Електричний струм у будь-якій ділянці ланцюга виконує роботу ($A$). Розглянемо довільну ділянку ланцюга до кінців якого прикладено напругу $U$. У тому випадку, якщо сила струму на ділянці дорівнює $I$, то за проміжок часу $\Delta t$ по цій ділянці пройде заряд величини $\Delta q=I\Delta t$. Отже, робота електричного струмуна розглянутій ділянці дорівнюватиме:
Формула (1) виконується для довільної ділянки ланцюга, що містить будь-які навантаження, якщо сила струму постійна. За визначенням будь-яка потужність ($P$) - це величина, яка характеризує швидкість перетворення енергії або швидкість роботи:
Якщо використовувати окреме визначення роботи електричного поля(1), то отримаємо визначення електричної потужності:
Ватт - одиниця виміру електричної потужності у Міжнародній системі одиниць (СІ)
Виходячи із загального визначення потужності (1), так як робота вимірюється в джоулях, час у секундах, виходить $\left(\frac(Дж)(с)\right)$- одиниця виміру електричної потужності, як і будь-якої іншої потужності:
\[\left=\frac(Дж)(с).\]
Одиниця виміру потужності має власну назву: ват - одиниця виміру електричної потужності в тому числі. Позначається ват як Вт. Потужність електричного струму дорівнює 1 Вт, якщо за одну секунду він здійснює роботу, що дорівнює одному джоулю. Ватт - одиниця виміру електричної потужності у Міжнародній системі одиниць (СІ). Ватт не є основною одиницею виміру в системі СІ. Свою назву ват отримав на честь винахідника Дж. Ватта. Ватт можна виразити через комбінацію основних одиниць вимірювання системи СІ безпосередньо з визначення потужності (2):
\[\left=Н\cdot м\cdot \frac(1)(с)=\frac(кг\cdot м)(с^2)\cdot м\cdot \frac(1)(с)=кг\cdot \frac(м^2)(с^3).\]
З формули (3), випливає, що ват можна представити так само як:
\[\left=Вт=\left\left=А\cdot В,\]
де $ А $ - ампер; $В$ - вольт. Зазначимо, що формула (3) дає визначення вольту.
Для позначення десяткових дольних і кратних одиниць електричної потужності в системі СІ використовують стандартні приставки. Наприклад, кВт (кіловатт): 1кВт = 1000 Вт; МВт (мегават) 1 МВт$=(10)^6Вт$ і т.д.
Одиниці виміру електричної потужності в інших системах одиниць
У системі СГС (система основними одиницями у якій служать: сантиметр, грам і секунда) спеціальної назви одиниця виміру потужності немає. У цій системі:
\[\left=\frac(ерг)(с),\]
де $ерг$ - одиниця виміру енергії (роботи) у СГС.
Приклади завдань із розв'язанням
Приклад 1
Завдання.Електричну потужність у ланцюгу постійного струмуможна розрахувати, використовуючи формулу: $P=I^2R,$ де $R$ - опір ділянки ланцюга яким проходить струм сили $I$. Отримайте одиниці виміру електричної потужності з цієї формули.
Рішення.За умовою завдання як основа визначення одиниць вимірювання електричної потужності приймемо вираз:
Сила струму вимірюється в амперах (A) – це одна із семи основних одиниць системи СІ. Опір вимірюється в омах (Ом). Ом – є похідною одиницею системи СІ. Він виражається через основні одиниці як:
\[Ом=\frac(м^2кг)(c^3A^2).\]
Використовуємо задану формулу (1.1), маємо:
\[\left=\left=(\left)^2\left=A^2\cdot \frac(м^2кг)(c^3A^2)=\frac(м^2кг)(c^3)= Вт.]
Відповідь.При визначенні електричної потужності за допомогою виразу $P=I^2R$ отримуємо, що потужність системи СІ має одиницю вимірювання ват.
Приклад 2
Завдання.Дві лампочки мають потужності: $P_1=40$Вт та $P_2=100$Вт та Номінальна напруга$U_1=U_2=110\$. Їх з'єднують послідовно (рис.1) та підключають до джерела постійної напруги, Величина якого $ U = 220 \ В $.
Яку потужність споживатиме при такому з'єднанні кожна лампочка? Відповідь запишіть у декаватах (даВт).
Рішення.З рис.1 бачимо, що лампочки з'єднані послідовно, отже, сили струму у кожному їх однакові, на падіння напруги залежить від опору. Потужності, які споживають лампочки, знайдемо, застосовуючи формулу:
запишемо рівняння (2.1) для кожної лампочки:
\[(P")_1=I^2R_1;;\ \(P")_2=I^2R_2\left(2.2\right).\]
Опір ниток розжарювання ламп визначимо з номінальних параметрів:
Силу струму визначимо, використовуючи закон Ома для ділянки ланцюга, враховуючи, що лампи з'єднані послідовно:
Вирішуючи рівняння (2.1)- (2.3), отримуємо:
\[(P")_1=\frac(U^2U^2_1)(P_1(\frac(U^2_1)(P_1)+\frac(U^2_2)(P_2)));;(P")_2 =\frac(U^2U^2_2)(P_2(\frac(U^2_1)(P_1)+\frac(U^2_2)(P_2)))\ .\]
Проведемо обчислення, отримаємо:
\[(P")_1=\frac((220)^2\cdot (110)^2)(40\cdot \left(\frac((110)^2)(40)+\frac((110) ^2)(100)\right))=81,6\ \left(Вт\right);;\ (P")_2=\frac((220)^2\cdot (110)^2)(100\ cdot \left(\frac((110)^2)(40)+\frac((110)^2)(100)\right))=32,6\ \left(Вт\right).
Враховуючи співвідношення між даВт та Вт:
\[(\rm 81,6)(\rm \ )(\rm Вт)(\rm =8,16\ )(\rm даВт);;(\rm 32,6\ )(\rm Вт)(\ rm = 3,26 \ ) (\ rm даВт).
Відповідь.$((\rm P)(\rm "))_((\rm 1))(\rm =8,16\ )(\rm даВт)$; $((\rm P)(\rm ")) _((\rm 2))(\rm =3,26\ )(\rm даВт)$
Для того, щоб перетягнути 10 мішків картоплі з городу, розташованого за пару кілометрів від будинку, вам буде потрібно цілий день носитися з відром туди-назад. Якщо ви візьмете візок, розрахований на один мішок, то впораєтеся за дві-три години.
Ну а якщо закинути всі мішки в віз, запряжений конем, то через півгодини ваш урожай благополучно перекочує у ваш льох. В чому різниця? Різниця у швидкості виконання роботи.Швидкість здійснення механічної роботи характеризують фізичною величиною, що вивчається в курсі фізики сьомого класу Називається ця величина потужністю. Потужність показує, яка робота відбувається за одиницю часу. Тобто щоб знайти потужність, треба досконалу роботу розділити на витрачений час.
Формула розрахунку потужності
І в такому випадку, формула розрахунку потужності набуває наступного вигляду: потужність = робота / час, або
N=A/t,
де N – потужність,
A - робота,
t – час.
Одиницею потужності є ват (1 Вт). 1 Вт - це така потужність, при якій за 1 секунду відбувається робота в 1 джоуль. Одиниця ця названа на честь англійського винахідника Дж. Уатта, який збудував першу парову машину. Цікаво, що сам Уатт користувався іншою одиницею потужності. кінська сила, і формулу потужності у фізиці у тому вигляді, в якому ми її знаємо сьогодні, запровадили пізніше. Вимірювання потужності в кінських силах використовують і сьогодні, наприклад, коли говорять про потужність легкового автомобілячи вантажівки. Одна кінська сила дорівнює приблизно 735,5 Вт.
Застосування потужності у фізиці
Потужність є найважливішою характеристикою будь-якого двигуна. Різні двигуни розвивають абсолютно різну потужність. Це можуть бути як соті частки кіловату, наприклад, двигун електробритви, так і мільйони кіловат, наприклад двигун ракети-носія космічного корабля. При різному навантаженні двигун автомобіля виробляє різну потужність, щоб продовжувати рух із однаковою швидкістю. Наприклад, при збільшенні маси вантажу, вага машини збільшується, відповідно, зростає сила тертя об поверхню дороги, і для підтримки такої швидкості, як і без вантажу, двигун повинен буде здійснювати велику роботу. Відповідно, зросте потужність, що виробляється двигуном. Двигун споживатиме більше палива. Це добре відомо всім водіям. Однак, на великій швидкості свою неабияку роль відіграє інерція рухомого транспортного засобу, яка тим більша, чим більша його маса. Досвідчені водії вантажівок знаходять оптимальне поєднання швидкості зі споживаним бензином, щоб машина спалювала менше палива.
Довжина та відстань Маса Заходи об'єму сипучих продуктів та продуктів харчування Площа Об'єм та одиниці виміру в кулінарних рецептах Температура Тиск, механічна напруга, модуль Юнга Енергія та робота Потужність Сила Час Лінійна швидкістьПлоский кут Теплова ефективність та паливна економічність Числа Одиниці вимірювання кількості інформації Курси валют Розміри жіночого одягу та взуття Розміри чоловічого одягу та взуття Кутова швидкістьта частота обертання Прискорення Кутове прискоренняЩільність Питомий об'єм Момент інерції Момент сили Обертовий момент Питома теплота згоряння (за масою) Щільність енергії та питома теплота згоряння палива (за об'ємом) Різниця температур Коефіцієнт теплового розширення Термічний опір Питома теплопровідність Питома теплоємність Енергетична експозиція, потужність теплового витрата Масова витрата Молярна витрата Щільність потоку маси Молярна концентрація Масова концентрація в розчині Динамічна (абсолютна) в'язкість Кінематична в'язкість Поверхневий натяг Паропроникність Паропроникність, швидкість переносу пари Рівень звуку Чутливість мікрофонів Рівень звукового тиску (SPL) Яскравість хвилі Оптична сила в діоптріях та фокусна відстань Оптична сила в діоптріях та збільшення лінзи (×) Електричний зарядЛінійна щільність заряду Поверхнева щільність заряду Електричний струм Лінійна щільність струму Поверхнева щільність струму Напруженість електричного поля Електростатичний потенціал та напруга Електричний опір Питома електричний опірЕлектрична провідність Питома електрична провідність Електрична ємністьІндуктивність Американський калібр проводів Рівні в dBm (дБм або дБмВт), dBV (дБВ), ватах та ін. магнітного поляМагнітний потік Магнітна індукція Потужність поглиненої дози іонізуючого випромінювання Радіоактивність. Радіоактивний розпад Радіація. Експозиційна доза: Радіація. Поглинена доза Десяткові приставки Передача даних Типографіка та обробка зображень Одиниці вимірювання об'єму лісоматеріалів Обчислення молярної маси Періодична система хімічних елементівД. І. Менделєєва
Вихідна величина
Перетворена величина
ват ексаватт петаватт терават гігават мегават кіловат гектувати декават дециват сантиват милливат микроват зановит піковат фемтоватт аттоватт кінська сила кінська сила метрична кінська сила лошадіна дина сила (німецька) брит. термічна одиниця (між.) за годину брит. термічна одиниця (між.) за хвилину голить. термічна одиниця (між.) за секунду голить. термічна одиниця (термохім.) за годину брит. термічна одиниця (термохім.) за хвилину голить. термічна одиниця (термохім.) за секунду МBTU (міжнародна) за годину Тисяча BTU за годину МMBTU (міжнародна) за годину Мільйон BTU за годину тонна охолодження кілокалорія (між.) за годину кілокалорія (між.) за хвилину кілокалорія (між.) секунду кілокалорія (терм.) за годину кілокалорія (терм.) за хвилину кілокалорія (терм.) за секунду калорія (між.) за годину калорія (між.) за хвилину калорія (термін.) за секунду калорія (терм.) за годину калорія (терм.) за хвилину калорія (терм.) за секунду фут фунт-сила за годину фут-фунт-сила/хвилину фут-фунт-сила/секунду фунт-фут за годину фунт-фут за хвилину фунт-фут за секунду ерг в секунду кіловольт-ампер вольт-ампер ньютон-метр в секунду джоуль в секунду ексаджоуль в секунду петаджоуль в секунду тераджоуль в секунду гігаджоуль в секунду мегаджоуль в секунду кілоджоуль в секунду гектоджоуль в секунду декаджоуль в секунду оуль на секунду наноджоуль на секунду пікоджоуль на секунду фемтоджоуль на секунду аттоджоуль на секунду джоуль на годину джоуль на хвилину кілоджоуль на годину кілоджоуль на хвилину планківська потужність
Докладніше про потужність
Загальні відомості
У фізиці потужність - це ставлення до часу, протягом якого вона виконується. Механічна робота- це кількісна характеристика дії сили Fна тіло, внаслідок якого воно переміщається на відстань s. Потужність також можна визначити як швидкість передачі енергії. Іншими словами, потужність – показник працездатності машини. Вимірявши потужність, можна зрозуміти у якій кількості та з якою швидкістю виконується робота.
Одиниці потужності
Потужність вимірюють у джоулях на секунду, або ватах. Поряд із ватами використовуються також кінські сили. До винаходу парової машини потужність двигунів не вимірювали, і, відповідно, був загальноприйнятих одиниць потужності. Коли парову машину почали використовувати у шахтах, інженер та винахідник Джеймс Уатт зайнявся її удосконаленням. Для того щоб довести, що його вдосконалення зробили парову машину більш продуктивною, він порівняв її потужність з працездатністю коней, оскільки коні використовувалися людьми протягом довгих років, і багато хто міг легко уявити, скільки роботи може виконати коня за певну кількість часу. До того ж не у всіх шахтах застосовувалися парові машини. На тих, де їх використовували, Уатт порівнював потужність старої та нової моделей парової машини з потужністю одного коня, тобто з одного кінською силою. Уат визначив цю величину експериментально, спостерігаючи за роботою тяглових коней на млині. Згідно з його вимірами одна кінська сила – 746 ватів. Зараз вважається, що ця цифра перебільшена, і кінь не може довго працювати в такому режимі, але змінювати одиницю не стали. Потужність можна використовувати як показник продуктивності, оскільки зі збільшенням потужності збільшується кількість виконаної роботи за одиницю часу. Багато хто зрозумів, що зручно мати стандартизовану одиницю потужності, тому кінська сила стала дуже популярною. Її почали використовувати і для вимірювання потужності інших пристроїв, особливо транспорту. Незважаючи на те, що вати використовуються майже так само довго, як кінські сили, в автомобільній промисловості частіше застосовуються кінські сили, і багатьом покупцям зрозуміліше, коли саме в цих одиницях вказана потужність автомобільного двигуна.
Потужність побутових електроприладів
на побутових електроприладівзазвичай вказана потужність. Деякі світильники обмежують потужність лампочок, які можна використовувати, наприклад не більше 60 ватів. Це зроблено тому, що лампи вищої потужності виділяють багато тепла, і світильник з патроном можуть бути пошкоджені. Та й сама лампа за високої температури у світильнику прослужить недовго. В основному це проблема з лампами розжарювання. Світлодіодні, люмінесцентні та інші лампи зазвичай працюють з меншою потужністю при однаковій яскравості і якщо вони використовуються у світильниках, призначених для ламп розжарювання, проблем з потужністю не виникає.
Чим більше потужністьелектроприладу, тим вище споживання енергії та вартості використання приладу. Тому виробники постійно покращують електроприлади та лампи. Світловий потік ламп, що вимірюється в люменах, залежить від потужності, але також від виду ламп. Чим більше світловий потік лампи, тим яскравіше виглядає її світло. Для людей важлива саме висока яскравість, а не споживана ламою потужність, тому останнім часом альтернативи лампам розжарювання користуються все більшою популярністю. Нижче наведено приклади видів ламп, їх потужності та створюваний ними світловий потік.
Ви вагаєтесь у перекладі одиниці виміру з однієї мови на іншу? Колеги готові допомогти вам. Опублікуйте питання у TCTermsі протягом кількох хвилин ви отримаєте відповідь.
Ватт, джоуль за секунду (Вт, W) watt, joule per second.
Ватт - одиниця потужності міжнародної системи одиниць СІ.
Названа на честь Дж. Уатта, позначається вт або W. 1 Ватт - потужність, при якій за 1 секунду здійснюється робота, що дорівнює 1 джоулю. Ватт як одиниця електричної (активної) потужності дорівнює потужності електричного струму, що незмінюється силою 1 ампер при напрузі 1 вольт.
Зважаючи на невелику кількість розміру вата в техніці зазвичай застосовуються кратні одиниці: кіловат (1 кВт = 1000 вт) і мегават (1 МВт = 1000000 вт).
Кіловатт, кілоджоуль за секунду (кВт, KW) kilowatt.
1 Кіловатт дорівнює 1000 Вт. Докладніше у визначенні вата.
Зважаючи на невелику кількість розміру вата в техніці зазвичай застосовуються кратні одиниці: кіловат (1 кВт (KW) = 1000 вт) і мегават (1 МВт (MW) = 1000000 вт).
Ерг на секунду(ерг/c, erg/s) erg per second.
Назва Ерг походить від греесконо ergon робота.
Ерг в секунду - одиниця потужності в системі одиниць СГС.
1 Ерг на секунду дорівнює 10 -7 ват.
1 ват в дорівнює 10 7 ерг в секунду.
Кінська сила(Л. с).
Horsepower(HP, HP).
Застаріла позасистемна одиниця потужності: була введена у 18 столітті і продовжує застосовуватись у ряді галузей техніки, головним чином у автомобілебудуванні та тракторобудуванні. Позначається л. с., PS (Pferdestärke, німецька), CV (cheval-vapeur, французька), HP або hp (horsepower, англійська).
Величезна плутаниця з кінською силою в рунеті (та й у довідниках теж). Звичайний пошук в Яндексі видає всі можливі значення від 730 до 750 Вт на кінську силу.
У СРСР, Росії та деяких інших країнах 1 кінська сила (1 PS, 1 CV) = 75 кгс м/сек = 735,49875 ват (точно).
У США, Великій Британії та інших країнах 1 hp = 550 фут фунт/сек = 745,69987158227022 ват (точно).
Кілокалорія за годину(ккал/с, kcal/s) kilocalories per hour.
Від латинського calor тепло, позасистемна одиниця кількості теплоти.
1-а Світова конференція з властивостей води та пари (Лондон, 1929) запровадила міжнародну ккал, визначивши її як 1/861,1 міжнародних квт×год. На міжнародних конференціях за властивостями водяної пари (1954 і 1956) було прийнято рішення про перехід від калорії до нової одиниці - абсолютного джоуля, яка потім увійшла до Міжнародної системи одиниць. Між калорією та джоулем встановлені наступні співвідношення:
1 калорія = 4,1868 джоулів (точно); (застосовується у нашому калькуляторі)
20-градусна До. дорівнює 4,181 джоулів;
калорія, що широко застосовувалася в термохімії, дорівнює 4,1840 джоулів.
1 кілокалорія на годину дорівнює 4,1868 * 1000/3600 = 1,163 ват.
Калорія за секунду(кал/с, cal/s) - calories per second.
Спочатку К. була визначена як кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання 1 г води на 1 градус Цельсія. До кінця 19 століття ні ділянка температурного інтервалу, в якому проводиться нагрівання, ні умови не обумовлювалися. Тому застосовувалися різні калорії: 0, 15, 20, 25-градусна, середня, термохімічна та інші.
У СРСР з 1934 до 1957 р. застосовувалася 20-градусна кілокалорія, рівна (з точністю до 0,02%) кількості теплоти, необхідної для нагрівання 1 кг води від 19,5 до 20,5 градусів Цельсія.
Докладніше у кілокалорії на годину. 1 калорія за секунду дорівнює 4,1868 ват.
Британська теплова (термальна) одиниця за секунду(BTE/c, BTU/s) - British thermal unit per second.
1 британська теплова одиниця дорівнює 1055,05585257348 джоулів (точно), відповідно 1 БТЕ на секунду дорівнює 1055,05585257348 ват.
Кілограм-сила метр за секунду(кгс м/c або кг, kgf m/s), kilogram-force meter per second.
1 кгс м/c = 9,80665 ват (точно). Докладніше про кілограм-силу дивіться у розділі «сила».