Cum se măsoară puterea curentului electric?

Putere- o cantitate fizică egală cu raportul dintre munca efectuată și o anumită perioadă de timp.

Există un concept de putere medie pe o anumită perioadă de timp Δt. Puterea medie se calculează folosind această formulă: N = ∆A / ∆t, putere instantanee conform următoarei formule: N = dA / dt. Aceste formule au o formă destul de generalizată, deoarece conceptul de putere este prezent în mai multe ramuri ale fizicii - mecanică și electrofizică. Deși principiile de bază pentru calcularea puterii rămân aproximativ aceleași ca în formula generală.

Puterea se măsoară în wați. Un watt este o unitate de putere egală cu un joule împărțit la o secundă. Pe lângă watt, există și alte unități de putere: cai putere, erg pe secundă, masă-forță-metru pe secundă.

• • unu cai putere metric egal cu 735 wați, engleză - 745 wați.
  • Erg- o unitate de măsură foarte mică, un erg este egal cu zece cu minus a șaptea putere a unui watt.
  • unu masa-forță-metru pe secundă este egal cu 9,81 wați.

Instrumente de masura

Practic, instrumentele de măsurare pentru măsurarea puterii sunt folosite în electrofizică, deoarece în mecanică, cunoscând un anumit set de parametri (viteză și forță), puteți calcula independent puterea. Dar, în același mod, în electrofizică, puteți calcula puterea din parametri, dar de fapt, în Viata de zi cu zi pur și simplu nu folosim instrumente de măsurare pentru a fixa puterea mecanică. Deoarece cel mai adesea acești parametri pentru anumite mecanisme sunt desemnați ca atare. În ceea ce privește electronica, instrumentul principal este un wattmetru utilizat în viața de zi cu zi în dispozitivul unui contor electric convențional.

Wattmetrele pot fi împărțite în mai multe tipuri în funcție de frecvențe:

• • Frecventa joasa
  • RF
  • Optic

Wattmetrele pot fi fie analogice, fie digitale. Frecvența joasă (LF) încorporează două inductoare, sunt atât digitale, cât și analogice, sunt utilizate în industrie și viața de zi cu zi ca parte a contoarelor electrice convenționale. Wattmetrele RF sunt împărțite în două grupe: putere absorbită și putere transmisă. Diferența constă în modul în care wattmetrul este conectat la rețea, rețelele care trec sunt conectate în paralel, absorbite la capătul rețelei ca o sarcină suplimentară. Wattmetrele optice sunt folosite pentru a determina puterea fluxurilor de lumină și a fasciculelor laser. Sunt utilizate în principal în orice producție și în laboratoare.

Puterea în mecanică

Puterea în mecanică depinde direct de forța și de munca pe care o efectuează această forță. Munca este o mărime care caracterizează forța aplicată unui corp, sub influența căreia corpul parcurge o anumită distanță. Puterea se calculează din produsul scalar dintre vectorul viteză și vectorul forță: P=F*v=F*v* ca a (forța înmulțită cu vectorul viteză și unghiul dintre vectorii forță și viteză (cosinus alfa)).

De asemenea, puteți calcula puterea mișcare de rotație corp. P=M* w= π * M * n / 30. Puterea este egală cu (M) momentul forței ori (w) viteza unghiulară sau pi(n) ori momentul forței (M) și (n) viteza de rotație împărțită la 30.

Puterea în electrofizică

În electrofizică, puterea caracterizează rata de transmitere sau transformare a energiei electrice. Există astfel de tipuri de putere:

• • Putere electrică instantanee. Deoarece puterea este munca efectuată într-un anumit timp, iar încărcarea se mișcă de-a lungul Zona specifica conductor, avem formula: P(a-b) = A / ∆t. A-B caracterizează zona prin care trece sarcina. A este munca încărcăturii sau sarcinilor, Δt este timpul necesar ca sarcina sau sarcinile să treacă prin secțiune (A-B). Aceeași formulă este utilizată pentru a calcula alte valori de putere pentru diferite situații în care trebuie să măsurați puterea instantanee pe un segment al conductorului.

• • De asemenea, puteți calcula puterea unui flux constant: P = I * U = I^2 * R = U^2 / R.

• • Putere curent alternativ nu poate fi calculat folosind formula curentului continuu. În curent alternativ, există trei tipuri de putere:
    • Puterea activă (P), care este egală cu P=U*I* cos f . Unde U și I sunt parametrii curenti, iar f (phi) este unghiul de deplasare dintre faze. Această formulă prezentat ca exemplu pentru un curent sinusoidal monofazat.
    • Puterea reactivă (Q) caracterizează sarcinile create în dispozitive prin oscilațiile unui curent alternativ electric monofazat sinusoidal. Q=U*I* păcat f . Unitatea de măsură este volt-amper reactiv (var).
    • Puterea aparentă (S) este egală cu rădăcina pătratelor puterii active și reactive. Măsurată în volți-amperi.
    • Puterea inactivă - o caracteristică a puterii pasive prezente în circuitele cu curent sinusoidal alternativ. Ravna rădăcină pătrată sumele pătratelor puterii reactive și ale puterii armonice. În absența puterii armonicilor superioare, este egală cu modulul de putere reactivă.

Conceptul de putere este o mărime fizică. Reprezintă raportul dintre munca produsă într-o anumită perioadă de timp și perioada de timp în sine. Munca poate fi folosită pentru a măsura schimbarea energiei. Prin urmare, puterea arată rata la care energia este convertită în orice sistem.

Toate aceste concepte se aplică la putere electrica. Aceasta ia în considerare munca (U) cheltuită pentru mutarea primului pandantiv. Curentul electric (I) ține cont de numărul de coulombi mișcați pe parcursul unei secunde.

Tipuri de energie electrică

Pe baza dependenței puterii de puterea curentului și a tensiunii, rezultă că poate fi obținută dintr-un curent mare și o tensiune joasă și, dimpotrivă, cu un curent mic și o tensiune semnificativă. Acest efect este utilizat în conversiile transformatoarelor, când electricitatea este transmisă pe distanțe lungi.

Puterea electrică poate fi . În primul caz, are loc o transformare ireversibilă a acestei puteri într-un alt tip de energie. Pentru a-l măsura, se folosește, care este produsul dintre un volt și un amper. La putere, datorită apariției inductanței, apare fenomenul de autoinducție. Ca urmare, Energie electrica parțial returnat în rețea. În acest caz, valorile curentului și tensiunii sunt deplasate, provocând un general influenta negativa pe rețeaua electrică. Acest tip puterea se măsoară în volți-amperi reactivi, constând din produsul curentului de funcționare și căderea de tensiune.

Unitate de putere

Puterea este una dintre unitățile de bază utilizate în inginerie electrică. Unitatea de măsură de bază este watul, care reprezintă munca în timp. În producție și acasă, cel mai adesea, puterea se măsoară în, fiecare dintre ele conține 1000 de wați. Pentru măsurare un numar mare puterea este folosită în megawați. Ele sunt de obicei aplicate tipuri variate centrale electrice care produc energie electrică.

Puterea consumatorilor este indicată pe plăcuțe speciale sau în pașaport tehnic dispozitive. Cunoscând în prealabil valoarea acestui parametru, este posibil să se calculeze și alți indicatori ai rețelei electrice - tensiunea și cantitatea de curent consumată.

Cum se determină puterea curentă

Pentru a trage 10 saci de cartofi dintr-o grădină de legume situată la câțiva kilometri de casă, va trebui să vă grăbiți înainte și înapoi cu o găleată toată ziua. Dacă iei un cărucior conceput pentru o geantă, o poți face în două-trei ore.

Ei bine, dacă arunci toți sacii într-o căruță trasă de cai, atunci în jumătate de oră recolta ta va migra în siguranță în pivniță. Care este diferența? Diferența constă în viteza cu care se lucrează. Viteza muncii mecanice se caracterizează printr-o mărime fizică studiată la cursul de fizică de clasa a VII-a. Această cantitate se numește putere. Puterea arată cât de multă muncă este efectuată pe unitatea de timp. Adică, pentru a găsi puterea, este necesar să împărțim munca depusă la timpul petrecut.

Formula pentru calcularea puterii

Și în acest caz, formula de calcul al puterii ia următoarea formă: putere \u003d muncă / timp sau

unde N este puterea,
A - munca,
t - timp.

Unitatea de putere este watul (1W). 1 W este puterea la care se efectuează 1 joule de lucru într-o secundă. Această unitate poartă numele inventatorului englez J. Watt, care a construit primul motor cu abur. Este curios că Watt însuși a folosit o unitate diferită de putere - cai putere, iar formula puterii în fizică în forma în care o cunoaștem astăzi a fost introdusă mai târziu. Măsurarea cailor putere este folosită și astăzi, de exemplu, când vorbim despre putere autoturism sau camion. Un cal putere este egal cu aproximativ 735,5 wați.

Aplicarea puterii în fizică

Puterea este cea mai importantă caracteristică orice motor. Diferitele motoare dezvoltă o putere complet diferită. Poate fi fie sutimi de kilowați, de exemplu, un motor electric de ras, fie milioane de kilowați, de exemplu, un motor de lansare. nava spatiala. Cu încărcare diferită motorul mașinii produce putere diferită pentru a continua mișcarea cu aceeași viteză. De exemplu, cu o creștere a masei încărcăturii, greutatea mașinii crește, respectiv, forța de frecare pe suprafața drumului crește, iar pentru a menține aceeași viteză ca și fără sarcină, motorul va trebui să facă mai multă muncă. În consecință, puterea generată de motor va crește. Motorul va consuma mai mult combustibil. Acest lucru este bine cunoscut tuturor șoferilor. Cu toate acestea, la viteză mare, inerția vehiculului în mișcare joacă, de asemenea, un rol semnificativ. vehicul, care este cu atât mai mare, cu atât este mai mare masa. Șoferii de camion cu experiență găsesc combinația optimă între viteză și consumul de benzină, astfel încât mașina să consume mai puțin combustibil.

Energie electrică- o mărime fizică care caracterizează viteza de transmitere sau conversie a energiei electrice.

YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ Lecția 363

✪ Putere activă, reactivă și aparentă. Ce este, pe exemplul unei analogii vizuale.

✪ Muncă și putere curent electric. Lucrări curente | Fizica Clasa 8 #19 | lectie informativa

✪ Care este diferența dintre TENSIUNE și CURENT

✪ Watt Joule și Cai putere

Subtitrări

Putere electrică instantanee

Puterea instantanee este produsul valorilor instantanee ale tensiunii și curentului în orice secțiune a circuitului electric.

putere DC

Deoarece valorile curentului și tensiunii sunt constante și egale cu valorile instantanee în orice moment, puterea poate fi calculată prin formula:

P = I ⋅ U (\displaystyle P=I\cdot U) .

Pentru un circuit liniar pasiv în care se respectă legea lui Ohm, putem scrie:

P = I 2 ⋅ R = U 2 R (\displaystyle P=I^(2)\cdot R=(\frac (U^(2))(R))), Unde R (\displaystyle R)- rezistență electrică .

Dacă circuitul conține o sursă EMF, atunci puterea electrică emisă sau absorbită pe acesta este egală cu:

P = I ⋅ E (\displaystyle P=I\cdot (\mathcal (E))), Unde E (\displaystyle (\mathcal (E)))- EMF.

Dacă curentul din interiorul EMF este opus gradientului de potențial (curge în interiorul EMF de la plus la minus), atunci puterea este absorbită de sursa EMF din rețea (de exemplu, când motorul electric funcționează sau bateria este încărcare), dacă este codirecțională (curge în interiorul EMF de la minus la plus), atunci este emisă de sursă în rețea (să zicem, când funcționează o baterie galvanică sau un generator). Luând în considerare rezistența internă a sursei EMF, puterea eliberată pe aceasta p = I 2 ⋅ r (\displaystyle p=I^(2)\cdot r) adaugat la ceea ce este absorbit sau scade din ceea ce este dat.

Alimentare AC

În circuitele de curent alternativ, formula pentru puterea de curent continuu poate fi utilizată doar pentru a calcula puterea instantanee, care variază foarte mult în timp și nu este foarte utilă direct pentru majoritatea calculelor practice simple. Calculul direct al valorii medii a puterii necesită integrare în timp. Pentru a calcula puterea în circuitele în care tensiunea și curentul se modifică periodic, putere medie poate fi calculat prin integrarea puterii instantanee pe o perioadă. La practică cea mai mare valoare are un calcul al puterii în circuite de tensiune și curent alternativ sinusoidal.

Pentru a conecta conceptele de putere totală, activă, reactivă și factor de putere, este convenabil să ne întoarcem la teoria numerelor complexe. Putem presupune că puterea din circuitul de curent alternativ este exprimată printr-un număr complex, astfel încât puterea activă este partea sa reală, puterea reactivă este partea sa imaginară, puterea aparentă este modulul și unghiul (defazarea) este argument. Pentru un astfel de model, toate relațiile scrise mai jos se dovedesc a fi valabile.

Putere activă

.

Puterea reactivă este o valoare care caracterizează sarcinile create în dispozitivele electrice de fluctuațiile de energie câmp electromagneticîntr-un circuit de curent alternativ sinusoidal, este egal cu produsul valorilor rms ale tensiunii U (\displaystyle U)și curent I (\displaystyle I)înmulțit cu sinusul unghiului de fază φ (\displaystyle \varphi )între ele: Q = U ⋅ I ⋅ sin ⁡ φ (\displaystyle Q=U\cdot I\cdot \sin \varphi )(dacă curentul rămâne în urma tensiunii, defazajul este considerat pozitiv, dacă este înainte, este negativ). Puterea reactivă este legată de puterea aparentă S (\displaystyle S)și putere activă P (\displaystyle P) raport: | Q | = S 2 - P 2 (\displaystyle |Q|=(\sqrt (S^(2)-P^(2)))).

Semnificația fizică a puterii reactive este energia pompată de la sursă către elementele reactive ale receptorului (inductanțe, condensatoare, înfășurări ale motorului), și apoi returnată de aceste elemente înapoi la sursă în timpul unei perioade de oscilație, aferentă acestei perioade.

Trebuie remarcat faptul că valoarea pentru valori φ (\displaystyle \varphi ) de la 0 la plus 90° este o valoare pozitivă. Valoare sin ⁡ φ (\displaystyle \sin \varphi ) pentru valori φ (\displaystyle \varphi ) 0 până la -90° este negativ. Conform formulei Q = U I sin ⁡ φ (\displaystyle Q=UI\sin \varphi ), puterea reactivă poate fi fie pozitivă (dacă sarcina este activ-inductivă) fie negativă (dacă sarcina este activ-capacitivă). Această împrejurare subliniază faptul că puterea reactivă nu este implicată în activitatea curentului electric. Când un dispozitiv are putere reactivă pozitivă, se obișnuiește să spunem că îl consumă, iar când are putere reactivă negativă, îl produce, dar aceasta este o convenție pură datorită faptului că majoritatea dispozitivelor consumatoare de energie (de exemplu, motoarele asincrone), precum și o sarcină pur activă conectată printr-un transformator, sunt activ-inductiv.

Generatoarele sincrone instalate în centralele electrice pot produce și consuma atât putere reactivă, în funcție de cantitatea de curent de excitație care curge în înfășurarea rotorului generatorului. Datorită acestei caracteristici a mașinilor electrice sincrone, nivelul specificat al tensiunii de rețea este reglat. Pentru a elimina suprasarcinile și pentru a crește factorul de putere instalații electrice puterea reactivă este compensată.

Utilizarea traductoarelor electrice moderne de măsurare pe tehnologia cu microprocesor face posibilă producerea mai multor estimare exactă cantitatea de energie returnată de la sarcina inductivă și capacitivă la sursa de tensiune alternativă.

Toata puterea

Unitatea de măsură a puterii electrice totale este volt-amperi (denumirea rusă: V A; internaţional: VA) .

Puterea aparentă - o valoare egală cu produsul valorilor efective ale curentului electric periodic I (\displaystyle I)în circuit şi tensiune U (\displaystyle U) pe clemele ei: S = U ⋅ I (\displaystyle S=U\cdot I); este legată de puterea activă și reactivă prin raportul: S = P 2 + Q 2 , (\displaystyle S=(\sqrt (P^(2)+Q^(2))),) Unde P (\displaystyle P)- putere activă, Q (\displaystyle Q)- putere reactivă (cu sarcină inductivă Q > 0 (\displaystyle Q>0), și cu capacitiv Q< 0 {\displaystyle Q<0} ).

Dependența vectorială dintre puterea aparentă, activă și reactivă este exprimată prin formula: S ⟶ = P ⟶ + Q ⟶ . (\displaystyle (\stackrel (\longrightarrow)(S))=(\stackrel (\longrightarrow)(P))+(\stackrel (\longrightarrow)(Q)).)Putere integrată

Puterea, similară cu impedanța, poate fi scrisă într-o formă complexă:

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) ^(*))),) Unde U ˙ (\displaystyle (\punct (U)))- stres complex, I ˙ (\displaystyle (\punct (I)))- curent complex, Z (\displaystyle \mathbb (Z) )- impedanță, * - operator de conjugare complexă .

Modul de alimentare integrat | S ˙ | (\displaystyle \left|(\punct (S))\right|) egal cu puterea maximă S (\displaystyle S). Parte reală R e (S ˙) (\displaystyle \mathrm (Re) ((\dot (S)))) egală cu puterea activă P (\displaystyle P), și imaginar Eu m (S ˙) (\displaystyle \mathrm (Im) ((\dot (S))))- putere reactiva Q (\displaystyle Q) cu semnul corect în funcţie de natura încărcăturii. Puterea unor aparate electrice

Tabelul prezintă valorile de putere ale unor consumatori de curent electric:

Aparat electric	Putere, W
bec de lanternă	1
router de rețea, hub	10…20
unitate de sistem PC	100…1700
bloc de sistem server	200…1500
monitor pentru PC CRT	15…200
monitor pentru pc lcd	2…40
lampă fluorescentă de uz casnic	5…30
lampă incandescentă de uz casnic	25…150
Frigider de uz casnic	15…700
Aspirator electric	100… 3000
fier de calcat	300…2 000
Mașină de spălat	350…2 000
plita electrica	1 000…2 000
Aparat de sudura de uz casnic	1 000…5 500
Motor de tramvai	45 000…50 000
motorul locomotivei	650 000
Motor de ridicare al minei	1 000 000...5 000 000
Motoare de laminoare	6 000 000…9 000 000

Cum se măsoară puterea?

Puterea este cantitatea de lucru pe unitatea de timp. acestea. măsurată în jouli pe secundă. În sistemul internațional de măsură, această unitate este de obicei numită Watt (Watt), prescurtat W. Ei bine, derivate din non-kW, mW etc.

Puterea motorului este încă măsurată de obicei în cai putere, deși tradițional puterea trebuie indicată în documentele oficiale

Puterea în fizică în sistemul SI de unități se măsoară în wați (W), după numele autorului Watt. Cea mai generală formulă pentru calcularea puterii N este: N \u003d A / t, unde A este munca efectuată (efectuată) și t este timpul în care a fost efectuată această muncă. Cu alte cuvinte, putem da o definiție a ceea ce este puterea de aici. Aceasta este munca efectuată pe unitatea de timp. Lucrul este exprimat în jouli (J), iar timpul în secunde (s). Formula specifică pentru calcularea puterii depinde de ce secțiune a fizicii este dată sarcina. De exemplu, puterea unui curent electric este calculată prin formula N \u003d UI, unde U este tensiunea (în volți V), I este curent (în amperi A).

Una dintre mărimile fizice se numește putere

La lecțiile de fizică, ei vorbesc constant despre asta, scriu în manuale

Watt- așa se măsoară puterea

Acest lucru trebuie reținut și învățat - aceste cunoștințe pot fi încă utile.

Ei bine, trebuie să fim de acord că puterea este diferită.

Puterea este măsurată în wați în sistemul SI (W). Este mai frecvent ca inginerii energetici să măsoare puterea în kilowați (kW) sau megawați (MW). Watt este joule/secundă. Adică puterea, cu alte cuvinte, este muncă sau energie pe unitatea de timp.

Puterea este o mărime fizică. Există diferite tipuri de putere - putere în mecanică, putere electrică.

În unitățile SI, unitatea de putere este un watt, egal cu un joule împărțit la o secundă.Există și o unitate de măsură - cai putere.

Unități de putere: 1 watt, 1 kilowatt, megawatt, 1 kilogram-forță-metru pe secundă, 1 erg, 1 cai putere.

Îmi dau seama doar după aparatele de uz casnic. Puterea, de exemplu, aparatele electrocasnice (uscătoare de păr, fier de călcat etc.) se măsoară în wați. Watt în rusă este notat cu W și măsoară puterea în Sistemul Internațional de Unități.

Dacă în acest caz ne referim la o mărime fizică care este în general egală cu raportul dintre munca efectuată pentru un anumit timp și chiar această perioadă de timp, atunci se măsoară în wați, desemnarea în sistemul internațional este Wquot ;, în rusă - Wquot ;. Apropo, unitatea de măsură poartă numele lui James Watt (Watt), care la un moment dat a inventat motorul cu abur.

Privind puterea a ceea ce. Puterea unui motor electric se măsoară în wați, kilowați.

Puterea motorului vehiculului este măsurată în cai putere.

Munca se măsoară în jouli și kilojuli.

Puterea este o mărime fizică. Și este egal cu munca care a fost făcută într-o anumită perioadă de timp. Ca rezultat, formula pentru determinarea puterii (în fizică este notă cu litera latină N) arată astfel:

• N = A/t

unde A este munca efectuată (unitatea de măsură pentru această muncă este Joule) și t este timpul în care a fost efectuată această muncă (măsurători de timp în secunde).

Deci Watt este Joule/Secund.

Puterea este diferită activă, reactivă, plină vorbesc despre electrică activă se măsoară în vars, reactivă în wați, și plină în kilovolt amperi, există și puterea motorului, se măsoară în cai putere.