Потужність: в чому вимірюється, як застосовується, формули розрахунку
Що таке сила і потужність? У чому вимірюється даний показник, які при цьому використовуються прилади, і як названі фізичні величини застосовуються на практиці, ми розглянемо далі в статті.
сила
У світі все тіла фізичної природи починають рух завдяки силі. При її впливі, з попутним або протилежним напрямком руху тіла, відбувається робота. Таким чином, на тіло впливає будь-яка сила.
Так, велосипед рушає з місця завдяки силі ніг людини, а на поїзд діє сила тяги електровоза. Подібна дія трапляється при будь-якому русі. Робота сили - це величина, в якій збільшується модуль сили, модуль переміщення точки її застосування і косинус кута між векторами цих показників. Формула в цьому випадку виглядає наступним чином:
A = F ·- s ·- cos (F, s)
Якщо кут між цими векторами не дорівнює нулю, то робота проводиться завжди. При цьому вона може мати як позитивний, так і негативне значення. На тіло не буде діяти сила при вугіллі, рівному 90 °.
Розглянемо для прикладу віз, яку тягне м`язова сила коня. Іншими словами, роботу виконує сила тяги в напрямку руху вози. А от сила тяжіння, спрямована вниз або перпендикулярно, роботи не робить (до речі, кінські сили - це те, в чому вимірюється потужність двигуна).
Робота сили є скалярною величиною і вимірюється в джоулях. Вона може бути:
- рівнодіюча (при впливі декількох сил);
- непостійній (тоді обчислення проводиться за інтегралом).
Відео: Розрахунок трансформатора харчування. Проста електроніка 21
потужність
У чому вимірюється ця величина? Для початку розберемо, що вона з себе представляє. Зрозуміло, що рух тіло починає за рахунок сили, що здійснює механічну роботу. Однак на практиці, крім цього, необхідно знати, як саме вона відбувається.
Робота може бути завершена в різні терміни. Наприклад, один і той же дію може зробити маленький моторчик або великий електричний двигун. Питання тільки в тому, за який час воно буде вироблено. Величина, що відповідає за таку задачу, - це потужність. У чому вимірюється вона, стає зрозумілим з визначення - це відношення роботи за конкретний час до його величини:
N = A / t.
Шляхом логічних дій приходимо до такої формули:
N = F ·- v,
тобто добуток векторів сили на швидкість руху - і є потужність. У чому вимірюється вона? за міжнародною системі СІ, одиницею виміру цієї величини є 1 Ватт.
Відео: Експериментальний стенд для вимірювання крутного моменту і потужності на валу. ч.1
Ватт і інші одиниці вимірювання потужності
Ватт означає потужність, де за одну секунду виробляється робота в один джоуль. Останню одиницю назвали так на честь англійця Дж.Уатта, який винайшов і спорудив першу парову машину. Але він при цьому використовував іншу величину - кінську силу, якась застосовується і до цього дня. Одна кінська сила приблизно дорівнює 735,5 Ватт.
Таким чином, крім Ватта, потужність вимірюють в метричній кінській силі. А при дуже малому значенні також використовують Ерг, рівний десяти в мінус сьомий ступеня Ватт. Можливо і вимір в одній одиниці маси / сили / метрів в секунду, що дорівнює 9,81 Ватт.
Потужність в двигуні
Названа величина є однією з найважливіших в будь-якому моторі, який буває самої різної потужності. Наприклад, електрична бритва має соті частки кіловата, а ракета космічного корабля налічує мільйони.
Для різної навантаження необхідна різна потужність для збереження певної швидкості. Наприклад, машина стане важче, якщо в неї помістити більше вантажу. тоді сила тертя про дорогу збільшиться. Тому, щоб підтримувати ту ж швидкість, що і в ненавантаженому стані, буде потрібно велика потужність. Відповідно, мотор буде з`їдати більше палива. Про цей факт відомо всім водіям.
Але при великій швидкості важлива і інерція машини, яка прямо пропорційна її масі. Бувалі водії, які знають про цей факт, знаходять при їзді найкраще поєднання палива і швидкості, щоб бензину йшло менше.
потужність струму
У чому вимірюється потужність струму? У тій же самій одиниці по системі СІ. Вона може бути виміряна прямим або непрямим методом.
Відео: Способи вирахувати потужність двигуна
Перший спосіб реалізується за допомогою ватметра, яке споживає істотну енергію і сильно навантажує джерело струму. З його допомогою вимірюється від десяти Ватт і більше. Непрямий метод використовують при необхідності виміряти малі значення. Приладами для цього служать амперметр і вольтметр, під`єднані до споживача. Формула в даному випадку буде мати такий вигляд:
P = U ·- I.
При відомому опорі навантаження, вимірюємо протікає через неї величину струму і знаходимо потужність так:
P = I2 Rн.
За формулою P = I2/ Rн також може бути вичесліть потужність струму.
Відео: Розрахунок резистора і його потужності для одного ...
У чому вимірюється вона в мережі трифазного струму, теж не секрет. Для цього застосовують уже знайомий прилад - ватметр. Причому вирішити задачу, ніж вимірюється електрична потужність, можна за допомогою одного, двох або навіть трьох приладів. Наприклад, для чьотирьох установки буде потрібно три пристрої. А для трехпроводной при несиметричного навантаження - два.
