Русская Википедия:Мощность

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Другие значения Шаблон:Физическая величина 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)[1][2].

Смысл понятия на примерах

Электрическая лампочка мощностью 100 Вт для своей работы по освещению ежесекундно расходует 100 Дж энергии, за 1 час — 0,1 кВт·ч (360 000 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. Это эквивалентно энергии, получаемой от работы 60 тысяч автомобильных двигателей, работающих на режиме максимальной мощности из примера выше, и без учёта потерь на передачу и трансформацию электроэнергии позволяет обеспечить электроэнергией 60 миллионов 100-ваттных электрических ламп.

Используемые обозначения

Действующие международные стандарты серии ISO/IEC 80000 предписывают обозначать мощность символом Шаблон:Math (прописной буквой) как для формул механики, так и для формул электродинамики[3][4]. Этимология обозначения — либо от Шаблон:Lang-la, либо от Шаблон:Lang-en.

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

Основные формулы

Основное определение мощности:

<math>P = \frac{dE}{dt},</math>

где Шаблон:Math — мощность,

Шаблон:Math — энергия,
Шаблон:Math — время.

Определение среднего значения мощности за промежуток времени <math>\Delta t</math>:

<math>P = \frac{\Delta E}{\Delta t},</math>

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

<math>\int^{t_1}_{t_0}Pdt = E.</math>

Единицы измерения

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 внесистемную единицу эрг в секунду (эрг/с).

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 1,36Шаблон:E 1,34Шаблон:E
1 киловатт 103 1 10−3 102 1010 1,36 1,34
1 мегаватт 106 103 1 102Шаблон:E 1013 1,36Шаблон:E 1,34Шаблон:E
1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81Шаблон:E 9,81Шаблон:E 1 9,81Шаблон:E 1,33Шаблон:E 1,31Шаблон:E
1 эрг в секунду 10−7 10−10 10−13 1,02Шаблон:E 1 1,36Шаблон:E 1,34Шаблон:E
1 лошадиная сила (метрическая) 735,5 735,5Шаблон:E 735,5Шаблон:E 75 7,355Шаблон:E 1 0,9863
1 лошадиная сила (английская) 745,7 745,7Шаблон:E 745,7Шаблон:E 76,04 7,457Шаблон:E 1,014 1

Мощность в механике

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:

Шаблон:EF

где <math>\mathbf{F}</math> — вектор силы;

<math>\mathbf{v}</math> — вектор скорости;
<math>\alpha</math> — угол между вектором скорости и силы;
<math>F</math> — модуль вектора силы;
<math>v</math> — модуль вектора скорости.

Частный случай мощности при вращательном движении:

Шаблон:EF

где <math>\mathbf{M}</math> — момент силы (Н·м);

<math>\mathbf{\omega}</math> — угловая скорость (рад/с);
<math>n</math> — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин).

Электрическая мощность

Шаблон:Main

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

Мгновенная электрическая мощность <math>P(t)</math> участка электрической цепи:

<math>P(t) = I(t) \cdot U(t) \,</math>

где <math>I(t)</math> — мгновенный ток через участок цепи;

<math>U(t)</math> — мгновенное напряжение на этом участке.

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

<math>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(2\omega t).</math>
при <math>\varphi>0{:}</math>
<math>q(t)=\frac{1}{2} \cdot U_m \cdot I_m \cdot \sin\varphi \cdot \cos\Bigl(2\omega t+\frac{\pi}{2}\Bigr),</math>
при <math>\varphi<0{:}</math>
<math>q(t)=\frac{1}{2} \cdot U_m \cdot I_m \cdot \sin\varphi \cdot \cos\Bigl(2\omega t-\frac{\pi}{2}\Bigr).</math>
<math>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( 2\omega t- \varphi \Bigr),</math>

где <math>I_m</math> — амплитуда тока;

<math>U_m</math> — амплитуда напряжения;
<math>\varphi</math> — угол между начальным углом напряжения <math>\psi_u</math> и начальным углом силы тока <math>\psi_i</math> — <math>(\varphi=\psi_u-\psi_i){;}</math>
<math>\omega</math> — угловая скорость;
<math>t</math> — время.

Приборы для измерения электрической мощности и мощности излучения

Шаблон:Заготовка раздела

Файл:Wattmeter.jpg
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

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

<math>N_H = Q_H \cdot P_H,</math>

где <math>Q_H</math> — расход жидкости, м3/с;

<math>P_H</math> — 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

Файл:Мощность.webm
Видеоурок: мощность

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Ссылки

Шаблон:Rq

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Шаблон:Из
  2. ↑ Шаблон:Arf
  3. ↑ Шаблон:Cite web
  4. ↑ Шаблон:Arf
  5. ↑ Шаблон:Arf
  6. ↑ Шаблон:Cite web
  7. ↑ Шаблон:Cite web
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Мощность&oldid=10416429