборов их мощность. Определите работу тока в них за $10 space мин$.

Если вы не можете найти паспорт прибора, внимательно рассмотрите его. Часто производители указывают мощность на самом устройстве. Мы возьмем пылесос мощностью $2000 space Вт$ и фен для волос мощностью $2200 space Вт$ (рисунок 2).

Рисунок 2. Бытовые приборы с известной мощностью

Дано:
$t = 10 space мин$
$P_1 = 2000 space Вт$
$P_2 = 2200 space Вт$

СИ:
$t = 600 space с$

$A_1 — ?$
$A_2 — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Мощность тока по определению равна работе, которую ток совершает за единицу времени: $P = frac{A}{t}$.

Выразим отсюда работу и рассчитаем ее для каждого прибора:
$A = Pt$.

Работа тока в пылесосе, совершенная за $10 space мин$ его использования:
$A_1 = P_1t$,
$A_1 = 2000 space Вт cdot 600 space с = 1 space 200 space 000 space Дж = 1.2 space МДж$.

Работа тока в фене для волос, совершенная за $10 space мин$ его использования:
$A_2 = P_2t$,
$A_2 = 2200 space Вт cdot 600 space с = 1 space 320 space 000 space Дж = 1.32 space МДж$.

Ответ: $A_1 = 1.2 space МДж$, $A_2 = 1.32 space МДж$.

Источник

Содержание:

Мощность:

Одинаковую работу можно совершить за разные промежутки времени. Например, можно поднять груз за минуту, а можно поднимать этот же груз в течение часа.

Физическую величину, равную отношению совершенной работы

Единицей мощности в SI является джоуль в секунду (Дж/с), или ватт (Вт), названный так в честь английского изобретателя Дж. Уатта. Один ватт — это такая мощность, при которой работу в 1 Дж совершают за 1 с. Итак,

Человек может развивать мощность в сотни ватт. Чтобы оценить, насколько могущество человеческого разума, создавшего двигатели, больше «могущества» человеческих мускулов, приведем такие сравнения:

мощность легкового автомобиля примерно в тысячу раз больше средней мощности человека;
мощность авиалайнера примерно в тысячу раз больше мощности автомобиля;
мощность космического корабля примерно в тысячу раз больше мощности самолета.

Мощность

Механическая работа всегда связана с движением тел. А движение происходит во времени. Поэтому и выполнение работы, как и превращение механической энергии, всегда происходит на протяжении определенного времени.

Работа выполняемая на протяжении определенного времени:

Простейшие наблюдения показывают, что время выполнения работы может быть разным. Так, школьник может подняться по лестнице на пятый этаж за 1-2 мин, а пожилой человек — не меньше чем за 5 мин. Грузовой автомобиль КрАЗ может перевезти определенный груз на расстояние 50 км за 1 ч. Но если этот груз частями начнет перевозить легковой автомобиль с прицепом, то потратит на это не меньше 12 ч.

Для описания процесса выполнения работы, учитывая его скорость, используют физическую величину, которая называется мощностью.

Что такое мощность

Мощность – это физическая величина, которая показывает скорость выполнения работы и равна отношению работы ко времени, за которое эта работа выполняется.

Так как при выполнении работы происходит превращение энергии, то можно считать, что мощность характеризует скорость превращения энергии.

Как рассчитать мощность

Для расчета мощности нужно значение работы разделить на время, за которое эта работа была выполнена:

Если мощность обозначить латинской буквой , то формула для расчета мощности будет такой

Единицы мощности

Для измерения мощности используется единица ватт (Вт). При мощности 1 Вт работа 1 Дж выполняется за 1 с:

Единица мощности названа в честь английского механика Джеймса Уатта, который внес значительный вклад в теорию и практику построения тепловых двигателей.

Джеймс Уатт (1736-1819) – английский физик и изобретатель.

Главная заслуга Уатта в том, что он отделил водяной конденсатор от нагревателя и сконструировал насос для охлаждения конденсатора. Фактически он увеличил разность температур между нагревателем и конденсатором (холодильником), благодаря чему увеличил экономичность паровой машины. Позже теоретически это обоснует Сади Карно.

Он один из первых высказал предположение, что вода – это сложное вещество, состоящее из водорода и кислорода.

Как и для других физических величин, для единицы мощности существуют производные единицы:

Пример №1

Определить мощность подъемного крана, если работу 9 МДж он выполняет за 5 мин.

Дано:

Решение

По определению поэтому

Ответ. Мощность крана 30 кВт.

Пример №2

Человек массой 60 кг поднимается на пятый этаж дома за 1 мин. Высота пяти этажей дома равна 16 м. Какую мощность развивает человек?

Дано:

Решение

По определению

Работа определяется

Тогда

Ответ. Человек развивает мощность 160 Вт.

Зная мощность и время, можно рассчитать работу:

Скорость движения зависит от мощности

Мощность связана со скоростью соотношением:

где — сила, которая выполняет работу; — скорость движения.

Если известны мощность двигателя и значения сил сопротивления, то можно рассчитать возможную скорость автомобиля или другой машины, которая выполняет работу:

Таким образом, из двух автомобилей при равных силах сопротивления большую скорость будет иметь тот, у которого мощность двигателя больше.

Каждый конструктор знает, что для увеличения скорости движения автомобиля, самолета или морского корабля нужно или увеличивать мощность двигателя, или уменьшать силы сопротивления. Поскольку увеличение мощности связано с увеличением потребления топлива, то средствам современного транспорта, как правило, придают специфическую обтекаемую форму, при которой сопротивление воздуха будет наименьшим, а все подвижные части изготавливают так, чтобы сила трения была минимальной.

Итоги:

Существуют два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная.
Если тело перемещается или деформируется под действием силы, то выполняется механическая работа.
Простыми механизмами являются рычаги и блоки.
Ни один простой механизм не дает выигрыша в работе.
Качество механизма определяется коэффициентом полезного действия, который определяет часть полезной работы в общей выполненной работе.
Тело, при перемещении которого может быть выполнена работа, обладает энергией.
Взаимодействующие тела обладают потенциальной энергией.
Движущееся тело обладает кинетической энергией, которая зависит от скорости и массы тела.
Потенциальная и кинетическая энергии могут превращаться друг в друга. Такие превращения происходят в равной мере, если отсутствуют силы трения.
Сумму кинетической и потенциальной энергий называют полной механической энергией системы.
В замкнутой системе при отсутствии сил трения сумма кинетической и потенциальной энергий остается постоянной.
Закон сохранения и превращения энергии подтверждает невозможность существования вечного двигателя (perpetuum mobile).
Мощность характеризует скорость превращения одного вида энергии в другой.

Механическая работа и мощность

С помощью импульса невозможно описать все случаи взаимодействия. Поэтому в физике применяют еще и понятие механической работы.
В механике работа зависит от значения и направления силы, а также перемещения точки ее приложения. Из курса физики 8 класса вам известно, что

A = Fs,

где F – значение силы, действующей на тело; s – модуль перемещения тела.

Если сила F постоянна, а перемещение прямолинейное (рис. 2.65), то работа

где s = – угол между направлением действия силы и перемещения.

Робота является величиной скалярной. Произведение – проекция действующей силы на направление перемещения.

Легко заметить, что если < 90°, то работа силы положительная, при = 90° (сила перпендикулярна к перемещению) работа равна нулю, а при – отрицательная.

Пример №3

Девочка тянет санки равномерно, прикладывая к веревке силу 50 Н. Веревка натягивается под углом 30° к горизонту (рис. 2.66). Какую работу выполнит девочка, переместив санки на 20 м?
Дано:

F = 50 Н,

s = 20 м, = 30°.
А-?

Решение

По определению

Соответственно
Ответ: А = 870 Дж (работа силы положительная, поскольку cos 30° > 0).

Заказать решение задач по физике

Пример №4

Решим предыдущую задачу для случая, когда девочка удерживает санки, съехавшие с горки (рис. 2.67). В данном случае = 150°.
Дано:

F = 50 Н, s = 20 м,

= 150°.

А – ?

Решение

А = Fscosa;

А = 50 Н • 20 м • (-0,87) -870 Дж.

Ответ: А = -870 Дж (работа силы отрицательная, поскольку cos 150° < 0).

Таким образом, в зависимости от направления действия силы по отношению к перемещению работа может иметь положительные и отрицательные значения.

Например, работа, которую выполняет двигатель автомобиля, будет положительной, поскольку направление силы тяги автомобиля совпадает с направлением его движения. Положительной будет и работа человека, поднимающего какой-либо груз с земли на определенную высоту. Силы трения, действующие на автомобиль, выполняют отрицательную работу, поскольку направлены в противоположном направлении к перемещению.

Возможны случаи, когда работа равна нулю, хотя перемещение тела происходит. Например, если = 90°, то работа силы равна нулю, поскольку cos90° = 0. Сила тяжести, действующая на спутник Земли, который движется по круговой орбите, работы не выполняет.

Мощность — это физическая величина, характеризующая скорость совершения работы. Поскольку во время выполнения работы происходит превращение энергии, можно сделать вывод, что мощность показывает скорость превращения одного вида энергии в другой.

В механике мощность обозначают буквой N и рассчитывают по формуле

N= — =—,

t t

где – изменение энергии; А – работа; t – время.

Если известны мощность и время, за которое совершена работа, то можно рассчитать и саму работу:
A = Nt.

Основная единица измерения мощности – ватт (Вт):

Всё о мощности

Одна и та же работа в разных случаях может быть выполнена за различные промежутки времени, т. е. она может совершаться неодинаково быстро. Например, при подъеме груза на определенную высоту подъемным краном (рис. 148) будет затрачено гораздо меньше времени, чем при использовании лебедки.

Для характеристики процесса выполнения работы важно знать не только ее численное значение, но и время, за которое она выполняется. Очевидно, что чем меньшее время требуется для выполнения данной работы, тем эффективнее работает машина, механизм и др.

Величина, характеризующая быстроту совершения работы, называется мощностью. Ее обычно обозначают буквой Р.

Если в течение промежутка времени Δt была совершена работа А, то средняя мощность равна отношению работы к этому промежутку времени:

Из определения видно, что мощность численно равна работе, совершаемой в единицу времени. Таким образом, единицей мощности является джоуль в секунду . Эта единица получила название ватт (Вт): 1 Вт = 1 . Это название дано в честь английского ученого Джеймса Уатта — изобретателя универсального парового двигателя. Уаттом была впервые введена единица мощности, которая и до сих пор используется для характеристики мощности различных двигателей — 1 лошадиная сила (1 л. с. = 736 Вт).

Понятно, что во времена Уатта на заре технической революции мощность построенной паровой машины было естественно сравнить с мощностью лошади — единственным в то время «двигателем».

Может ли человек развивать мощность, равную 1 л. с.? Ответ на этот вопрос положительный. Рассмотрим разбег спортсмена на короткие дистанции. Хорошие спортсмены дистанцию в 100 м пробегают за 10 с, т. е. их средняя скорость 10 . Разбег длится 3 с, а работа A, которую совершают мышцы спортсмена, не может быть меньше, чем кинетическая энергия , приобретенная им за время разбега. Следовательно, средняя мощность не меньше, чем

Если предположить, что масса спортсмена т = 80 кг, то

Разумеется, развивать такую мощность длительное время не сможет даже очень тренированный человек.Если известна мощность, то работа выражается равенством:
A = P∆t. (2)

Это позволяет ввести еще одну единицу работы (а значит, и энергии) следующим путем. За единицу работы можно принять работу, которая совершается некоторой силой в течение 1 с при мощности в 1 Вт. Она называется ватт-секундой. Понятно, что 1 Вт^.c = 1 Дж. Часто используются более крупные внесистемные единицы работы и энергии: киловатт-час (кВт^.ч) и мегаватт-час (МВт ^. ч):

1 кВт ^.ч= 1000кВт^.3600 с = 3,6∙ 10⁶ Дж;

1 МВт^.ч= 1000кВт^.3600 с = 3,6∙ 10⁹ Дж.

При движении любого тела на него в общем случае действует несколько сил. Каждая сила совершает работу, и, следовательно, для каждой силы мы можем вычислить мощность.

Наиболее общее выражение для работы постоянной силы, направленной под углом к направлению движения. А = F∆rcos. Поэтому средняя мощность этой силы:
(3)

так как — модуль средней скорости тела.

Ясно, что если модуль силы в некоторой момент времени равен F и модуль мгновенной скорости υ, а угол между ними , то мгновенное значение мощности этой силы:
P = Fυcos. (4)

Как следует из формулы (4), при заданной мощности мотора сила тяги тем меньше, чем больше скорость движения автомобиля. Вот почему водители при подъеме в гору, когда нужна наибольшая сила тяги, переключают двигатель на пониженную передачу. Для движения по горизонтальному участку с постоянной скоростью достаточно, чтобы сила тяги преодолевала силу сопротивления движению. Формула (4) позволяет объяснить, что быстроходные поезда, автомобили, корабли, самолеты нуждаются в двигателях большой мощности и конструкции, обеспечивающей как можно меньшую силу сопротивления.

Любой двигатель или механическое устройство предназначены для выполнения определенной механической работы. Эта работа называется полезной работой. Для двигателя автомобиля — это работа по его перемещению, для токарного станка — работа по вытачиванию детали и т. п.
В любой машине, в любом двигателе полезная работа всегда меньше той энергии, которая затрачивается для приведения их в действие, потому что всегда существуют силы трения, работа которых приводит к нагреванию каких-либо частей устройства. А нагревание нельзя считать полезным результатом действия машины.

Поэтому каждое устройство характеризуется особой величиной, которая показывает, насколько эффективно используется подводимая к нему энергия. Эта величина называется коэффициентом полезного действия (КПД) и обычно обозначается греческой буквой η (эта).

Коэффициентом полезного действия называется отношение полезной )аботы, совершенной машиной за некоторый промежуток времени, ко всей утраченной работе (подведенной энергии) за тот же промежуток времени:
(5)

Коэффициент полезного действия обычно выражается в процентах, поскольку и полезную, и затраченную работы можно представить как произведение мощности на промежуток времени, в течение которого работала машина, то коэффициент полезного действия можно определить следующим образом:

где P_n и Р₃ — полезная мощность и затраченная мощность соответственно.

Главные выводы:

Мощность численно равна работе, которую совершает сила в единицу времени.
Мощность силы равна произведению силы на скорость тела и косинус угла между направлением силы и скорости в данный момент времени.
Коэффициентом полезного действия называется отношение полезной работы, совершенной машиной за некоторый промежуток времени, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за тот же промежуток времени.

Взаимодействие тел
Механическая энергия и работа
Золотое правило механики
Потенциальная энергия
Криволинейное движение
Ускорение точки при ее движении по окружности
Инерциальные системы отсчета
Энергия в физике

Источник

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 декабря 2020 года; проверки требуют 48 правок.

Мощность
P, N
Размерность	L²MT⁻³
Единицы измерения
СИ	Вт
СГС	эрг·с⁻¹

Мо́щность — скалярная физическая величина, характеризующая мгновенную скорость передачи энергии от одной физической системы к другой в процессе её (энергии) использования и в общем случае определяемая через соотношение переданной энергии к времени передачи. В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный энергии в 1 джоуль, переданной за время в 1 секунду (1 Вт ≡ 1 Дж/с), а любое числовое значение мощности, указываемое в каких-либо информационных источниках, по умолчанию подразумевает именно такой секундный временной промежуток.^[1]^[2]

Смысл понятия на примерах[править | править код]

Электрическая лампочка мощностью 100 Вт для своей работы по освещению ежесекундно расходует 100 Дж энергии, за 1 час – 0.1 кВт*ч (360000 Дж).

Электродвигатель заявленной мощностью 1 кВт для совершения работы способен ежесекундно передавать посредством вращения 1 кДж энергии, чего должно хватать для подъёма груза массой 100 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. При этом электрическая мощность этого двигателя будет выше 1 кВт, так как КПД электродвигателя всегда ниже 100% и не вся электрическая мощность может быть преобразована в работу на валу.

Автомобильный двигатель внутреннего сгорания нетто-мощностью 100 кВт (136 л.с.) способен ежесекундно передавать автомобилю энергию в 100 кДж., что обычно позволяет современному легковому автомобилю разгоняться до скорости порядка 200 км/ч. При этом не имеют значения ни тип двигателя (бензиновый или дизельный), ни его рабочий объём, ни особенности его внешней скоростной характеристики.

Значение мощности в 6000 МВт у Красноярской ГЭС означает, что данная ГЭС способна ежесекундно вырабатывать энергию в 6000 МДж, что эквивалентно энергии, получаемой от работы 60 тысяч автомобильных двигателей, работающих на режиме максимальной мощности из примера выше и что без учёта потерь на передачу и трансформацию электроэнергии позволяет обеспечить электроэнергией 60 миллионов 100-ваттных электрических ламп.

Используемые обозначения[править | править код]

Актуальные международные стандарты серии ISO/IEC 80000 предписывают обозначать мощность символом P прописной буквой как для формул механики, так и для формул электродинамики.^[3]^[4] Этимология обозначения — либо от лат. potestas, либо от англ. power.

В русскоязычной литературе по физике мощность в формулах механики и гидродинамики может обозначаться символом N, но этимология данного обозначения точно не ясна.

Основные формулы[править | править код]

Основное определение мощности:

${displaystyle P={frac {dE}{dt}}}$

(где P – мощность, E – энергия, t – время).

Определение среднего значения мощности за промежуток времени Delta t :

${displaystyle P={frac {Delta E}{Delta t}},}$

Интеграл по времени от мгновенной мощности за промежуток времени равен полной переданной энергии за это время:

${displaystyle int _{t_{0}}^{t_{1}}Pdt=E.}$

Единицы измерения[править | править код]

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт (Вт), равный одному джоулю в секунду (Дж/с).^[5]

В теоретической физике, астрофизике, в качестве единицы для мощности часто используют эрг в секунду (эрг/с), являющуюся внесистемной.

Распространённой единицей измерения мощности автомобильных, локомотивных и судовых ДВС является лошадиная сила. Однако в своих рекомендациях Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит лошадиную силу к числу единиц измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются»^[6].

Соотношения между единицами мощности

Единицы	Вт	кВт	МВт	кгс·м/с	эрг/с	л. с.(мет.)	л. с.(анг.)
1 ватт	1	10⁻³	10⁻⁶	0,102	10⁷	1,36⋅10⁻³	1,34⋅10⁻³
1 киловатт	10³	1	10⁻³	102	10¹⁰	1,36	1,34
1 мегаватт	10⁶	10³	1	102⋅10³	10¹³	1,36⋅10³	1,34⋅10³
1 килограмм-сила-метр в секунду	9,81	9,81⋅10⁻³	9,81⋅10⁻⁶	1	9,81⋅10⁷	1,33⋅10⁻²	1,31⋅10⁻²
1 эрг в секунду	10⁻⁷	10⁻¹⁰	10⁻¹³	1,02⋅10⁻⁸	1	1,36⋅10⁻¹⁰	1,34⋅10⁻¹⁰
1 лошадиная сила (метрическая)	735,5	735,5⋅10⁻³	735,5⋅10⁻⁶	75	7,355⋅10⁹	1	0,9863
1 лошадиная сила (английская)	745,7	745,7⋅10⁻³	745,7⋅10⁻⁶	76,04	7,457⋅10⁹	1,014	1

Мощность в механике[править | править код]

Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:

N={mathbf F}cdot {mathbf v}=Fcdot vcdot cos alpha ,

где

— вектор силы;

— вектор скорости;

— угол между вектором скорости и силы;

— модуль вектора силы;

— модуль вектора скорости.

Частный случай мощности при вращательном движении:

${displaystyle N=mathbf {M} cdot mathbf {omega } ={frac {2pi cdot mathbf {M} cdot mathbf {n} }{60}},}$

где

— момент силы (Н*м);

— угловая скорость (рад/с);

— частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин).

Электрическая мощность[править | править код]

Электри́ческая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

Мгновенная электрическая мощность P(t) участка электрической цепи:

где

— мгновенный ток через участок цепи;

— мгновенное напряжение на этом участке.

При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия:

активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной мощности,
- мгновенная активная мощность:

${displaystyle p(t)={1 over 2}cdot U_{m}cdot I_{m}cdot cos varphi -{1 over 2}cdot U_{m}cdot I_{m}cdot cos varphi cos(2omega t).}$

реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно,
- мгновенная реактивная мощность:

при

${displaystyle q(t)={frac {1}{2}}cdot U_{m}cdot I_{m}cdot sin varphi cdot cos {Bigl (}2omega t+{frac {pi }{2}}{Bigr )},}$

при

${displaystyle q(t)={frac {1}{2}}cdot U_{m}cdot I_{m}cdot sin varphi cdot cos {Bigl (}2omega t-{frac {pi }{2}}{Bigr )}.}$

полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз.
- мгновенная полная мощность:

${displaystyle s(t)={1 over 2}cdot U_{m}cdot I_{m}cdot cos varphi -{1 over 2}cdot U_{m}cdot I_{m}cdot cos{Bigl (}2omega t-varphi {Bigr )},}$

где $I_{m}$

— амплитуда тока;

${displaystyle U_{m}}$

— амплитуда напряжения;

— угол между начальным углом напряжения ${displaystyle psi _{u}}$

и начальным углом силы тока $psi _{i}$

— ${displaystyle (varphi =psi _{u}-psi _{i}){;}}$

— угловая скорость;

— время.

Приборы для измерения электрической мощности и мощности излучения[править | править код]

Аналоговый стрелочный ваттметр

Ваттметры (в том числе варметры) — измерительные приборы, предназначенные для определения мощности электрического тока или электромагнитного излучения.

По назначению и диапазону частот ваттметры можно разделить на три категории — низкочастотные (и постоянного тока), радиочастотные и оптические.

Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа функционального преобразования измерительной информации и её вывода оператору ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.

Гидравлическая мощность[править | править код]

Мощность гидромашины или гидроцилиндра равна произведению перепада давления на машине (разности давлений на входе и выходе) на расход жидкости:

${displaystyle N_{H}=Q_{H}cdot P_{H},}$

где $Q_{H}$

— расход жидкости, м³/с;

${displaystyle P_{H}}$

— перепад давления, Па.

К примеру, насос НП-89Д, стоящий на Су-24, Ту-134 и Ту-154, имеет производительность 55 л/мин (~0,000917 м³/с) при давлении 210 кгс/см² (21 МПа)^[7] — следовательно, его гидравлическая мощность составляет примерно 19,25 кВт.

См. также[править | править код]

Удельная мощность
Активная мощность
Реактивная мощность
Светимость
Энергия
Мощность взрывного устройства
Мощность звука
Усилитель мощности

Примечания[править | править код]

↑ Мощность — статья из Физической энциклопедии
↑ Физика . — С. 100. Глава 6 «Работа и энергия», § 3 «Мощность».
↑ ISO 80000-4:2019 «Quantities and units — Part 4: Mechanics» Item 4.27. Дата обращения: 2 апреля 2021. Архивировано 1 апреля 2021 года.
↑ Физика . — С. 100. Глава 6 «Работа и энергия», параграф 3 «Мощность».
↑ ГОСТ 8.417-2002 . — С. 5. П.5.2 «Производные единицы СИ», таблица 3 « Производные единицы СИ, имеющие специальные наименования и обозначения».
↑ Международный документ МОЗМ D2. Узаконенные (официально допущенные к применению) единицы измерений. Приложение В. Дата обращения: 5 апреля 2013. Архивировано из оригинала 14 октября 2013 года.
↑ НП-89Д. Описание. Технические характеристики. Агрегаты производства ОАО ММЗ Знамя. Дата обращения: 15 апреля 2018. Архивировано 15 апреля 2018 года.

Литература[править | править код]

ГОСТ 8.417-2002. «Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин». — Москва: Стандартинформ, 2002. — 39 с.
Орир Дж. Физика, полный курс = Physics by Jay Orear, Cornell University / пер. с англ. и научная редактура Ю. Г. Рудого и А. В. Беркова. — 2-е. — Москва: «Издательство «КДУ», 2010. — С. 100-101. — 752 с. — ISBN 978-5-98227-366-6.

Ссылки[править | править код]

Электрическая работа и мощность
Влияние формы электрического тока на его действие. Журнал «Радио», номер 6, 1999 г. Архивная копия от 11 июня 2008 на Wayback Machine
Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов

Источник

Формулы по физике

8 класс

Количество теплоты при нагревании

Q=c*m*(t₂–t₁)=с*m*∆t

Q – количество теплоты [Дж]
(Джоуль)

с –
удельная теплоёмкость [Дж/(кг*ºС), Дж/(кг*ºК)] (Джоуль на килограмм-градус
Цельсия, Джоуль на килограмм-градус Кельвина)

m – масса [кг] (килограмм)

t₂ – конечная температура [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус
Кельвина)

t₁ – начальная температура [ºC, ºK] (градус Цельсия, градус
Кельвина)

∆t – изменение температуры [ºC,
ºK] (градус Цельсия, градус Кельвина)

Q>0 – выделение, отдача тепла
(энергии)

Q<0 – поглощение, забор тепла
(энергии)

Теплота сгорания

Q=q*m

Q – количество теплоты [Дж]
(Джоуль)

q – удельная теплота сгорания [Дж/кг]
(Джоуль на килограмм)

m – масса [кг] (килограмм)

Теплота плавления

Q=λ*m

Q – количество теплоты [Дж]
(Джоуль)

λ –
удельная теплота плавления [Дж/кг] (Джоуль на килограмм)

m – масса [кг] (килограмм)

В
течение процесса плавления (отвердевания) температура остается постоянной!

Теплота парообразования

Q=L*m

Q – количество теплоты [Дж]
(Джоуль)

L – удельная теплота парообразования
[Дж/кг] (Джоуль на килограмм)

m – масса [кг] (килограмм)

В
течение процесса парообразования (конденсации) температура остается постоянной!

Сила электрического тока

I – сила тока [А] (Ампер)

q – заряд [Кл] (Кулон)

t – время [с] (секунда)

А – Амперметр, прибор для
измерения силы тока, подключается последовательно.

Электрическое напряжение

U – напряжение [В] (Вольт)

А –
работа электрического тока [Дж] (Джоуль)

q – заряд [Кл] (Кулон)

V – вольтметр, прибор для измерения напряжения, подключается
параллельно

Сопротивление проводника

R=ρ*

R – сопротивление проводника [Ом]
(Ом)

ρ –
удельное сопротивление [Ом*мм²/м, Ом*м] (Ом-квадратный миллиметр на
метр, Ом-метр)

l – длина проводника [м] (метр)

s – площадь поперечного сечения
проводника [мм²,м²] (квадратный миллиметр, квадратный
метр)

Закон Ома

I – сила тока [А] (Ампер)

R – сопротивление проводника [Ом]
(Ом)

U – напряжение [В] (Вольт)

Сопротивление
проводника не зависит от силы тока или напряжения, зависит только от
геометрических параметров (длина, площадь поперечного сечения и удельное
сопротивление материала)

Соединение проводников

1)Последовательное

R_общее=R₁+R₂

I_общая=I₁=I₂

U_общее=U₁+U₂

2)Параллельное

I_общая=I₁+I₂

U_общее=U₁=U₂

Работа электрического тока

A=I*U*t

А –
работа электрического тока [Дж] (Джоуль)

I – сила тока [А] (Ампер)

U – напряжение [В] (Вольт)

t – время [с] (секунда)

Закон Джоуля-Ленца

Q=I²*R*t

Q – количество теплоты,
выделяющееся на проводнике [Дж] (Джоуль)

I – сила тока [А] (Ампер)

R – сопротивление проводника [Ом]
(Ом)

t – время [с] (секунда)

Мощность электрического тока

P==I*U

P – мощность электрического тока
[Вт] (Ватт)

А –
работа электрического тока [Дж] (Джоуль)

t – время [с] (секунда)

I – сила тока [А] (Ампер)

U – напряжение [В] (Вольт)

Основные формулы работы электрического
тока (теплоты) и мощности

*A(Q)=UIt*	*P=UI**
*A(Q)=I²Rt*	*P=I²R**
A(Q)=	P=
*A(Q)=Pt**	P=

Три закона распространения света

1)
В однородной
среде свет распространяется равномерно и прямолинейно

2)
При
отражении света от поверхности угол падения равен углу отражения (углом падения/отражения
называется угол между падающим/отражённым лучом и перпендикуляром к
поверхности)

3)
При переходе
света из одной среды в другую луч преломляется. При переходе света из менее
плотной среды в более плотную луч отклоняется ближе к перпендикуляру к
поверхности, и наоборот.

α – угол падения

β
– преломлённый угол

n₁ – показатель преломления более плотной
среды (β)

n₂ – показатель преломления менее плотной
среды (α)

Оптическая сила линзы

D – оптическая сила линзы [дптр]
(диоптрия)

F – фокусное расстояние линзы [м]
(метр)

Формула тонкой линзы

F – фокусное расстояние линзы [м]
(метр)

f – расстояние от линзы до
изображения [м] (метр)

d – расстояние от предмета до
линзы [м] (метр)

Источник

Мощность тока и ее связь с напряжением и силой тока

Единицы измерения мощности тока

Кратные единицы мощности

Измерение мощности электрического тока

Мощность, потребляемая некоторыми приборами

Упражнения

Упражнение №1

Упражнение №2

Упражнение №3

Упражнение №4

Мощность

Что такое мощность

Единицы мощности

Пример №1

Пример №2

Скорость движения зависит от мощности

Механическая работа и мощность

Пример №3

Пример №4

Всё о мощности

Смысл понятия на примерах[править | править код]

Используемые обозначения[править | править код]

Основные формулы[править | править код]

Единицы измерения[править | править код]

Мощность в механике[править | править код]

Электрическая мощность[править | править код]

Приборы для измерения электрической мощности и мощности излучения[править | править код]

Гидравлическая мощность[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Вам также может понравиться

Как найти работу замужней

Как найти хороший сайт сериалов

Как составить заметку для газеты

Добавить комментарий Отменить ответ