Енергетичні характеристикирухи вводяться на основі поняття механічної роботи чи роботи сили. Роботою, що здійснюється постійною силою F, називається фізична величина, що дорівнює добутку модулів сили та переміщення, помноженому на косинус кута між векторами сили Fта переміщення S:
Робота є скалярною величиною. Вона може бути як позитивна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° робота, що здійснюється силою, дорівнює нулю. У системі СІ робота вимірюється у джоулях (Дж). Джоуль дорівнює роботі, що здійснюється силою в 1 ньютон на переміщенні 1 метр у напрямку дії сили.
Якщо ж сила змінюється з часом, то для знаходження роботи будують графік залежності сили від переміщення і знаходять площу фігури під графіком – це і є робота:
Прикладом сили, модуль якої залежить від координати (переміщення), може бути сила пружності пружини, що підкоряється закону Гука ( Fупр = kx).
Потужність
Робота сили, що здійснюється в одиницю часу, називається потужністю. Потужність P(іноді позначають буквою N) – фізична величина, що дорівнює відношенню роботи Aдо проміжку часу t, протягом якого здійснено цю роботу:
За цією формулою розраховується середня потужність , тобто. потужність узагальнено характеризує процес. Отже, роботу можна висловлювати і через потужність: A = Pt(якщо звичайно відома потужність та час виконання роботи). Одиниця потужності називається ват (Вт) або 1 джоуль за 1 секунду. Якщо рух рівномірний, то:
За цією формулою ми можемо розрахувати миттєву потужність(потужність в даний момент часу), якщо замість швидкості підставимо формулу значення миттєвої швидкості. Як дізнатися, яку потужність рахувати? Якщо в завданні питають потужність в момент часу або в якійсь точці простору, вважається миттєва. Якщо запитують про потужність за якийсь проміжок часу або ділянку шляху, то шукайте середню потужність.
ККД - коефіцієнт корисної дії , дорівнює відношенню корисної роботи до витраченої, або корисної потужності до витраченої:
Яка робота корисна, а яка витрачена визначається за умови конкретного завданняшляхом логічного міркування. Наприклад, якщо підйомний кран здійснює роботу з підйому вантажу на деяку висоту, то корисною буде робота з підняття вантажу (оскільки саме для неї створено кран), а витраченої – робота, виконана електродвигуном крана.
Отже, корисна і витрачена потужність немає суворого визначення, і є логічним міркуванням. У кожному завданні ми повинні визначити, що у цій задачі було метою виконання роботи (корисна робота або потужність), а що було механізмом або способом здійснення всієї роботи (витрачена потужність або робота).
У випадку ККД показує, як ефективно механізм перетворює один вид енергії на інший. Якщо потужність з часом змінюється, то роботу знаходять як площу фігури під графіком залежності потужності від часу:
Кінетична енергія
Фізична величина, що дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат його швидкості, називається кінетичною енергією тіла (енергією руху):
Тобто якщо автомобіль масою 2000 кг рухається зі швидкістю 10 м/с, то він має кінетичну енергію, що дорівнює Едо = 100 кДж і здатний здійснити роботу у 100 кДж. Ця енергія може перетворитися на теплову (при гальмуванні автомобіля нагрівається гума коліс, дорога та гальмівні диски) або може бути витрачена на деформацію автомобіля та тіла, з яким автомобіль зіткнувся (при аварії). При обчисленні кінетичної енергії немає значення куди рухається автомобіль, оскільки енергія, як і робота, величина скалярна.
Тіло має енергію, якщо здатне здійснити роботу.Наприклад, тіло, що рухається, володіє кінетичною енергією, тобто. енергією руху, і здатне виконувати роботу з деформації тіл або надання прискорення тілам, з якими відбудеться зіткнення.
Фізичний сенс кінетичної енергії: для того, щоб тіло, що спочиває, масою mпочало рухатися зі швидкістю vнеобхідно здійснити роботу, що дорівнює отриманому значенню кінетичної енергії. Якщо тіло масою mрухається зі швидкістю v, то для його зупинки необхідно здійснити роботу, що дорівнює його початковій кінетичній енергії. При гальмуванні кінетична енергія переважно (крім випадків зіткнення, коли енергія йде деформації) «забирається» силою тертя.
Теорема про кінетичну енергію: робота рівнодіючої сили дорівнює зміні кінетичної енергії тіла:
Теорема про кінетичну енергію справедлива й у випадку, коли тіло рухається під впливом сили, що змінюється, напрям якої не збігається з напрямом переміщення. Застосовувати цю теорему зручно у завданнях на розгін та гальмування тіла.
Потенційна енергія
Поряд із кінетичною енергією чи енергією руху у фізиці важливу роль відіграє поняття потенційної енергії або енергії взаємодії тіл.
Потенційна енергія визначається взаємним положенням тіл (наприклад, положенням тіла щодо Землі). Поняття потенційної енергії можна ввести тільки для сил, робота яких не залежить від траєкторії руху тіла і визначається лише початковим та кінцевим положеннями (так звані консервативні сили). Робота таких сил на замкнутій траєкторії дорівнює нулю. Таку властивість мають сила тяжкості і сила пружності. Для цих сил можна запровадити поняття потенційної енергії.
Потенційна енергія тіла у полі сили тяжіння Землірозраховується за формулою:
Фізичний зміст потенційної енергії тіла: потенційна енергія дорівнює роботі, яку здійснює сила тяжіння при опусканні тіла на нульовий рівень ( h- Відстань від центру тяжкості тіла до нульового рівня). Якщо тіло має потенційну енергію, значить воно здатне здійснити роботу при падінні цього тіла з висоти hдо нульового рівня. Робота сили тяжіння дорівнює зміні потенційної енергії тіла, взятій із протилежним знаком:
Часто в завданнях на енергію доводиться знаходити роботу з підняття (перевертання, доставлення з ями) тіла. У всіх цих випадках слід розглядати переміщення не самого тіла, а лише його центру тяжкості.
Потенційна енергія Ep залежить від вибору нульового рівня, тобто від початку координат осі OY. У кожному завданні нульовий рівень вибирається з міркувань зручності. Фізичний зміст має сама потенційна енергія, та її зміна при переміщенні тіла з одного становища до іншого. Ця зміна залежить від вибору нульового рівня.
Потенційна енергія розтягнутої пружинирозраховується за формулою:
де: k- Жорсткість пружини. Розтягнута (або стиснута) пружина здатна надати руху прикріплене до неї тіло, тобто повідомити це тіло кінетичну енергію. Отже, така пружина має запас енергії. Розтягування або стиск хтреба розраховувати від недеформованого стану тіла.
Потенційна енергія пружно деформованого тіла дорівнює роботі сили пружності при переході з цього стану в стан із нульовою деформацією. Якщо в початковому стані пружина вже була деформована, а її подовження дорівнювало x 1 тоді при переході в новий стан з подовженням x 2 сила пружності зробить роботу, рівну зміні потенційної енергії, взятому з протилежним знаком (оскільки сила пружності завжди спрямована проти деформації тіла):
Потенційна енергія за пружної деформації – це енергія взаємодії окремих частин тіла між собою силами пружності.
Робота сили тертя залежить від пройденого шляху (такий вид сил, чия робота залежить від траєкторії та пройденого шляху називається: дисипативні сили). Поняття потенційної енергії для сили тертя не можна вводити.
Коефіцієнт корисної дії
Коефіцієнт корисної дії (ККД)– характеристика ефективності системи (пристрою, машини) щодо перетворення чи передачі енергії. Він визначається ставленням корисно використаної енергії до сумарної кількості енергії, одержаної системою (формула вже наведена вище).
ККД можна розраховувати як через роботу, так і через потужність. Корисна та витрачена робота (потужність) завжди визначаються шляхом простих логічних міркувань.
У електричних двигунахККД – відношення механічної роботи, що здійснюється (корисна) до електричної енергії, що отримується від джерела. У теплових двигунах – відношення корисної механічної роботи до кількості теплоти, що витрачається. В електричних трансформаторах - відношення електромагнітної енергії, одержуваної в вторинній обмотцідо енергії, що споживається первинною обмоткою.
В силу своєї спільності поняття ККД дозволяє порівнювати та оцінювати з єдиної точки зору такі різні системи, як атомні реактори, електричні генераторита двигуни, теплоенергетичні установки, напівпровідникові прилади, біологічні об'єкти тощо.
Через неминучі втрати енергії на тертя, на нагрівання навколишніх тіл і т.п. ККД завжди менше одиниці.Відповідно до цього ККД виражається в частках енергії, що витрачається, тобто у вигляді правильного дробу або у відсотках, і є безрозмірною величиною. ККД характеризує як ефективно працює машина чи механізм. ККД теплових електростанцій досягає 35-40%, двигунів внутрішнього згорянняз наддувом та попереднім охолодженням – 40–50%, динамомашин та генераторів великої потужності – 95%, трансформаторів – 98%.
Завдання, в якому потрібно знайти ККД або він відомий, треба почати з логічного міркування – яка робота є корисною, а яка є витраченою.
Закон збереження механічної енергії
Повна механічна енергіяназивається сума кінетичної енергії (тобто енергії руху) та потенційної (тобто енергії взаємодії тіл силами тяжіння та пружності):
Якщо механічна енергія не перетворюється на інші форми, наприклад, у внутрішню (теплову) енергію, то сума кінетичної і потенційної енергії залишається незмінною. Якщо ж механічна енергія переходить у теплову, то зміна механічної енергії дорівнює роботі сили тертя або втрат енергії, або кількості тепла, що виділилося і так далі, тобто зміна повної механічної енергії дорівнює роботі зовнішніх сил:
Сума кінетичної та потенційної енергії тіл, що складають замкнуту систему (тобто таку в якій не діє зовнішніх сил, та їх робота відповідно дорівнює нулю) та взаємодіючих між собою силами тяжіння та силами пружності, залишається незмінною:
Це твердження висловлює закон збереження енергії (ЗСЕ) у механічних процесах. Він є наслідком законів Ньютона. Закон збереження механічної енергії виконується лише тоді, коли тіла у замкнутій системі взаємодіють між собою силами пружності та тяжіння. У всіх завданнях на закон збереження енергії завжди буде щонайменше два стани системи тіл. Закон свідчить, що сумарна енергія першого стану дорівнюватиме сумарної енергії другого стану.
Алгоритм вирішення завдань на закон збереження енергії:
- Знайти точки початкового та кінцевого положення тіла.
- Записати який або якими енергіями має тіло в даних точках.
- Прирівняти початкову та кінцеву енергію тіла.
- Додати інші необхідні рівняння з попередніх тем із фізики.
- Розв'язати отримане рівняння чи систему рівнянь математичними методами.
Важливо відзначити, що закон збереження механічної енергії дозволив отримати зв'язок між координатами та швидкостями тіла у двох різних точках траєкторії без аналізу закону руху тіла у всіх проміжних точках. Застосування закону збереження механічної енергії може значною мірою спростити вирішення багатьох завдань.
У реальних умовах практично завжди на тіла, що рухаються, поряд з силами тяжіння, силами пружності та іншими силами діють сили тертя або сили опору середовища. Робота сили тертя залежить від довжини шляху.
Якщо між тілами, що становлять замкнуту систему, діють сили тертя, то механічна енергія не зберігається. Частина механічної енергії перетворюється на внутрішню енергію тіл (нагрівання). Отже енергія загалом (тобто. як механічна) у разі зберігається.
За будь-яких фізичних взаємодій енергія не виникає і не зникає. Вона лише перетворюється з однієї форми на іншу. Цей експериментально встановлений факт висловлює фундаментальний закон природи. закон збереження та перетворення енергії.
Одним із наслідків закону збереження та перетворення енергії є твердження про неможливість створення «вічного двигуна» (perpetuum mobile) – машини, яка могла б невизначено довго виконувати роботу, не витрачаючи при цьому енергії.
Різні завдання на роботу
Якщо завдання потрібно знайти механічну роботу, то спочатку виберіть спосіб її знаходження:
- Роботу можна знайти за формулою: A = FS∙cos α . Знайдіть силу, яка здійснює роботу, і величину переміщення тіла під дією цієї сили у вибраній системі відліку. Зверніть увагу, що кут має бути вибраний між векторами сили та переміщення.
- Роботу зовнішньої сили можна знайти як різницю механічної енергії в кінцевій і початковій ситуаціях. Механічна енергія дорівнює сумі кінетичної та потенційної енергії тіла.
- Роботу з підйому тіла з постійною швидкістюможна знайти за формулою: A = mgh, де h- Висота, на яку піднімається центр тяжкості тіла.
- Роботу можна визначити як добуток потужності тимчасово, тобто. за формулою: A = Pt.
- Роботу можна знайти як площа фігури під графіком залежності сили від переміщення або потужності від часу.
Закон збереження енергії та динаміка обертального руху
Завдання цієї теми є досить складними математично, але при знанні підходу вирішуються за стандартним алгоритмом. У всіх завданнях Вам доведеться розглядати обертання тіла у вертикальній площині. Рішення зводитиметься до наступної послідовності дій:
- Треба визначити точку, що цікавить Вас (ту точку, в якій необхідно визначити швидкість тіла, силу натягу нитки, вага і так далі).
- Записати в цій точці другий закон Ньютона, враховуючи, що тіло обертається, тобто у нього є доцентрове прискорення.
- Записати закон збереження механічної енергії так, щоб у ньому була присутня швидкість тіла в тій найцікавішій точці, а також характеристики стану тіла в якомусь стані, про яке щось відомо.
- Залежно від умови виразити швидкість у квадраті з одного рівняння та підставити в інше.
- Провести решту необхідних математичних операцій для отримання остаточного результату.
При вирішенні завдань треба пам'ятати, що:
- Умова проходження верхньої точки при обертанні на нитці з мінімальною швидкістю – сила реакції опори Nв верхній точцідорівнює 0. Така сама умова виконується при проходженні верхньої точки мертвої петлі.
- При обертанні на стрижні умова проходження всього кола: мінімальна швидкість у верхній точці дорівнює 0.
- Умова відриву тіла від поверхні сфери – сила реакції опори у точці відриву дорівнює нулю.
Непружні зіткнення
Закон збереження механічної енергії та закон збереження імпульсу дозволяють знаходити рішення механічних завдань у тих випадках, коли невідомі чинні сили. Прикладом таких завдань є ударне взаємодія тіл.
Ударом (або зіткненням)прийнято називати короткочасну взаємодію тіл, внаслідок якої їх швидкості зазнають значних змін. Під час зіткнення тіл між ними діють короткочасні ударні сили, величина яких зазвичай невідома. Тому не можна розглядати ударну взаємодію безпосередньо за допомогою законів Ньютона. Застосування законів збереження енергії та імпульсу у багатьох випадках дозволяє виключити з розгляду сам процес зіткнення та отримати зв'язок між швидкостями тіл до та після зіткнення, минаючи всі проміжні значення цих величин.
З ударною взаємодією тіл нерідко доводиться мати справу у повсякденному житті, у техніці та у фізиці (особливо у фізиці атома і елементарних частинок). У механіці часто використовуються дві моделі ударної взаємодії. абсолютно пружний і абсолютно пружний удари.
Абсолютно непружним ударомназивають таку ударну взаємодію, при якій тіла з'єднуються (злипаються) один з одним і рухаються далі як одне тіло.
При абсолютно непружному ударі механічна енергія не зберігається. Вона частково чи повністю перетворюється на внутрішню енергію тіл (нагрівання). Для опису будь-яких ударів Вам потрібно записати і закон збереження імпульсу, і закон збереження механічної енергії з урахуванням теплоти, що виділяється (попередньо вкрай бажано зробити малюнок).
Абсолютно пружний удар
Абсолютно пружним ударомназивається зіткнення, у якому зберігається механічна енергія системи тел. У багатьох випадках зіткнення атомів, молекул та елементарних частинок підкоряються законам абсолютно пружного удару. При абсолютно пружному ударі поряд із законом збереження імпульсу виконується закон збереження механічної енергії. Простим прикладом абсолютно пружного зіткнення може бути центральний удар двох більярдних куль, одна з яких до зіткнення знаходилася у стані спокою.
Центральним ударомкуль називають зіткнення, при якому швидкості куль до і після удару спрямовані по лінії центрів. Таким чином, використовуючи закони збереження механічної енергії та імпульсу, можна визначити швидкості куль після зіткнення, якщо відомі їх швидкості до зіткнення. Центральний удар дуже рідко реалізується практично, особливо якщо йдеться про зіткнення атомів чи молекул. При нецентральному пружному зіткненні швидкості частинок (куль) до і після зіткнення не спрямовані по одній прямій.
Приватним випадком нецентрального пружного удару може служити зіткнення двох більярдних куль однакової маси, один з яких до зіткнення був нерухомий, а швидкість другого була спрямована не по лінії центрів куль. В цьому випадку вектори швидкостей куль після пружного зіткнення завжди спрямовані перпендикулярно один до одного.
Закони збереження. Складні завдання
Декілька тіл
У деяких завданнях на закон збереження енергії троси за допомогою яких переміщуються деякі об'єкти можуть мати масу (тобто не бути невагомими, як Ви вже могли звикнути). В цьому випадку роботу з переміщення таких тросів (а саме їх центрів тяжкості) також слід враховувати.
Якщо два тіла, з'єднані невагомим стрижнем, обертаються у вертикальній площині, то:
- вибирають нульовий рівень для розрахунку потенційної енергії, наприклад на рівні осі обертання або на рівні найнижчої точки знаходження одного з вантажів і обов'язково роблять креслення;
- записують закон збереження механічної енергії, в якому в лівій частині записують суму кінетичної та потенційної енергії обох тіл у початковій ситуації, а в правій частині записують суму кінетичної та потенційної енергії обох тіл у кінцевій ситуації;
- враховують, що кутові швидкості тіл однакові, тоді лінійні швидкостітіл пропорційні радіусам обертання;
- за необхідності записують другий закон Ньютона кожному за тіл окремо.
Розрив снаряду
У разі розриву снаряда виділяється енергія вибухових речовин. Щоб знайти цю енергію треба від суми механічних енергій осколків після вибуху відібрати механічну енергію снаряда до вибуху. Також будемо використовувати закон збереження імпульсу, записаний у вигляді теореми косінусів (векторний метод) або у вигляді проекцій на вибрані осі.
Зіткнення з тяжкою плитою
Нехай назустріч важкій плиті, що рухається зі швидкістю v, рухається легка кулька масою mзі швидкістю uн. Так як імпульс кульки набагато менше імпульсу плити, то після удару швидкість плити не зміниться, і вона продовжуватиме рух з тією ж швидкістю і в тому ж напрямку. В результаті пружного удару кулька відлетить від плити. Тут важливо зрозуміти, що не зміниться швидкість кульки щодо плити. У такому разі, для кінцевої швидкостікульки отримаємо:
Таким чином, швидкість кульки після удару збільшується на подвоєну швидкість стіни. Аналогічний міркування для випадку, коли до удару кулька і плита рухалися в одному напрямку, призводить до результату згідно з яким швидкість кульки зменшується на подвійну швидкість стіни:
Завдання про максимальні та мінімальні значення енергії куль, що стикаються
У завданнях такого типу головне зрозуміти, що потенційна енергія пружної деформації куль максимальна, якщо кінетична енергія їхнього руху мінімальна – це випливає із закону збереження механічної енергії. Сума кінетичних енергій куль мінімальна в той момент, коли швидкості куль будуть однакові за величиною та направлені в одному напрямку. У цей момент відносна швидкість куль дорівнює нулю, а деформація та пов'язана з нею потенційна енергія максимальна.
Успішне, старанне та відповідальне виконання цих трьох пунктів дозволить Вам показати на ЦТ відмінний результат, максимальний з того, на що Ви здатні.
Знайшли помилку?
Якщо Ви, як Вам здається, знайшли помилку у навчальних матеріалах, то напишіть, будь ласка, про неї на пошту. Написати про помилку можна також у соціальної мережі(). У листі вкажіть предмет (фізика чи математика), назву чи номер теми чи тесту, номер завдання, чи місце у тексті (сторінку) де на Вашу думку є помилка. Також опишіть у чому полягає ймовірна помилка. Ваш лист не залишиться непоміченим, помилка або буде виправлена, або Вам роз'яснять, чому це не помилка.
Потужність- фізична величина, що дорівнює відношенню виконаної роботи до певного проміжку часу.
Існує поняття середньої потужності за певний проміжок часу Δt. Середня потужність обчислюється за цією формулою: N = ΔA / Δt, Миттєва потужність за такою формулою: N = dA/dt. Ці формули мають досить узагальнений вигляд, оскільки поняття потужності є у кількох гілках фізики - механіці та електрофізиці. Хоча основні принципи розрахунку потужності залишаються приблизно такими, як і в загальній формулі.
Вимірюється потужність у ватах. Ватт - одиниця виміру потужності, що дорівнює джоулю, поділеному на секунду. Крім вата, існують інші одиниці вимірювання потужності: кінська сила, ерг в секунду, маса-сила-метр в секунду.
- Одна метрична кінська силадорівнює 735 Вт, англійська - 745 Вт.
- Ерг- дуже мала одиниця виміру, один ерг дорівнює десять в мінус сьомого ступеня ват.
- Один маса-сила-метр за секундудорівнює 9,81 Вт.
Вимірювальні прилади
В основному вимірювальні прилади для вимірювання потужності використовуються в електрофізиці, так як у механіці, знаючи певний набір параметрів (швидкість та силу), можна самостійно вирахувати потужність. Але таким же способом і в електрофізиці можна вираховувати потужність за параметрами, а насправді в повсякденному життіми не використовуємо вимірювальних приладів для фіксації механічної потужності. Оскільки найчастіше ці параметри певних механізмів і так позначають. Що стосується електроніки, основним приладом є ватметр, що використовується в побуті у пристрої звичайного електролічильника.
Ваттметри можна розділити на кілька видів за частотами:
- Низькочастотні
- Радіочастотні
- Оптичні
Ваттметри можуть бути як аналоговими, і цифровими. Низькочастотні (НЧ) мають у своєму складі дві котушки індуктивності, бувають як цифровими, так і аналоговими, застосовуються в промисловості та побуті у складі звичайних електролічильників. Ваттметри радіочастотні діляться на дві групи: потужності, що поглинається, і проходить. Різниця полягає у способі підключення ватметра в мережу, що проходять підключають паралельно мережі, що поглинаються в кінці мережі, як додаткове навантаження. Оптичні ватметри служать визначення потужності світлових потоків і лазерних променів. Застосовуються переважно на будь-яких виробництвах та в лабораторіях.
Потужність у механіці
Потужність у механіці безпосередньо залежить від сили та роботи, яку ця сила виконує. А робота є величиною, що характеризує силу, прикладену до будь-якого тіла, під дією якої тіло проходить певну відстань. Потужність вираховується за скалярним твором вектора швидкості на вектор сили: P = F * v = F * v * cos a
(сила, помножена на вектор швидкості та на кут між вектором сили та швидкості (косинус альфа)).
Також можна порахувати потужність обертального руху тіла. P = M * w= π * M * n / 30. Потужність дорівнює (М) моменту сили, помноженому на (w) кутову швидкість або пі (п), помноженому на момент сили (М) та (n) частоту обертання, поділених на 30.
Потужність у електрофізиці
У електрофізиці потужність характеризує швидкість передачі чи перетворення електроенергії. Розрізняють такі види потужності:
- Миттєва електрична потужність. Так як потужність - це робота, виконана за певний час, а заряд рухається певною ділянкою провідника, маємо формулу: P(a-b) = A / Δt. А-В характеризує ділянку, якою проходить заряд. А - робота заряду чи зарядів, Δt - час проходження зарядом чи зарядами ділянки (А-В). За цією ж формулою обчислюються інші значення потужності для різних ситуацій, коли потрібно виміряти миттєву потужність на відрізку провідника.
- Також можна порахувати потужність постійного потоку: P = I * U = I ^ 2 * R = U ^ 2 / R.
- Потужність змінного струмуне піддається обчисленню за формулою постійного струму. У змінному струмі виділяють три види потужності:
- Активна потужність(Р), яка дорівнює P = U * I * cos f . Де U та I діючі параметри струму, а f (фі) кут зсуву між фазами. Ця формуланаведено як приклад для однофазного синусоїдального струму.
- Реактивна потужність (Q) характеризує навантаження, створювані в пристроях коливаннями однофазного електричного синусоїдального змінного струму. Q = U * I * sin f . Одиниця виміру – вольт-ампер реактивний (вар).
- Повна потужність (S) дорівнює кореню квадратів активної та реактивної потужності. Вимірюється у вольт-амперах.
- Неактивна потужність - характеристика пасивної потужності присутня в ланцюгах із змінним синусоїдальним струмом. дорівнює квадратному кореню суми квадратів реактивної потужності і потужності гармонік. За відсутності потужності вищих гармонік дорівнює модулю реактивної потужності.
- Потужність змінного струмуне піддається обчисленню за формулою постійного струму. У змінному струмі виділяють три види потужності:
Потужність є фізичною величиною, що дорівнює, як правило, швидкістю зміни енергії цілої системи. Якщо говорити більш конкретно про те, чому дорівнює потужність, то можна сказати, що вона безпосередньо залежить від співвідношення виконаної за певний термін часу роботи та розміру цього проміжку часу. Існує поняття середньої та миттєвої потужності. Тобто, якщо йдеться про потужність системи у певному проміжку часу, то це – середня потужність. Якщо ж розглядається потужність на даний момент, то це миттєва потужність. Звідси отримуємо таку формулу:
N (потужність) = Е (енергія) / t (час)
Отже, інтеграл, отриманий з показників миттєвої потужності за окремий термін часу, дорівнює повному обсягу використаної протягом даного періоду часу енергії.
Як одиниця виміру даної величини прийнято використовувати ват. З огляду на попередню формулу можна сказати, що 1 Ватт = 1 Дж/1 с. Ще однією популярною одиницею для вимірювання величини потужності вважається кінська сила.
Що таке потужність у механіці?
Сила, що діє на тіло, що перебуває у русі, виконує роботу. У такому разі потужність визначається скалярним твором вектора сили та вектора швидкості, з якою система рухається в просторі. Тобто:
N = F * v = F * v * cos a
У цій формулі F - це сила, v - це швидкість, a - це кут зв'язуючий вектор швидкості та вектор сили.
Якщо йдеться про обертальний рухтіла, то доречна така формула:
N = M * w = (2П * М * n) / 60
У цій формулі M - це момент сили, w - це кутова швидкість, П - це число Пі, а n - кількість оборотів у встановлену одиницю часу (у хвилину).
Від чого залежить потужність електричної енергії?
Термін електричної потужностіхарактеризує швидкість зміни чи передачі електричної енергії. Вивчаючи мережу змінного струму, крім поняття "миттєва потужність", що відповідає традиційно фізичному визначенню, прийнято використовувати активну потужність. Активна потужність дорівнює середньому показнику миттєвої потужності за період часу, показнику, яким визначається реактивна потужність, що відповідає енергії, що переміщається між джерелом і споживачем без диссипації та повного значення потужності, яке визначається добутком активного значення струму та напруги, не враховуючи зсув фаз.