Võimsus on skalaarne füüsikaline suurus, mõõdetuna vatti (W). Seda saab määratleda kui töö lõpetamise määr iga sekund või elektritarbimisena sekundis. Rahvusvahelise ühikute süsteemi (SI) võimsusühik vatt on võrdne 1 džauliga sekundis.
Vaadake ka:Mis on mehaaniline töö?
Võimsuse ja saagikuse kokkuvõte
võim on määraastalvariatsioon süsteemi poolt teatud aja jooksul tarnitud või loobutud energiahulk.
Võimsuse ühik rahvusvahelises ühikute süsteemis (SI) on vatt: 1 vatt võrdub 1 džouliga sekundis.
Kui üks masin suudab lühema aja jooksul teha sama tööd, mis teine, siis peetakse selle võimsust teise masina võimsuseks suuremaks.
Süsteemi efektiivsuse annab kasuliku võimsuse ja koguvõimsuse suhe.
Nimetatakse võimsust, mis pole süsteemile kasulik potentsihajutatud.
Mis on jõud füüsikas?
võim on füüsikaline suurus, mida kasutatakse summa arvutamiseks energia antud või tarbitud ajaühiku kohta. Teisisõnu on see määr variatsioon energia sõltuvus ajast. Võimsus on kasulik selleks, et mõõta, kui kiiresti energiavorm muundatakse a abil töö.
| Me ütleme, et masin on võimsam kui teised masinad, kui ta suudab sama teha ülesande täitmine lühema aja jooksul või isegi suurema arvu ülesannete täitmine sama intervalliga aeg. |
määratlus potentsikeskmine annab teostatud töö aja variatsiooni funktsioonina:
Alapealkiri:
P - keskmine võimsus (W)
τ - töö (J)
t - ajaintervall (id)
SI poolt vastuvõetud võimsuse mõõtühik on vatt (W), ühik võrdub jouleperteine (J / s). Ühtsus vatt võeti alates 1882. aastast omamoodi kummardusena välja töötatud teostele JamesWatt, mis olid aurumasinate arendamisel äärmiselt asjakohased.
Füüsikas on töö see energiavormi transformatsiooni mõõt muudes energiavormides läbi rakendusaastalükstugevus. Seega võib võimu määratlus olla seotud mis tahes energiavorm, näiteks: energia mehaanika, energia potentsiaalelektriline ja energia soojus.
Võimsuse arvutamine
Jõudu rakendades saame määrata realiseeritud jõu F mis tõrjub välja masskeha m eemal d. Vaata:
Eespool kirjeldatud olukorras saame keskmise võimsuse määratlemisega arvutada liikumise võimsuse:
Selleks peame meeles pidama, et töötäidetud jõu F abil saab arvutada järgmise valemi abil:
Alapealkiri:
F - rakendatud jõud (N)
d - läbitud vahemaa (m)
θ - nurk F ja d vahel (º)
Kombineerides kaks eelmist võrrandit üheks, on meil järgmine vorm võrrandiga võimsuse arvutamiseks energiamis tahes:
Juhtudel, kus rakendatav jõud on paralleelne keha läbitud vahemaaga, on nurga koosinus θ saab maksimaalse väärtuse (cos 0º = 1). Seetõttu saab keskmise võimsuse arvutada järgmise seose põhjal:
Alapealkiri:
v - keha kiirus (m / s)
Vastavalt ülaltoodud arvutusele on võimalik arvutada võimsus, millega kehas olev energia muundub. See on võimalik, kui teame saadud jõu moodulit, mis tuleks korrutada kiiruskeskmine keha läbis kauguskursuse d. Siiski on vaja meeles pidada, et eespool esitatud määratlus kehtib ainult F konstantsete väärtuste korral.
Vaadake ka: Harjutused mehaanilise jõu ja jõudluse kohta
→ Kohene toide
võimkohene on protsessis väga väikese (lõpmata väikese) ajavahemiku jooksul tehtud töö hulga mõõt. Seetõttu võime öelda, et hetkeline võimsus on koguse muutumise kiirus töö ajavahemiku jooksul, mis kipub nulli.
Alapealkiri:
Ptung – hetkeline võimsus (W)
Δτ - lõpmatu väike töö (J)
Δt - lõpmatu väike ajaintervall (id)
Hetkevõimsust kasutatakse töö tegemise kiiruse arvutamiseks igal hetkel, mitte pika protsessi ajal. Seega, mida lühemad on ajaintervallid Δt, seda täpsemad on mõõtmised potentsihetkeline.
mehaaniline võimsus
võimmehaanika on määratletud kui energiaga seotud energiavormide muutuse kiirus riikaastalliikumine keha. Saame arvutada liikuva keha mehaanilise jõu läbi teie kineetilise energia variatsioonid ja teie oma potentsiaalne energia (näiteks gravitatsiooniline või elastne). Mehaanilise energia muundamisega seotud jõud kehtib aga ainult süsteemidhajuv (millel on hõõrdumine), aastast puudumineaastalhõõrdumine ja teised jõudhajuv, The kehade mehaaniline energia jääb konstantseks.
Vastavalt Töö-energia teoreem, on võimalik arvutada kehale tehtud töömaht variatsioon annab energiakineetika tema poolt saadud.
massikeha m mida illustreerib allolev joonis, kiirendab jõu toime F, mille kiirus varieerus v0 aastani vF:
Alapealkiri:
v0 - algkiirus (m / s)
vF - lõppkiirus (m / s)
Vastavalt Töö-energia teoreem, kehale tehtud töö annab:
Alapealkiri:
ΔK - kineetiline energia variatsioon (J)
KF –lõplik kineetiline energia (J)
KMina -algkineetiline energia (J)
m - kehamass (kg)
Seega potentsimehaanika selle liikumisega seotud saab arvutada järgmise võrrandi abil:
Elektrienergia
THE potentsielektriline see on oluline meede, mida tuleb kodumasina ostmisel analüüsida. Mis tahes seadme elektrienergia mõõdab, kui palju elektrienergiat on seade võimeline muundama teisteks energiavormideks sekundis. Näiteks 600 W segisti on võimeline transformeeruma 600J igal sekundil elektrit energiakineetika, ringhääling kuumus,vibratsioon ja lainedkõlav oma labidate jaoks.
Nagu teame, saab üldjuhul võimsust arvutada tehtud töö ja selle täitmise ajal kulunud ajaintervalli suhte kaudu. Seetõttu kasutame definitsiooni jõuga tehtav tööelektriline:
Alapealkiri:
τGall- elektritöö (J)
mida - elektriline koormusmoodul (C)
ΔU - potentsiaalne erinevus (V)
P - elektrienergia (W)
UB ja UTHE -elektriline pinge punktides A ja B (V)
Δt - koormuse liikumise ajaintervall (id)
i - elektrivoolumoodul (A)
Elektritoit töötab järgmiselt: kui ühendame seadme pistikupessa, a erinevusaastalpotentsiaal (ΔU) terminalide vahel. Kui potentsiaalne erinevus (U) kantakse juhtivale materjalile, a kogusaastaltöö(τGall)esitatakse koormusedelektriline (q) seadme ahelates, põhjustades nende koormuste liikumist, see tähendab nende määramist energiakineetika. THE liikuminesellekoormused eelistatud suunas nimetatakse kettelektriline (i). THE potentsielektriline (P)on omakorda mõõt kogusaastaltöö(τGall) mille teostasid koormused kuni igateine (t) seadme töö.
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
Seetõttu määratakse elektrienergia tarbimine potentsi elektrivõrguga ühendatud seadmete ja selle kaudu aeg aastal operatsiooni.
Lisaks ülalnimetatud valemile on variante, mida saab kirjutada 1. ohmi seadus. Kas nad on:
Kolm võimalikku võimalust elektrienergia arvutamiseks
Alapealkiri:
U - elektriline potentsiaal (V)
r - elektritakistus (Ω)
Vaataka: Toit hajus takistis
→ Elektritarbimine
summa elekter tarbitakse mõõdetakse ühikus, mida nimetatakse kilovatt-tund (kWh). See on alternatiivne ühik rahvusvahelise ühikute süsteemi, džauli, energiaühikule. Kilovatt-tundi kasutatakse selle praktilisuse tõttu. Kui elektrit mõõdetakse džaulides, oleksid selle tarbimise väljendamiseks kasutatud arvud tohutu ja ebapraktiline.
Kilovatt-tund on tarbitud energiakogus (või töö sooritatakse) aparaadiga 1000W (1 kW) ajavahemiku jooksul 1h (3600 s). Neid koguseid korrutades jõuame järeldusele, et kumbki kilovatt-tund võrdub 3.6.106 J (kolmmiljoneid ja kuussadatuhatdžaulid).
Elektroonilise seadme tarbimise arvutamiseks korrutame selle võimsuse lihtsalt tööajaga.
Näide
Vaatleme võimsuse seadet, mis on võrdne 100 W (0,1 kW) mis töötab ajal 30 minutit päevas (0,5 h). mis saab olema sinu tarbiminekuus (30 päeva) elektrit?
Meie arvutuste kohaselt see seade tarbib 1,5 kWh kuus, ekvivalent 5,4.106 J. Kui kWh piirkonna maksumusest BRL 0,65, tuleb selle seadme kasutamise eest kuu lõpus maksta BRL 0,97.
Vaataka: Elektrigeneraatorid ja elektromootor
Lahendatud elektrienergia ja tootlikkuse harjutus
Vooluahelaga ühendamisel tekitab elektromotoorjõuga 20,0 V ja sisetakistusega 1,0 Ω aku elektrivoolu 1,5 A. Selle akuga seoses määrake:
a) Selle takisti klemmide vahel tuvastatud elektriline potentsiaalide erinevus.
b) Aku tarnitav elektrienergia.
c) Aku sisetakistuse tõttu hajutatud elektrienergia.
d) selle aku toimivus.
Resolutsioon
Esialgu loetleme harjutuse pakutavad andmed.
Andmed:
UT= 20,0 V - aku elektromotoorjõud või kogupotentsiaal
r = 1,0 Ω - aku sisemine takistus
i = 1,5 A - elektrivool
a) Takisti otste vahel tekkinud potentsiaalse erinevuse kindlakstegemiseks kasutame Ohmi 1. seadust.
Alapealkiri:
UD - takisti hajutatud elektriline pinge (V)
B) Aku toiteallikat saab arvutada järgmise valemi abil:
Alapealkiri:
UT - kogu elektriline pinge või aku elektromotoorjõud (V)
c) Arvutame takisti hajutatud elektrienergia. Selleks kasutame lihtsalt ühte juba teadaolevat potentsi valemit:
Alapealkiri:
PD - hajutatud võimsus (W)
d) Selle generaatori sissetuleku saab arvutada, kasutades potentsikasutatav ja potentsikokku aku. Eelmistes punktides tehtud arvutuste põhjal tegime kindlaks, et aku koguvõimsus oli 30 W, samas kui selle sisetakistuse kaudu hajutatud võimsus oli 2,25 W. Seetõttu annab kasutatava võimsuse nende kahe võimsuse erinevus ja selle väärtus on 27,75 W. Tehes kasutatava võimsuse ja koguvõimsuse suhte, saame:
Tehtud arvutuste kohaselt on aku energiatoode 92,5%.
Termodünaamiline võimsus
Termodünaamilise võimsuse saab arvutada, määrates kogus aastal töö mis toimub gaasi toimel (või üle) selle ajal laienemine või kokkusurumineisobaarne (püsiv rõhk) teatud aja jooksul.
Samuti on võimalik arvutada potentsi aasta allikasaastalkuumus eraldades mõistliku või varjatud soojuse kogust ajaintervallide kaupa.
→ Gaasi poolt teostatava töö võimsus
Isobaarsetes muundumistes on võimalik kindlaks määrata gaasi poolt tarnitud või ülekantud võimsus. Selleks peame arvestama valemit, mida kasutatakse töötermodünaamiline osalenud a muutumineisobaarne:
Alapealkiri:
Pr - rõhk (Pa)
Pot - võimsus (W)
ΔV - mahu kõikumine (m³)
Isobaarsetes termodünaamilistes muundumistes muundab gaas kolvi surudes osa sisemisest energiast tööle.
Vaataka: Soojusmasinate ajalugu
→ Võimsus ja soojus
Saame määrata potentsi - toites leegi või elektritoitega, mida soojendab takisti kuumutatud takisti See on tehtudJoule arvutades nende allikate poolt iga sekundi väljutatava soojuse hulga. Selleks tehke lihtsalt järgmine arvutus:
Allika kiiratava võimsuse arvutamiseks kuumus, määrake lihtsalt, kas see soojus on seda tüüpi tundlik (Q = mcΔT) või tüüpi varjatud (Q = ml). Need soojused esinevad eranditult muudatusedaastaltemperatuur ja muudatusedaastalriikfüüsik, vastavalt.
Performance
Performance see on oluline muutuja mittekonservatiivsete süsteemide uurimiseks, see tähendab nende süsteemide uurimiseks, mis tekitavad energiakadusid, nagu meie igapäevase elu mitte-ideaaljuhtudel. Kõik meile teadaolevad masinad ja seadmed on süsteemid, mis ei suuda kogu neile tarnitud voolu ära kasutada. Seega nad "raiskavad" osa võimsusest teistesse vähem kasulikesse energiavormidesse, näiteks kuumus,vibratsioon ja müra.
Üks tõhususe üldisemaid määratlusi saab anda, jagades kasuliku võimsuse kogu protsessi käigus saadud koguvõimsusega:
Alapealkiri:
η - Saagikus
PU - kasulik võimsus (W)
PT - koguvõimsus (W)
Masina saagikus
O Saagikus soojusmasinate osakaal mõõdab nende energiatõhusust, st protsentuaalset energiat, mida need masinad saavad kasutada kasuliku töö tegemiseks (τ). Kõik termomasinad töötavad sarnaselt: nad saavad soojust kuumast allikast (Qmida) ja lükake osa sellest kuumusest tagasi, suunates selle külmale allikale (Qf).
Saame arvutada Saagikus mis tahes termomasina järgmise valemi järgi:
Alapealkiri:
η - termilise masina efektiivsus
τ - termomasina töö (J)
Qmida - kuumast allikast loobuv soojus (J)
Ülaltoodud loendi saab kirjutada muul viisil. Selleks eeldame lihtsalt, et kasulik töö (τ) annab erinevus soojusenergia koguse vahel, mille seade loobub allikaskuum (Qmida) ja soojusele eraldatud soojushulk allikaskülm (QF):
Alapealkiri:
QF - külmallikast loobuv soojus (J)
→ Carnot masina jõudlus
O tsükkelaastalcarnot see on termodünaamiline tsükkel ideaalne see on pärit suuremSaagikusvõimalik. Seega pole võimalik, et termomasin töötaks allikatega samade temperatuuridega kuum ja külm saagisega, mis on suurem kui Carnoti tsükli saagikus.
Carnoti tsükli põhjal saab masina jõudlust arvutada järgmise valemi abil:
Alapealkiri:
TQ - kuumallika temperatuur (K)
TF- külmallika temperatuur (K)
Vaataka: Carnot masinad
Minu poolt. Rafael Helerbrock
