Wattov zakon, kaj je, primeri, aplikacije

The Watt zakon Velja za električna vezja in vzpostavlja to električno moč Str ki ga dobavlja element vezja, je neposredno sorazmerna s proizvodom med napajalno napetostjo V vezja in intenzivnosti toka Yo ki kroži skozi njega.

Električna moč je zelo pomemben koncept, saj opozarja, kako hitro je element za preoblikovanje električne energije v kakšno drugo obliko energije. Matematično je dana definicija Wattovega zakona izražena na naslednji način:

P = v.Yo

Slika 1. Električna moč kaže na hitrost, s katero se pretvori električna energija. Vir: Pixabay

V sistemu mednarodnih enot (SI) se imenuje napajalna enota Watt In skrajšano je v čast Jamesa Watta (1736-1819), pionirskega škotskega inženirja industrijske revolucije. Ker je moč energija na enoto časa, je 1 W enak 1 joule/sekundo.

Vsi smo tako ali drugače seznanjeni s konceptom električne moči. Na primer, domače električne naprave skupne uporabe vedno prinašajo svojo moč, vključno z žarnicami, električnimi pogradi ali hladilniki.

[TOC]

WATT zakon in elementi vezja

Wattov zakon velja za elemente vezja z različnim vedenjem. Lahko je baterija, odpor ali drugo. Med konci elementa se vzpostavi potencialna razlika V_B - V_Do = V_Ab In tok kroži v smeri od A do B, kot je navedeno na naslednji sliki:

Slika 2. Element vezja, v katerem je bila vzpostavljena potencialna razlika. Vir: f. Zapata.

V zelo majhnem času Dt, Prenesite določeno količino obremenitve dq, tako da je delo opravljenega na njem:

dw = v.dq

Kje dq Je povezan s tokom kot:

dq = i.Dt

Tako:

Vam lahko služi: rdeči pritlikavec

dw = v. Yo.Dt

dw/dt = v. Yo

In ker je moč delo na enoto časa:

P = v.Yo

-DA V_Ab > 0, naboji, ki gredo skozi element, pridobijo potencialno energijo. Element dobavlja energijo iz vira. Lahko je baterija.

Slika 3. Napajanje, ki jo ponuja baterija. Vir: f. Zapata.

-DA V_Ab < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.

Slika 4. Odpornost preoblikuje energijo v toplotni obliki. Vir: f. Zapata.

Upoštevajte, da napajanje, ki ga dovaja vir, ni odvisna samo od napetosti, ampak tudi od toka. To je pomembno razložiti, zakaj so avtomobilske baterije tako velike, ob upoštevanju, da komaj dobavijo 12 V.

Kar se zgodi, je, da zaganjalni motor za kratek čas potrebuje visok tok, ki zagotavlja potrebno moč za zagon avtomobila.

Watt zakon in Ohmov zakon

Če je element vezja upor, je Wattov zakon in Ohmov zakon mogoče kombinirati. Slednje to ugotovi:

V = i. R

Da z zamenjavo v Wattovem zakonu vodi do:

P = v. I = (i.R.I = i².R

Prav tako je mogoče dobiti različico, ki temelji na napetosti in odpornosti:

P = v. (V/r) = v² / R

Možne kombinacije med štirimi magnitudami: moč P, tok I, napetost V in upornost r. Glede na podatke, ki jih ponuja težava, so izbrane najprimernejše formule.

Recimo, da v določeni težavi zahtevamo, da najdemo odpor, ki je v spodnji levi sobi črke.

Odvisno od velikosti, katerih vrednost je znana, so izbrane nekatere od treh povezanih enačb (v zeleni barvi (v zeleni barvi). Na primer predpostavimo, da se poznata V in Yo, tako:

Lahko vam služi: Pascal Princip: Zgodovina, aplikacije, primeri

R = v/ i

Če so znani Str in Yo, In se zahteva odpor, uporabljen:

R = p / i²

Končno, ko se poznata Str in V, Odpornost dobimo z:

R = p² /V

Slika 5. Formule prava Watt in Ohmov zakon. Vir: f. Zapata.

Prijave

Wattov zakon lahko uporabimo v električnih tokokrogih, da najdete električno napajanje, ki ga element oskrbuje ali porabi. Čebulice so dobri primeri uporabe Wattovega zakona.

Primer 1

Posebna žarnica za pridobitev več osvetlitve v enem ima dve volframovi filamenti, katerih upori so r_Do = 48 ohm in r_B = 144 ohm. Povezani so s tremi točkami, označeni kot 1, 2 in 3, kot je razvidno iz slike.

Napravo nadzorujejo stikala, da izberejo terminalne pare in jo tudi povežejo z 120 V omrežjem. Poiščite vse možne moči, ki jih je mogoče dobiti.

Slika 6. Shema za primer razrešen 1. Fontana. D. Figueroa. Fizika za znanost in inženiring.

Rešitev

- Ko se sponki 1 in 2 povežeta, le upor r_Do Je aktivirana. Ker je napetost, ki je 120 V in vrednost upora, se te vrednosti neposredno nadomestijo v enačbi:

P = v²/R = (120 V)²/48 ohm = 300 W

- Priključni sponki 2 in 3 se aktivira upor R_B, čigar moč je:

P = v²/R = (120 V)²/144 ohm = 100 W

- Terminala 1 in 3 omogočata, da se zaporedno povežejo upori. Enakovredna odpornost je:

R_Eq = R_Do + R_B = 48 OHM + 144 OHM = 192 OHM

Zato:

P = v²/R = (120 V)² /192 ohm = 75 W

- Končno je preostala možnost vzporedno povezati upor, kot je prikazano na diagramu D). Enakovredna odpornost v tem primeru je:

1/ r_Eq = (1/r_Do) + (1/r_B) = (1/48 ohm) + (1/144 ohm) = 1/36 ohm.

Zato je enakovredna odpornost R_Eq = 36 ohm. S to vrednostjo je moč:

Vam lahko služi: električne lastnosti materialov

P = v² / R = (120 V)² / 36 ohm = 400 W

Primer 2

Poleg WATT -a je še ena enota, ki se pogosto uporablja za moč, kilovat (ali kilovat), skrajšana kot KW. 1 kW je 1000 vatov.

Podjetja, ki oskrbujejo elektriko na račun domov glede na porabljeno energijo, ne na električno energijo. Enota, ki jo uporabljajo, je Kilowatt-Hora (KW-H), ki je kljub temu, da jemljejo ime Watt, energija za energijo.

1 kilovat-hora ali kw-h To je energija, dobavljena v 1 uri z močjo 1000 vatov, kar bi bilo v Joulesu enakovredno:

1 kW-h = 1000 W x 3600 s = 3.6 x 10 ⁶ J

a) Recimo, da dom za določen mesec porabi 750 kWh. Kakšen bo znesek računa za elektriko tega meseca? Sledi naslednji potrošniški načrt:

- Osnovna stopnja: 14 USD.00.

- Cena: 16 centov/kWh, dokler ne dosežete 100 kWh na mesec.

- Naslednjih 200 kWh na mesec ima vrednost 10 centov/kWh.

- In nad 300 kWh na mesec se zaračuna 6 centov/kWh.

b) Poiščite povprečne stroške električne energije.

Rešitev

- Stranka porabi 750 kW-H na mesec, zato presega stroške, navedene na vsaki stopnji. Za prvih 100 kWh je vrednost denarja: 100 kWh x 16 centov /kWh = 1600 centov = 16.00 $

- Naslednjih 200 kWh imajo stroške: 200 kWh x 10 centov /kWh = 2000 centov = 20.00 $.

- Nad temi 300 kW-H stranka porabi 450 kW-H več, za skupno 750 kW-H. Stroški v tem primeru so: 450 kWh x 6 centov /kWh = 2700 centov = 27.00 $.

- Končno se dodajo vsi pridobljeni zneski plus osnovna stopnja, da se pridobi cena prejema tega meseca:

Cena za plačilo = 14.00 $+ 16.00 $ +20.00 $+ 27.00 $ = $ 77.

Rešitev b

Povprečni stroški so: 77 $ / 750 kWh = 0.103 $ /kW-h = 10.3 centa /kWh.

Reference

1. Aleksander, c. 2006. Temelji električnega vezja. 3. mesto. Izdaja. McGraw Hill.
2. Berdahl, e. Uvod v elektroniko. Okreval od: ccrma.Stanford.Ed.
3. Boylestad, r. 2011. Uvod v analizo vezja. 13. Izdaja. Pearson.
4. Združenje električnega zagona. Kalkulator zakona Ohm's Law & Watt s primerom. Obnovi se od: elektrorebilnikov.org
5. Figueroa, d. (2005). Serija: Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 5. Elektrika. Uredil Douglas Figueroa (USB).