Силата на закона на Уат (приложения - упражнения)

Електрическо таксуване зависи от консумацията на електроенергияПоради това е много полезно да разберем какво представлява, как се измерва и как да намалим потреблението, като прилагаме закона на Уат. В допълнение, това е основна променлива за изследване на електрическите мрежи и при проектирането на електрически устройства.

Ученият Уат установи закон, кръстен на него, който ни позволява да изчислим тази важна променлива. След това проучването на този закон и неговите приложения.

ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ:

• Електрическа верига: Взаимовръзка на електрически елементи, през които може да протича електрически ток.

• Електрически ток: Поток на електрически заряд за единица време през проводящ материал. Измерва се в усилватели (A).

• Електрическо напрежение: Известен също като електрическо напрежение или потенциална разлика. Това е енергията, необходима за преместване на електрически заряд през елемент. Измерва се във волта (V).

• Energía: Способност за работа. Измерва се в джаули (J) или във ват-часове (Wh).

• Електроенергия: количество енергия, което елементът доставя или абсорбира за даден момент. Електрическата мощност се измерва във ватове или ватове, символизира се с буквата W.

Може би може да ви интересува: Законът на Ом и неговите тайни, упражнения и това, което той установява

Законът на Уат

Законът на Уат гласи, че „Електрическата мощност, която дадено устройство консумира или доставя, се определя от напрежението и тока, преминаващи през устройството.“

Електрическата мощност на дадено устройство, съгласно закона на Уат, се дава чрез израза:

P = V x I

Електрическата мощност се измерва във ватове (W). „Триъгълникът на мощността“ на фигура 1 често се използва за определяне на мощност, напрежение или електрически ток.

На фигура 2 са показани формулите, съдържащи се в триъгълника на мощността.

Джеймс Уот (Гринок, Шотландия, 1736-1819)

Той беше машинен инженер, изобретател и химик. През 1775 г. той произвежда парни машини, благодарение на приноса му в развитието на тези машини, започва индустриалното развитие. Той е създател на ротационен двигател, двигател с двоен ефект, инструмент за индикация на налягането на парата, наред с други.

В международната система от единици единицата за мощност е „вата“ (Watt, W) в чест на този пионер.

Изчисляване на потреблението на енергия и фактурирането на електрическа услуга, използвайки закона на Уат

Изхождайки от факта, че електрическата мощност е количеството енергия, което елементът доставя или абсорбира за даден момент, енергията се дава по формулата на фигура 3.

Обикновено електрическата енергия се измерва в единица Wh, въпреки че може да се измери и в джаул (1 J = 1 Ws) или в конски сили (к.с.). За да направите различните измервания, препоръчваме ви да прочетете нашата статия за електрически измервателни уреди.

1 упражнение прилагайки закона на Уат 

За елемента на фигура 4 изчислете:

1. Погълната мощ
2. Енергия, погълната за 60 секунди

Упражнение за решение 1

А. - Електрическата мощност, погълната от елемента, се определя съгласно фигура 5.

Б. - Погълната енергия

Резултат:

p = 10 W; Енергия = 600 J

Консумация на електрическа енергия:

Доставчиците на електрически услуги установяват тарифи според потреблението на електроенергия. Измерва се в киловатчас (kWh) или конски сили (к.с.).

Консумация на електроенергия = Енергия = pt

2 упражнение прилагайки закона на Уат

За часовник на фигура 8 се закупува литиева батерия 3 V. Батерията има фабрично запазена енергия от 6.000 джаула. Знаейки, че часовникът консумира електрически ток от 0.0001 A, след колко дни ще е необходима подмяна на батерията?

Упражнение за решение 2

Консумираната от калкулатора електрическа мощност се определя, като се използва законът на Уат:

Ако консумираната от калкулатора енергия се дава от съотношението Енергия = pt, решавайки времето "t" и замествайки стойностите на енергия и електрическа мощност, се получава времето за живот на батерията. Вижте фигура 6

Батерията има капацитета да поддържа калкулатора включен за 20.000.000 7,7 XNUMX секунди, което се равнява на XNUMX месеца.

Резултат:

Батерията на часовника трябва да се смени след 7 месеца.

3 упражнение прилагайки закона на Уат

Необходимо е да се знае приблизителната оценка на месечните разходи в електрическата служба за местно население, като се знае, че нормата за потребление на електроенергия е 0,5 $ / kWh. Фигура 7 показва устройствата, които консумират електричество в помещенията:

• 30 W зарядно за телефон, работещо 4 часа на ден
• Настолен компютър, 120 W, работещ 8 часа на ден
• Крушка с нажежаема жичка, 60 W, работеща 8 часа на ден
• Настолна лампа, 30 W, работи 2 часа на ден
• Лаптоп компютър, 60 W, работещ 2 часа на ден
• Телевизор, 20 W, работещ 8 часа на ден

разтвор:

За определяне на консумацията на електроенергия се използва съотношението Потребление на енергия = pt.Така че, за зарядното устройство, което консумира 30 W и се използва 4 часа на ден, ще консумира 120 Wh или 0.120Kwh на ден, както е показано на фигура 8.

Таблица 1 показва изчислението на електрическата консумация на местните устройства.  Ежедневно се консумират 1.900 Wh или 1.9kWh.

Със ставка от 0,5 $ / kWh, електрическата услуга ще струва:

Резултат:

Цената на електрическото обслужване в помещенията е $ 28,5 на месец, за консумация от 57 kWh на месец.

Конвенция за пасивни знаци:

Елементът може да абсорбира или да доставя енергия. Когато електрическата мощност на даден елемент има положителен знак, той поглъща енергия. Ако електрическата мощност е отрицателна, елементът доставя електрическа енергия. Вижте фигура 9

Установено е като „конвенция за пасивни знаци“, че електрическата мощност:

• Положително е, ако токът влезе през положителния извод на напрежението в елемента.
• Отрицателно е, ако токът влезе през отрицателния терминал. Вижте фигура 10

Упражнение 4, прилагайки закона на Уат

За елементите, показани на фигура 11, изчислете електрическата мощност, като използвате конвенцията за положителен знак и посочете дали елементът доставя или абсорбира енергия:

разтвор:

Фигура 12 показва изчислението на електрическата мощност във всяко устройство.

Резултат

ДА СЕ. (Печалба година A) Когато токът навлезе през положителния терминал, мощността е положителна:

p = 20W, елементът абсорбира енергия.

Б. (Печалба от упражнение Б) Когато токът навлезе през положителния терминал, мощността е положителна:

p = - 6 W, елементът захранва.

Заключения за закона на Уат:

Електрическата мощност, измерена във ватове (W), показва колко бързо може да се трансформира електрическата енергия.

Законът на Уат предоставя уравнението за изчисляване на електрическата мощност в електрическите системи, като установява пряката връзка между мощността, напрежението и електрическия ток: p = vi

Изследването на електрическата мощност е полезно за определяне на производителността на оборудването, при проектирането на същото за намаляване на консумацията на електроенергия, за събиране на електрическа услуга, наред с други приложения.

Когато дадено устройство консумира енергия, електрическата мощност е положителна, ако доставя енергия, мощността е отрицателна. За анализ на мощността в електрическите вериги обикновено се използва конвенцията за положителния знак, която показва, че мощността в даден елемент е положителна, ако електрическият ток навлиза през положителния терминал.

Също така на нашия уебсайт можете да намерите: Законът на Кирххоф, какво установява и как да го прилага