Мощность это в физике определение: Мощность (физика) | это… Что такое Мощность (физика)?

Содержание

Мощность (физика) | это… Что такое Мощность (физика)?

Толкование

Мощность (физика)

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Эффективная мощность, мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно). Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э.

м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т. п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя.[1]

— средняя мощность
— мгновенная мощность

Так как работа является мерой изменения энергии, мощность можно определить также как скорость изменения энергии системы.

Содержание

  • 1 Единицы измерения
  • 2 Мощность в механике
  • 3 Электрическая мощность
  • 4 Приборы для измерения мощности
  • 5 Примечания
  • 6 См. также
  • 7 Ссылки

Единицы измерения

В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.

Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.

Соотношения между единицами мощности
Единицы Вт кВт МВт кгс·м/с эрг/с л. с.
1 ватт 1 10-3 10-6 0,102 107 1,36·10-3
1 киловатт 103 1 10-3 102 1010 1,36
1 мегаватт 106 103 1 102·103 1013 1,36·103
1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81·10
-3
9,81·10-6 1 9,81·107 1,33·10-2
1 эрг в секунду 10-7 10-10 10-13 1,02·10-8 1 1,36·10-10
1 лошадиная сила[2] 735,5 735,5·10-3 735,5·10-6 75 7,355·109 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:

F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.

Частный случай мощности при вращательном движении:

M — момент,  — угловая скорость,  — число пи, n — частота вращения (об/мин).

Электрическая мощность

Основная статья: Электрическая мощность

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

S=P+jQ

S — Полная мощность, ВА

P — Активная мощность, Вт

Q — Реактивная мощность, ВАр

Приборы для измерения мощности

  • Ваттметр
  • Варметр
  • Фазометр

Примечания

  1. Большая Советская энциклопедия
  2. «метрическая лошадиная сила»

См.

также
  • Энергия

Ссылки

  • Влияние формы электрического тока на его действие. Журнал «Радио», номер 6, 1999 г.

Wikimedia Foundation. 2010.

Нужно решить контрольную?

  • Мощности измеритель
  • Мощность производственная

Полезное


Мощность (физика) | это… Что такое Мощность (физика)?

Толкование

Мощность (физика)

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Эффективная мощность, мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно).

Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э. м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т. п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя.
[1]

— средняя мощность
— мгновенная мощность

Так как работа является мерой изменения энергии, мощность можно определить также как скорость изменения энергии системы.

Содержание

  • 1 Единицы измерения
  • 2 Мощность в механике
  • 3 Электрическая мощность
  • 4 Приборы для измерения мощности
  • 5 Примечания
  • 6 См. также
  • 7 Ссылки

Единицы измерения

В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.

Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.

Соотношения между единицами мощности
Единицы Вт кВт МВт кгс·м/с эрг/с л. с.
1 ватт 1 10-3 10-6 0,102 107 1,36·10-3
1 киловатт 103 1 10-3 102 1010 1,36
1 мегаватт 106 103 1 102·103 1013 1,36·103
1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81·10-3 9,81·10-6 1 9,81·107 1,33·10-2
1 эрг в секунду 10-7 10-10 10-13 1,02·10-8 1 1,36·10-10
1 лошадиная сила[2] 735,5 735,5·10-3 735,5·10-6 75
7,355·109
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:

F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.

Частный случай мощности при вращательном движении:

M — момент,  — угловая скорость,  — число пи, n — частота вращения (об/мин).

Электрическая мощность

Основная статья: Электрическая мощность

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

S=P+jQ

S — Полная мощность, ВА

P — Активная мощность, Вт

Q — Реактивная мощность, ВАр

Приборы для измерения мощности

  • Ваттметр
  • Варметр
  • Фазометр

Примечания

  1. Большая Советская энциклопедия
  2. «метрическая лошадиная сила»

См.

также
  • Энергия

Ссылки

  • Влияние формы электрического тока на его действие. Журнал «Радио», номер 6, 1999 г.

Wikimedia Foundation. 2010.

Нужно решить контрольную?

  • Мощности измеритель
  • Мощность производственная

Полезное


Что такое сила? – Определение, формула, единица измерения, решенные примеры и часто задаваемые вопросы

Мощность в физике определяется как скорость количества преобразованной или переданной энергии во времени. В системе СИ (или Международной системе единиц) Вт (Вт) является единицей мощности. Ватт равен одному джоулю в секунду. В более ранних исследованиях мощность иногда называли Activity . Мощность является скалярной величиной. Мощность всегда является функцией выполненной работы , поэтому, если человек работает с переменной скоростью в зависимости от времени суток, его мощность также будет меняться. Идея 9.0003 В этот момент на сцену выходит средняя мощность . Давайте изучим мощность, среднюю мощность, единицу измерения и формулу в этой статье.

 

Что такое сила?

Мощность — это физическая величина, которая является мерой скорости передачи энергии. Следовательно, его можно определить как скорость, с которой выполняется работа по отношению ко времени.

Следовательно, мощность — это количество энергии, потребляемой в секунду. Мощность также может быть определена как количество силы, необходимой для того, чтобы вызвать единицу смещения. Мощность скалярная величина и обозначается P .

Например, лампочка с более высокой мощностью или мощностью, например 100 Вт, излучает больше света, чем лампочка мощностью 10 Вт. Таким образом, это означает, что лампочка, потребляющая больше энергии, излучает больше энергии.

Формулы мощности 

Мощность определяется как скорость работы, совершаемой объектом во времени, тогда математически это может быть выражено формулой мощности следующим образом:

P = Вт ⁄ т

где0013

Вт — выполненная работа,

t — время, за которое выполнена работа, а

P — прирост или потеря мощности.

Следовательно, приведенное выше отношение мощности называется уравнением рабочего времени

Работа, совершаемая (Вт) объектом, может быть определена как произведение силы на перемещение объекта, тогда формула мощности в терминах сила определяется как-

Поскольку W = F × s 

, где

F — требуемая сила, а

с — смещение объекта.

Следовательно,

P = F × с ⁄ t

Поскольку скорость объекта v = с / t

Тогда

P = F × v 3 известна как уравнение силы-скорости

Единицы мощности
  • Единицей мощности в системе СИ является Ватт (Вт) , кратные которым: кВт, МВт, ГВт…
900 определяется когда тело совершает работу в один джоуль за одну секунду, это называется Мощность в один ватт .

1 ватт (Вт) = 1 джоуль (Дж) / 1 секунда (с) Мощность равна [ML 2 T 3 ]

Средняя мощность

Средняя мощность определяется как отношение чистой (общей) работы к общему количеству времени. Таким образом, средняя мощность определяется как

Средняя мощность = общая работа выполнена / общее время, взятое

или

P AV = ΔW / ΔT

, где

P AV — средняя мощность,

ΔW — это работа, которую работала, — это тотальная работа, которую работала. , а

ΔT — общее количество затраченного времени.

В случае, когда скорость работы, совершаемой телом, равномерна или постоянна, то средняя и мгновенная мощность становятся равными.

Механическая мощность

В механических системах сумма сил и движения называется мощностью. Мощность обычно является произведением силы, действующей на объект, на его скорость, или результатом крутящего момента, действующего на вал, умноженного на его угловую скорость.

Производная работы по времени — это еще один способ определения механической мощности. Следовательно, механическая мощность определяется выражением .

Механическая мощность = сила × скорость

или

P m = F × v

Электрическая мощность

, выраженная в виде скорости в единицу времени, известна как электроэнергия.

Математически электрическая мощность определяется как напряжение продукта и протекающий ток, определяемые как:

P = V × I

По закону Ома. V = I × R, поэтому:

P = I 2 × R

или

P = V 2 / R

Где,

P — электроэнергия,

I,

P — электроэнергия,

— протекающий ток,

Ом — сопротивление, а

В — напряжение.

Расчет мощности и потребления энергии

Мощность и потребление энергии измеряются по формуле. В соответствии с этим умножение количества единиц энергии, потребленных за период, в течение которого она была потреблена, дает ее потребление энергии.

Следовательно, формула потребления энергии или формула потребления мощности может быть сформулирована как:

E = P × (t/1000)

где

  • E — потребляемая энергия или потребляемая мощность
  • P — мощность, а
  • t — время, в течение которого потреблялась мощность или энергия.

Потребляемая энергия или потребляемая мощность обычно измеряется в джоулях или киловатт-часах (кВтч),

Решенные примеры на мощность

Пример 1. Мальчик толкает ящик массой 20 кг на расстояние 5 м за 10 секунд. Рассчитайте мощность, поступающую в коробку.

Решение:

Дано,

Масса ящика, m = 20 кг

Водоизмещение покрытое, d = 5 м

Масса ящика, t = 10 F, с 9001 = мг = 20 × 10 Н = 200 Н

Работа мальчика, Вт = F d = 200 Н × 5 Дж = 1000 Дж

Подводимая мощность, P = Вт ⁄ t = 1000 / (10 Дж/с) = 100 Дж/с

Следовательно, мощность, подводимая к коробке, равна 100 Дж/с .

Пример 2: Требуется насос, который поднимает 500 кг воды в минуту из скважины глубиной 8 м и выбрасывает ее со скоростью 25 м/с. Рассчитайте мощность насоса.

Решение:

Дано,

Масса воды, m = 500 кг

Покрываемая высота, h = 8 м

Скорость выброса воды, v = 25 м/с

Время подачи, t = 1 мин = 60 с 

Суммарная энергия преобразуется в работу, Вт = E = мг ч + (1/2) м v 2

= (500×10×8)+(500× 25×25)/2

= (40000+156250) Дж

= 196250 Дж

Отдаваемая мощность, P = Вт / т

= 196250 Дж / 60 Дж

= 3271 Вт 9001 насос 3271 Вт .

Пример 3: Лифт предназначен для подъема груза массой 500 кг через 5 этажей здания со средней высотой 3 м на каждом этаже за 5 секунд. Рассчитайте мощность лифта.

Решение:

Дано:

Масса груза, м = 500 кг

Полная пройденная высота, h = 5 × 3 м = 15 м доставляется лифтом, P = Вт ⁄ t = mgh ⁄ t

= (500 × 10 × 15) / 5 Вт

=15000 Вт

=1,5×10 4 Вт

Следовательно, мощность лифта равна 1,5×10 4 Вт .

Пример 4: Для перемещения тела по фрикционному полу с постоянной скоростью 5 м/с требуется сила 5 Н. Найдите мощность, создаваемую силой.

Решение:

Дано:

Скорость тела v = 5 м/с

Сила, необходимая для поддержания скорости, F = 5 Н = 25 Вт

Следовательно, мощность, создаваемая силой, равна 25 Вт.

Часто задаваемые вопросы о мощности

Вопрос 1: Может ли понятие мощности помочь нам описать движение объектов?

Ответ:

Проделанная работа и время связаны в уравнении мощности. Поскольку силы могут перемещать объекты, и мы знаем, что силы выполняют работу, мы можем предположить, что, понимая силу, мы можем понять, как тело движется во времени.

Вопрос 2: Что такое мощность в физике?

Ответ:

Мощность – это количество энергии, потребляемой в секунду. Мощность также может быть определена как количество силы, необходимой для того, чтобы вызвать единицу смещения.

Вопрос 3: Как найти Силу?

Ответ:

Мощность можно определить по формуле:

P = Вт ⁄ t

где

  • Вт — работа,
  • t — время, за которое выполняется работа, а
  • P — прирост или потеря мощности.

Вопрос 4: В чем разница между мощностью и энергией?

Ответ:

Энергия определяется как способность выполнять некоторую физическую работу, например, играть, прыгать и т. д. Однако мощность определяется как скорость передачи энергии или выполнения работы.

Вопрос 5. Что происходит с телом, над которым совершается работа?

Ответ:

Усилие на тело равно увеличению энергии тела, потому что работа доставляет энергию телу. Если приложенная сила, с другой стороны, противодействует движению объекта, работа считается отрицательной, предполагая, что энергия отбирается от объекта.

Похожие статьи

  • Электрическая цепь
  • Сопротивление 
  • Падение напряжения

Мощность · Физика

Сила · Физика
  • Расчет мощности путем расчета изменений энергии во времени.
  • Изучите энергопотребление и расчет стоимости потребляемой энергии.

Что такое сила?

Сила — это слово вызывает в воображении множество образов: профессиональный футболист, отталкивающий соперника мускулами, драгстер, мчащийся от линии старта, вулкан, выбрасывающий свою лаву в атмосферу, или взлетающая ракета, как в [ссылка] .

Общим для этих образов власти является быстрое выполнение работы, соответствующее научному определению мощности (размер P 12{P} {}

) как скорость выполнения работы.

Мощность

Мощность – это скорость выполнения работы.

P=Wt size 12{P= {{W} over {t} } } {}

Единицей мощности в СИ является ватт (W size 12{W} {}

), где 1 ватт равняется 1 Дж/сек (1 Вт=1 Дж/сек). размер 12{ \( 1″ Вт»=1″ Дж/с» \) «.» } {}

Поскольку работа — это передача энергии, мощность — это также скорость, с которой расходуется энергия. Например, лампочка мощностью 60 Вт расходует 60 Дж энергии в секунду. Большая сила означает большой объем работы или энергии, развиваемый за короткое время. Например, когда мощный автомобиль быстро разгоняется, он выполняет большой объем работы и потребляет большое количество топлива за короткое время.

Вычисление мощности из энергии

Расчет мощности для подъема по лестнице

Какова выходная мощность женщины массой 60,0 кг, которая преодолевает лестничный пролет высотой 3,00 м за 3,50 с, начиная с состояния покоя, но имея конечную скорость 2,00 м/с? (См. [ссылка].)

Стратегия и концепция

Работа, затрачиваемая на механическую энергию, равна W= KE + PE размер 12{W»= KE + PE»} {}

. В нижней части лестницы мы принимаем оба размера KE 12{«KE»} {}

и PEg

как изначально нулевые; таким образом, W=KEf+PEg=12mvf2+mgh size 12{W=»KE» rSub { size 8{f} } +»PE» rSub { size 8{g} } = {{ size 8{1} } over { размер 8{2} } } итал «mv» rSub { размер 8{f} rSup { размер 8{2} } } + итал «mgh»} {}

, где h размер 12{h} {}

— вертикальная высота лестницы. Поскольку все условия даны, мы можем вычислить размер W 12{W} {}

, а затем разделить его на время, чтобы получить мощность.

Решение

Подставив выражение для размера W 12{W} {}

в определение мощности, данное в предыдущем уравнении, P=W/t размер 12{P= {W} косая черта {t} } {}

дает

P=Wt=12mvf2+mght. size 12{P= {{W} over {t} } = { { { {1} over {2} } ital «mv» rSub { size 8{f} rSup { size 8{2} } } + ital «mgh «} над {t} } «. » } {}

Ввод известных значений дает

P=0,560,0 кг2,00 м/с2+60,0 кг9,80 м/с23,00 м3,50 с=120 Дж +1764 J3,50 с=538 W.alignl { stack { размер 12 {P = { {0 «.» 5 левый («60» «.» 0″ кг» правый ) левый (2 «. «. «00»» м/с» правый ) rSup {размер 8{2} } + левый («60» «.» 0″ кг» справа ) слева (9 «.» «80»» м/с» rSup { размер 8{2} } справа ) слева (3 «.» «00»» м» справа )} над {3 «.» «50»» с»} } } {} # » «= {{«120 Дж»+»1764 Дж»} более {3 «.» «50»» с»} } {} # » «=»538 Вт» {} } } {}

Обсуждение

Женщина совершает 1764 Дж работы, чтобы подняться по лестнице, по сравнению с только 120 Дж, чтобы увеличить свою кинетическую энергию; таким образом, большая часть ее выходной мощности требуется для набора высоты, а не для ускорения.

Впечатляет, что полезная мощность этой женщины чуть меньше 1 лошадиных сил (1 л.с.=746 Вт) размер 12{ \( 1″ л.с.»=»746″» Вт» \) } {}

! Люди могут генерировать больше лошадиных сил с помощью мышц ног за короткие промежутки времени, быстро превращая доступный уровень сахара и кислорода в кровь в производительность труда. (Лошадь может вырабатывать 1 л.с. в течение нескольких часов подряд.) Как только кислород истощается, выходная мощность снижается, и человек начинает быстро дышать, чтобы получить кислород для метаболизма большего количества пищи — это известно как аэробный этап упражнений. Если бы женщина поднималась по лестнице медленно, то ее выходная мощность была бы намного меньше, хотя количество проделанной работы было бы таким же.

Установление связей: домашнее исследование — Измерьте свою мощность

Определите свою собственную мощность, измерив время, которое требуется вам, чтобы подняться по лестнице. Мы будем игнорировать выигрыш в кинетической энергии, так как приведенный выше пример показал, что это была небольшая часть выигрыша в энергии. Не ожидайте, что ваша мощность будет больше, чем примерно 0,5 л.с.

Примеры мощности

Примеры силы ограничены только воображением, потому что видов столько же, сколько форм работы и энергии. (См. [ссылка] для некоторых примеров. ) Солнечный свет, достигающий поверхности Земли, несет максимальную мощность около 1,3 киловатта на квадратный метр (кВт/м2). размер 12{ \( «кВт/м» rSup { размер 8{2} } \) «.» } {}

Крошечная часть этого запаса остается на Земле в течение длительного времени. Наш уровень потребления ископаемых видов топлива намного превышает уровень их хранения, поэтому неизбежно, что они будут истощены. Сила подразумевает, что энергия передается, возможно, изменяя форму. Невозможно полностью превратить одну форму в другую, не потеряв часть ее в виде тепловой энергии. Например, лампа накаливания мощностью 60 Вт преобразует в свет только 5 Вт электроэнергии, а 55 Вт рассеивается в тепловую энергию. Кроме того, типичная электростанция преобразует только 35-40% своего топлива в электричество. Остаток становится огромным количеством тепловой энергии, которую необходимо рассеивать по мере теплопередачи так же быстро, как она создается. Угольная электростанция может производить 1000 мегаватт; 1 мегаватт (МВт) равен 106 Вт размер 12{«10″ rSup { размер 8{6} } » Вт»} {}

электроэнергии. Но электростанция потребляет химическую энергию в размере около 2500 МВт, создавая теплопередачу в окружающую среду в размере 1500 МВт. (См. [ссылка].)

Выходная мощность или потребление
Объект или явление Мощность в ваттах
Сверхновая (в пике) 5×1037 размер 12{5 раз «10» rSup { размер 8{«37»} } } {}
Галактика Млечный Путь 1037 размер 12{«10» rSup { размер 8{«37»} } } {}
Крабовидная туманность пульсар 1028 размер 12{«10» rSup { размер 8{«28»} } } {}
Солнце. раз «10» rSup { размер 8{«15»} } } {}
Молния 2×1012 размер 12{2 раза «10» rSup { размер 8{«12»} } } {}
Атомная энергетическая установка (общая электро- и теплопередача) 3×109 размер 12{3×10″ rSup {размер 8{9} } } {}
Авианосец (общая полезная и теплопередача) 108 размер 12{«10» rSup { размер 8{8} } } {}
Драгстер (общая полезная и теплопередача) 2×106 размер 12{2 x «10» rSup { размер 8{6 } } } {}
Автомобиль (общая полезная и теплопередача) 8×104 размер 12{8 умножить на «10» rSup { размер 8{4} } } {}
Футболист (общая полезность и теплопередача) 5×103 размер 12{5 раз «10» rSup { размер 8{3} } } {}
Сушилка для белья 4×103 размер 1 {4 x «10» rSup {размер 8{3} } } {}
Человек в состоянии покоя (теплообмен) 100 размер 12{«100»} {}
Типичная лампа накаливания ( общая полезная и теплоотдача) 60 размер 12{«60»} {}
Сердце человека в состоянии покоя (общая полезная и теплоотдача) 8 размер 12{8} {}
Электрические часы 3 размер 12{3} {}
Карманный калькулятор 10−3 размер 12{«10» 8-3 rSup } } } {}

Мощность и энергопотребление

Обычно нам приходится платить за энергию, которую мы используем. Интересно и легко оценить стоимость энергии для электроприбора, если известны его мощность и время использования. Чем выше уровень энергопотребления и чем дольше используется прибор, тем выше его стоимость. Норма энергопотребления P=W/t=E/t размер 12{P= {W} косая черта {t} = {E} косая черта {t} } {}

, где размер E 12 {E} {}

— энергия, поставляемая электроэнергетической компанией. Таким образом, энергия, потребляемая за время t размером 12{t} {}

это

E=Pt. размер 12 {E = итал. «Pt»} {}

В счетах за электроэнергию указывается потребленная энергия в единицах киловатт-часов (кВт⋅ч), размер 12{ \( «кВт» cdot h \) ,} {}

— произведение мощности в киловаттах и ​​времени в часах. Эта единица удобна тем, что типичным является потребление электроэнергии на уровне киловатт в течение нескольких часов.

Расчет стоимости энергии

Какова стоимость работы компьютера мощностью 0,200 кВт в течение 6,00 часов в день в течение 30,0 дней, если стоимость электроэнергии составляет 0,120 доллара США за кВт⋅ч размер 12{«кВт» cdot h} {}

?

Стратегия

Стоимость основана на потребляемой энергии; Таким образом, мы должны найти размер E 12{E} {}

из E=Pt size 12{E= ital «Pt»} {}

, а затем рассчитать стоимость. Поскольку электрическая энергия выражается в кВт⋅ч размера 12{«кВт» cdot h} {}

, в начале такой задачи удобно преобразовать единицы в кВт размером 12{«кВт»} {}

и час.

Решение

Потребляемая энергия в кВт⋅ч размер 12{«кВт» cdot h} {}

is

E=Pt=(0,200кВт)(6,00ч/д)(30,0д)=36,0 kW⋅h,alignl { stack { size 12{E= ital «Pt»= \( 0 «.» «200»» кВт» \) \( 6 «.» «00»» ч/д» \) \( «30» «.» 0″ d» \) } {} # size 12{» «=»36» «.» «0 кВт» cdot «h,»} {} } } {}

, а стоимость просто определяется как

cost=(36,0 кВт⋅ч)(0,120 долл. США за кВт⋅ч) = 4,32 долл. США в месяц. размер 12{«стоимость»= \(«36» «. 0″ кВт» cdot ч \) \($0 «.» «120»» за кВт» cdot ч \) =4$ «.» «32»» в месяц»} {}

Обсуждение

Стоимость использования компьютера в этом примере не является ни чрезмерной, ни незначительной. Понятно, что цена — это сочетание мощности и времени. Когда оба высоки, например, для кондиционера летом, стоимость высока.

Стремление экономить энергию становится все более убедительным в связи с ее постоянно растущей ценой. Вооружившись знанием того, что потребляемая энергия является произведением мощности и времени, вы можете самостоятельно оценить затраты и сделать необходимые суждения о том, где можно сэкономить энергию. Либо мощность, либо время должны быть уменьшены. Наиболее рентабельно ограничить использование мощных устройств, которые обычно работают в течение длительного периода времени, таких как водонагреватели и кондиционеры. Сюда не входят относительно мощные устройства, такие как тостеры, потому что они включаются всего на несколько минут в день. Это также не будет включать электрические часы, несмотря на то, что они используются 24 часа в сутки, потому что они являются очень маломощными устройствами. Иногда можно использовать устройства с большей эффективностью, то есть устройства, потребляющие меньше энергии для выполнения той же задачи. Одним из примеров является компактная люминесцентная лампа, которая производит в четыре раза больше света на ватт потребляемой мощности, чем ее родственница накаливания.

Современная цивилизация зависит от энергии, но текущие уровни потребления и производства энергии не являются устойчивыми. Вероятность связи между глобальным потеплением и использованием ископаемого топлива (с сопутствующим образованием двуокиси углерода) сделала сокращение использования энергии, а также переход на неископаемые виды топлива крайне важными. Несмотря на то, что энергия в изолированной системе является сохраняемой величиной, конечным результатом большинства преобразований энергии является передача отработанного тепла в окружающую среду, которое больше не используется для выполнения работы. Как мы более подробно обсудим в термодинамике, способность энергии производить полезную работу была «ухудшена» при преобразовании энергии.

Резюме раздела

  • Мощность – скорость выполнения работы или в форме уравнения для средней мощности P размер 12 {P} {}

    для работы

    Размер W 12{W} {}

    сделано за время

    т размер 12 {т} {}

    ,

    P=W/t размер 12{P= {W} косая черта {t} } {}

    .

  • Единицей мощности в системе СИ является ватт (Вт), где 1 Вт = 1 Дж/с размер 12{1″ Вт «=» 1 Дж/с»} {}

    .

  • Мощность многих устройств, таких как электродвигатели, также часто выражается в лошадиных силах (л.с.), где 1 л.с. = 746 Вт размер 12{1″ л.с. «=» 746 Вт»} {}

    .

Концептуальные вопросы

Мощность большинства электроприборов измеряется в ваттах. Зависит ли этот рейтинг от того, как долго прибор включен? (В выключенном состоянии это устройство с нулевой мощностью.) Объясните с точки зрения определения мощности.

Объясните с точки зрения определения мощности, почему потребление энергии иногда указывается в киловатт-часах, а не в джоулях. Какова связь между этими двумя энергетическими единицами?

Искра статического электричества, которую можно получить от дверной ручки в холодный сухой день, может иметь мощность в несколько сотен ватт. Объясните, почему вы не ранены такой искрой.

Задачи и упражнения

Пульсар

Крабовидная туманность (см. [ссылка]) является остатком сверхновой, вспыхнувшей в 1054 году нашей эры. Используя данные [ссылка], рассчитайте примерный коэффициент, на который снизилась выходная мощность этого астрономического объекта с момента его взрыва.

2×10−10 размер 12{2 умножить на «10» rSup { размер 8{-«10»} } } {}

Предположим, что звезда в 1000 раз ярче нашего Солнца (то есть излучающая в 1000 раз больше энергии) внезапно становится сверхновой. Используя данные из [ссылка]: (а) Во сколько раз увеличивается его выходная мощность? (б) Во сколько раз ярче всей нашей галактики Млечный Путь сверхновая? (c) На основе ваших ответов обсудите, можно ли наблюдать сверхновые звезды в далеких галактиках. Обратите внимание, что существует порядка 1011 размеров 12{«10» rSup {размер 8{«11»} } } {}

наблюдаемых галактик, средняя яркость которых несколько меньше нашей собственной галактики.

Человек в хорошей физической форме может выдавать 100 Вт полезной мощности в течение нескольких часов подряд, возможно, крутя педали механизма, приводящего в действие электрогенератор. Пренебрегая любыми проблемами эффективности генератора и практическими соображениями, такими как время отдыха: (a) Сколько людей потребуется, чтобы запустить электрическую сушилку для белья мощностью 4,00 кВт? б) Сколько человек потребуется, чтобы заменить крупную электростанцию ​​мощностью 800 МВт?

(а) 40

(б) 8 миллионов

Какова стоимость эксплуатации электрических часов мощностью 3,00 Вт в течение года, если стоимость электроэнергии составляет 0,0900 долл. США за кВт⋅ч размера 12{«кВт» cdot h} {}

?

Большой бытовой кондиционер может потреблять 15,0 кВт электроэнергии. Какова стоимость эксплуатации этого кондиционера 3,00 ч в день в течение 30,0 сут, если стоимость электроэнергии составляет 0,110 долл. США за кВт⋅ч размера 12{«кВт» cdot h} {}

?

149 $

(a) Какова средняя потребляемая мощность в ваттах для прибора, который потребляет 5,00 кВт⋅ч размера 12{5 «.» «00 кВт» cdot h} {}

энергии в день? б) Сколько джоулей энергии потребляет этот прибор в год?

(a) Какова средняя полезная выходная мощность человека, который делает 6,00×106 Дж размера 12{6 «. » «00» умножить на «10» rSup {размер 8{6} } «J»} {}

полезной работы за 8.00 ч? б) За какое время при такой скорости этот человек поднимет 2000 кг кирпичей на высоту 1,50 м? (Работу, затраченную на подъем его тела, можно опустить, так как здесь она не считается полезным выходом.)

(a) 208 W

(б) 141 с

Драгстер массой 500 кг разгоняется из состояния покоя до конечной скорости 110 м/с на расстоянии 400 м (около четверти мили) и сталкивается со средней силой трения 1200 Н. Какова его средняя выходная мощность в ваттах и ​​лошадиных силах, если это занимает 7,30 с?

(a) За какое время автомобиль массой 850 кг с полезной выходной мощностью 40,0 л.с. (1 л.с. = 746 Вт) достигнет скорости 15,0 м/с без учета трения? б) Сколько времени займет это ускорение, если при этом автомобиль поднимется на холм высотой 3,00 м?

(а) 3,20 с

(б) 4,04 с

а) Найдите полезную мощность двигателя лифта, который поднимает груз массой 2500 кг на высоту 35,0 м за 12,0 с, если он также увеличивает скорость из состояния покоя до 4,00 м/с. Обратите внимание, что общая масса уравновешенной системы составляет 10 000 кг, так что в высоту поднимается только 2 500 кг, но ускоряются полные 10 000 кг. (b) Сколько это стоит, если электричество стоит 0,0900 долларов США за кВт⋅ч размера 12{«кВт» cdot h} {}

?

(a) Каково доступное содержание энергии в джоулях батареи, которая питает электрические часы мощностью 2,00 Вт в течение 18 месяцев? (б) Как долго может работать батарея, которая может питать 8,00×104 Дж размера 12{8 «.» «00» умножить на «10» rSup {размер 8{4} } «J»} {}

запустить карманный калькулятор, потребляющий энергию со скоростью 1,00×10-3 Вт размером 12{1 «.» «00» умножить на «10» rSup {размер 8{-3} } «W»} {}

?

(а) 9,46×107 Дж размер 12{9 «.» «46» умножить на «10» rSup {размер 8{7} } «J»} {}

(b) 2,54 y размер 12{2 «.» «54» умножить на «10» rSup {размер 8{7} } «J»} {}

(a) Сколько времени потребуется для 1,50×105 размера 12{1 «.» «50» умножить на «10» rSup {размер 8{5} } } {}

Самолет массой

кг с двигателями мощностью 100 МВт для достижения скорости 250 м/с и высоты 12,0 км при сопротивлении воздуха незначительный? (b) Если на самом деле требуется 900 с, какая мощность? в) Какова средняя сила сопротивления воздуха при этой мощности, если самолету потребуется 1200 с? (Подсказка: вы должны найти расстояние, которое самолет проходит за 1200 с при постоянном ускорении. )

Рассчитайте выходную мощность, необходимую для того, чтобы автомобиль массой 950 кг поднялся по склону 2,00º

с постоянной скоростью 30,0 м/с, столкнувшись с сопротивлением ветра и трением в сумме 600 Н. Подробно покажите, как вы следуете шагам, описанным в разделе «Стратегии решения проблем». для энергии.

Идентификация известных: m=950 кг размер 12{m=»950″`»кг»} {}

, угол наклона θ=2,00º

, v=3,00 м/с

, f=600 N размер 12{f=»600″` N} {}

Идентификация неизвестных: мощность P размера 12{P} {}

автомобиля, сила F размера 12{F} {}

того, что автомобиль касается дороги

Решите для неизвестных:

P= Wt=Fdt=Fdt=Fv, размер 12{P= {{W} над {t} } = {{ ital «Fd»} над {t} } =F слева ({{d} над {t} } справа) = ital «Fv»,} {}

, где размер F 12{F} {}

параллелен наклону и должен противодействовать силам сопротивления и силе тяжести:

F=f+w=600 N+mgsinθ size 12{F=f+w=»600 N»+ ital «mg»»sin»θ} {}

Подставьте это в выражение для мощности и решите:

P=f+mgsinθv=600 N+950 кг9,80 м/с2sin 2º(30,0 м/с)=2,77×104Walignl {stack { размер 12{P= слева (f+ ital «mg»»sin»θ справа)v } {} # размер 12{ {}= левый [«600 Н»+ левый («950 кг» правый) левый (9 «. » «80 м/с» rSup { размер 8{2} } правый )»sin2″ ° справа ] \( «30» «.» «0 м/с» \) } {} # =2 «.» «77» умножить на «10» rSup { размер 8{4} } `W {} } } {}

Около 28 кВт (или около 37 л.с.) достаточно для автомобиля, чтобы подняться на пологий подъем.

(a) Рассчитайте мощность на квадратный метр, достигающую верхних слоев атмосферы Земли от Солнца. (Возьмем выходную мощность Солнца равной 4,00×1026 Вт.)

(b) Часть этого количества поглощается и отражается атмосферой, так что максимум 1,30 кВт/м2

достигает поверхности Земли. Рассчитайте площадь в км2

коллекторов солнечной энергии, необходимой для замены электростанции, вырабатывающей 750 МВт, если коллекторы преобразуют в электричество в среднем 2,00% максимальной мощности. (Эта низкая эффективность преобразования обусловлена ​​самими устройствами, а также тем фактом, что солнце находится прямо над головой лишь ненадолго.) При тех же предположениях какая площадь потребуется для удовлетворения потребностей США в энергии (1,05 × 1020 Дж)? size 12{ \( 1 «. » «05» умножить на «10» rSup { size 8{«20»} } «J» \) ?} {}

Энергетические потребности Австралии (5,4×1018 Дж)? size 12{ \( 5 «.» 4 x «10» rSup { size 8{«18″} } » J» \) ?} {}

Энергетические потребности Китая (6,3×1019 Дж)? size 12{ \( 6 «.» 3 раза «10» rSup { size 8{«19»} } «J» \) ?} {}

(Эти значения энергопотребления относятся к 2006 г.)

Глоссарий

мощность
скорость выполнения работы
Вт
(Вт) Единица мощности в системе СИ, с 1 Вт = 1 Дж/с
лошадиных сил
старая единица мощности, не относящаяся к системе СИ, с 1 л.с. = 746 Вт
киловатт-час
(кВт⋅ч) размер 12{ \( «кВт» cdot h \) } {}

единица, используемая в основном для электроэнергии, поставляемой электроэнергетическими компаниями



Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *