Сіла закона Вата (прыкладанні - практыкаванні)
Выстаўленне рахункаў за электрычную паслугу залежыць ад спажывання электраэнергіяТакім чынам, вельмі карысна зразумець, што гэта такое, як яно вымяраецца і як паменшыць спажыванне, ужываючы закон Вата. Акрамя таго, гэта асноўная зменная для вывучэння электрычных сетак і пры праектаванні электрычных прылад.
Вучоны Уат усталяваў закон, названы яго імем, які дазваляе вылічыць гэтую важную зменную. Далей вывучэнне гэтага закона і яго прымянення.
АСНОЎНЫЯ КАНЦЭПЦЫІ:
- Электрычная схема: Узаемасувязь электрычных элементаў, праз якія можа праходзіць электрычны ток.
- Электрычны ток: Паток электрычнага зарада ў адзінку часу праз які праводзіць матэрыял. Вымяраецца ў амперах (А).
- Электрычнае напружанне: Таксама вядомы як электрычнае напружанне альбо розніца патэнцыялу. Гэта энергія, неабходная для перамяшчэння электрычнага зарада праз элемент. Вымяраецца ў вольтах (V).
- Energía: Здольнасць выконваць працу. Вымяраецца ў джоулях (Дж), альбо ў ват-гадзінах (Втч).
- Электраэнергія: колькасць энергіі, якую элемент дастаўляе альбо паглынае за пэўны час. Электрычная магутнасць вымяраецца ў ватах або ватах, яе сімвалізуе літара W.
Магчыма, вас можа зацікавіць: Закон Ома і яго сакрэты, практыкаванні і тое, што ён устанаўлівае
Закон Вата
Закон Вата сцвярджае, што "Электраэнергія, якую спажывае або аддае прылада, вызначаецца напружаннем і токам, якія праходзяць праз прыладу."
Электрычная магутнасць прылады, згодна з законам Вата, даецца выразам:
P = V x I
Электраэнергія вымяраецца ў ватах (Вт). "Трыкутнік магутнасці" на малюнку 1 часта выкарыстоўваецца для вызначэння магутнасці, напружання ці электрычнага току.
На малюнку 2 прыведзены формулы, якія змяшчаюцца ў трохвугольніку магутнасці.
Джэймс Уат (Грынок, Шатландыя, 1736-1819)
Ён быў інжынерам-механікам, вынаходнікам і хімікам. У 1775 годзе ён вырабіў паравыя машыны, дзякуючы яго ўкладу ў развіццё гэтых машын пачалося прамысловае развіццё. Ён з'яўляецца стваральнікам ротарнага рухавіка, рухавіка з падвойным уздзеяннем, прылады індыкатара ціску пара, сярод іншага.
У Міжнароднай сістэме адзінак вымярэння магутнасці з'яўляецца "ват" (Вт, Вт) у гонар гэтага піянера.
Разлік спажывання энергіі і аплаты за электрычную паслугу з выкарыстаннем закона Вата
Зыходзячы з таго, што электрычная магутнасць - гэта колькасць энергіі, якую элемент дастаўляе альбо паглынае за пэўны час, энергія даецца па формуле на малюнку 3.
Звычайна электрычная энергія вымяраецца ў адзінках у гадзіну ў гадзіну, хоць яна можа вымярацца і ў джоулях (1 Дж = 1 Вт), або ў конскіх сілах (к.с.). Каб зрабіць розныя вымярэнні, мы рэкамендуем вам прачытаць наш артыкул электрычныя вымяральныя прыборы.
Практыкаванне 1 ужываючы закон Уата
Для элемента на малюнку 4 вылічыце:
- Паглынутая ўлада
- Энергія паглынаецца на працягу 60 секунд
Рашэнне практыкаванні 1
А. - Электрычная магутнасць, якая паглынаецца элементам, вызначаецца ў адпаведнасці з малюнкам 5.
B.- Паглынутая энергія
Вынік:
р = 10 Вт; Энергія = 600 Дж
Спажыванне электрычнай энергіі:
Пастаўшчыкі электраэнергіі ўсталёўваюць тарыфы ў залежнасці ад спажывання электраэнергіі. Ён вымяраецца ў кілават-гадзінах (кВт / г), альбо ў конскіх сілах (к.с.).
Спажыванне электраэнергіі = Энергія = pt
Практыкаванне 2 ужываючы закон Уата
Для гадзіннікаў на малюнку 8 набыта літыевая батарэя на 3 В. Акумулятар ад завода захоўвае энергію ў 6.000 джоуляў. Ведаючы, што гадзіннік спажывае электрычны ток 0.0001 А, праз колькі дзён спатрэбіцца замена батарэі?
Рашэнне практыкаванні 2
Электраэнергія, спажываная калькулятарам, вызначаецца з выкарыстаннем закона Вата:
Калі спажываная калькулятарам энергія задаецца суадносінамі Энергія = pt, вырашаючы час "t" і падмяняючы значэнні энергіі і электрычнай магутнасці, атрымліваецца час аўтаномнай працы. Глядзіце малюнак 6
Акумулятар здольны ўтрымліваць калькулятар на 20.000.000 7,7 XNUMX секунд, што эквівалентна XNUMX месяцам.
Вынік:
Батарэю гадзін трэба замяніць праз 7 месяцаў.
Практыкаванне 3 ужываючы закон Уата
Патрабуецца ведаць ацэнку штомесячных выдаткаў на паслугі электраэнергіі для мясцовых жыхароў, ведаючы, што норма спажывання электраэнергіі складае 0,5 $ / кВт / г. На малюнку 7 паказаны прылады, якія спажываюць электраэнергію ў памяшканнях:
- Зарадная прылада на 30 Вт, працуе 4 гадзіны ў дзень
- Настольны кампутар, 120 Вт, працуе 8 гадзін у дзень
- Лямпа напальвання, 60 Вт, працуе 8 гадзін у суткі
- Настольная лямпа магутнасцю 30 Вт працуе 2 гадзіны ў дзень
- Ноўтбук, 60 Вт, працуе 2 гадзіны ў дзень
- Тэлевізар, 20 Вт, працуе 8 гадзін у дзень
Рашэнне:
Для вызначэння спажывання электраэнергіі выкарыстоўваецца суадносіны Спажыванне энергіі = пт. Такім чынам, для тэлефоннага зараднай прылады, якое спажывае 30 Вт і выкарыстоўваецца 4 гадзіны ў дзень, спажывае 120 Втч альбо 0.120 кВт-г у дзень, як паказана на малюнку 8.
У табліцы 1 прыведзены разлік электраспажывання мясцовых прылад. Штодня спажываецца 1.900 Втч або 1.9 кВт-г.
Пры стаўцы 0,5 $ / кВт * г паслуга электраэнергіі будзе каштаваць:
Вынік:
Кошт электрычнай паслугі ў памяшканні складае 28,5 долараў у месяц пры спажыванні 57 кВт / г у месяц.
Канвенцыя пасіўных знакаў:
Элемент можа паглынаць або пастаўляць энергію. Калі электрычная магутнасць элемента мае станоўчы знак, ён паглынае энергію. Калі электрычная магутнасць адмоўная, элемент забяспечвае электрычную энергію. Глядзіце малюнак 9
Было ўстаноўлена як "пасіўная канвенцыя знакаў", што электрычная энергія:
- Гэта станоўча, калі ток паступае праз станоўчую клему напружання ў элеменце.
- Адмоўна, калі ток паступае праз адмоўную клему. Глядзіце малюнак 10
Практыкаванне 4 з ужываннем закона Вата
Для элементаў, паказаных на малюнку 11, вылічыце электрычную магутнасць, выкарыстоўваючы пазыцыю станоўчых знакаў, і ўкажыце, ці забяспечвае элемент энергію, ці паглынае яна:
Рашэнне:
На малюнку 12 паказаны разлік электрычнай магутнасці ў кожнай прыладзе.
Вынік
ДА. (Прыбытак год А) Калі ток паступае праз станоўчы выснову, магутнасць дадатная:
p = 20W, элемент паглынае энергію.
Б. (Прыбытак ад практыкаванняў B) Калі ток паступае праз станоўчы выснову, магутнасць дадатная:
p = - 6 Вт, элемент забяспечвае харчаванне.
Высновы для закона Уата:
Электраэнергія, вымераная ў ватах (Вт), паказвае, наколькі хутка можа ператварацца электрычная энергія.
Закон Вата забяспечвае ўраўненне для разліку электрычнай магутнасці ў электрычных сістэмах, усталёўваючы прамую залежнасць паміж магутнасцю, напругай і электрычным токам: p = vi
Даследаванне электрычнай магутнасці карысна для вызначэння прадукцыйнасці абсталявання, у канструкцыі яго для памяншэння спажывання электрычнасці, для збору электрычнай службы, сярод іншых прыкладанняў.
Калі прылада спажывае энергію, электрычная энергія станоўчая, калі яна пастаўляе энергію, адмоўная. Для аналізу магутнасці ў электрычных ланцугах звычайна выкарыстоўваецца палажэнне станоўчага знака, якое паказвае, што магутнасць у элеменце дадатная, калі электрычны ток паступае праз станоўчую клему.
Таксама на нашым сайце вы можаце знайсці: Закон Кірхгофа, што ён устанаўлівае і як яго прымяняць
