Kraftur laga Watt (umsóknir - æfingar)
Innheimta rafmagnsþjónustu fer eftir neyslu á raforkaÞess vegna er mjög gagnlegt að skilja hvað það er, hvernig það er mælt og hvernig á að draga úr neyslu með því að beita lögum Watt. Að auki er það grunnbreyta fyrir rannsókn á rafkerfum og við hönnun rafbúnaðar.
Vísindamaðurinn Watt setti lög, kennd við hann, sem gera okkur kleift að reikna þessa mikilvægu breytu. Næst, rannsókn þessara laga og beitingar þeirra.
GRUNNHUGMYNDIR:
- Rafrás: Samtenging rafmagnsþátta sem rafstraumur getur flætt um.
- Rafstraumur: Rafmagns hleðsluflæði á tímaeiningu um leiðandi efni. Það er mælt í magnara (A).
- Rafspenna: Einnig þekktur sem rafspenna eða hugsanlegur munur. Það er orkan sem þarf til að færa rafhleðslu í gegnum frumefni. Það er mælt í voltum (V).
- Energía: Geta til að vinna. Það er mælt í joule (J), eða í wattstundum (Wh).
- Raforka: magn orku sem frumefni skilar eða gleypir á tilteknum tíma. Rafkraftur er mældur í wöttum eða wöttum, hann er táknaður með bókstafnum W.
Kannski þú gætir haft áhuga á: Lögmál Ohms og leyndarmál þess, æfingar og það sem það staðfestir
Lögmál Watt
Lög Watt fullyrða það „Rafmagnið sem tæki eyðir eða skilar sér ræðst af spennu og straumi sem flæðir um tækið.“
Rafmagn tækis, samkvæmt lögum Watt, er gefið með orðatiltækinu:
P = V x I
Rafkraftur er mældur í wöttum (W). „Kraftþríhyrningurinn“ á mynd 1 er oft notaður til að ákvarða afl, spennu eða rafstraum.
Á mynd 2 eru formúlurnar í kraftþríhyrningnum sýndar.
James Watt (Greenok, Skotlandi, 1736-1819)
Hann var vélaverkfræðingur, uppfinningamaður og efnafræðingur. Árið 1775 framleiddi hann gufuvélar, þökk sé framlagi sínu til þróunar þessara véla hófst iðnaðarþróun. Hann er höfundur snúningshreyfilsins, tvöföldu áhrifavélarinnar, gufuþrýstivísitækisins, meðal annarra.
Í alþjóðlega einingakerfinu er aflseiningin „watt“ (Watt, W) til heiðurs þessum frumkvöðli.
Útreikningur á orkunotkun og rafmagnsþjónustugjaldi með lögum Watt
Út frá því að raforka er sú orka sem frumefni afhendir eða gleypir á tilteknum tíma, er orkan gefin með formúlunni á mynd 3.
Raforka er venjulega mæld í einingunni Wh, þó að hún megi einnig mæla í joule (1 J = 1 Ws), eða í hestöflum (hp). Til að gera mismunandi mælingar mælum við með að þú lesir grein okkar um rafmagns mælitæki.
1 æfing beita lögum Watt
Reiknið fyrir frumefnið á mynd 4:
- Frásogast afl
- Orka frásogast í 60 sekúndur
Lausnaæfing 1
A. Rafmagnið sem frumefnið gleypir er ákvarðað samkvæmt mynd 5.
B.- frásogast orka
Niðurstaða:
p = 10 W; Orka = 600 J
Neysla raforku:
Rafmagnsþjónustuaðilar ákvarða verð eftir raforkunotkun - Rafmagnsnotkun er háð því afli sem neytt er á klukkustund. Það er mælt í kílówattstundum (kWst), eða hestöflum (hestöfl).
Raforkunotkun = Orka = pt
2 æfing beita lögum Watt
Fyrir klukku á mynd 8. er keyptur 3 V litíum rafhlaða. Rafhlaðan hefur geymda orku upp á 6.000 joule frá verksmiðjunni. Vitandi að klukkan eyðir rafstraumi 0.0001 A, á hversu mörgum dögum mun það taka að skipta um rafhlöðu?
Lausnaæfing 2
Rafmagnið sem reiknivélin neytir er ákvörðuð með lögum Watt:
Ef orkan sem neytt er af reiknivélinni er gefin upp af tengingunni Orka = pt, að leysa tímann "t" og koma í stað orkugildis og raforku, fæst endingu rafhlöðunnar. Sjá mynd 6
Rafhlaðan hefur getu til að halda reiknivélinni í 20.000.000 sekúndum, sem jafngildir 7,7 mánuðum.
Niðurstaða:
Skipta ætti um rafhlöðu klukkunnar eftir 7 mánuði.
3 æfing beita lögum Watt
Það er krafist að vita mat á mánaðarlegum útgjöldum í raforkuþjónustunni fyrir heimamann, vitandi að hlutfall raforkunotkunar er 0,5 $ / kWst. Mynd 7 sýnir tækin sem neyta rafmagns innan húsnæðisins:
- 30 W símahleðslutæki, starfar 4 tíma á dag
- Skrifborðstölva, 120 W, starfar 8 tíma á dag
- Glópera, 60 W, starfar 8 tíma á dag
- Skrifborðslampi, 30 W, gengur 2 tíma á dag
- Fartölva, 60 W, starfar 2 tíma á dag
- Sjónvarp, 20 W, starfar 8 tíma á dag
Lausn:
Til að ákvarða raforkunotkun er notað orkunotkun = pt. 30 W og er notað 4 klukkustundir á dag, það mun eyða 120 Wh eða 0.120Kwh á dag, eins og sést á mynd 8.
Tafla 1 sýnir útreikning á rafnotkun staðbundinna tækja. 1.900 Wh eða 1.9kWh eru neytt daglega.
Með hlutfallinu 0,5 $ / kWh mun rafþjónustan kosta:
Niðurstaða:
Kostnaður við rafmagnsþjónustu í húsnæðinu er $ 28,5 á mánuði fyrir eyðslu 57 kWst á mánuði.
Óbeinn skiltamót:
Þáttur getur tekið í sig eða veitt orku. Þegar rafmagn frumefnis hefur jákvætt tákn gleypir frumefnið orku. Ef rafmagnið er neikvætt þá veitir frumefnið raforku. Sjá mynd 9
Það var stofnað sem „passive sign convention“ að rafmagn:
- Það er jákvætt ef straumurinn fer inn um jákvæða spennu spennunnar í frumefninu.
- Það er neikvætt ef straumurinn fer inn um neikvæðu flugstöðina. Sjá mynd 10
Dæmi 4 sem beitir lögum Watt
Fyrir frumefnin sem eru sýnd á mynd 11, reiknið rafaflið með jákvæðu táknasamþykktinni og gefðu til kynna hvort frumefnið veitir eða gleypir orku:
Lausn:
Mynd 12 sýnir útreikning á rafmagni í hverju tæki.
Niðurstaða
TIL. (Hagnaðarár A) Þegar straumurinn kemur inn um jákvæða flugstöðina er krafturinn jákvæður:
p = 20W, frumefnið gleypir orku.
B. (Hagnaður vegna æfingar B) Þegar straumurinn kemur inn um jákvæða flugstöðina er krafturinn jákvæður:
p = - 6 W, frumefnið veitir afl.
Ályktanir vegna laga Watt:
Raforka, mælt í wöttum (W), gefur til kynna hversu hratt er hægt að umbreyta raforku.
Lögmál Watt veitir jöfnu fyrir útreikning á raforku í rafkerfum, þar sem komið er á beinu sambandi milli afls, spennu og rafstraums: p = vi
Rannsóknin á raforkunni er gagnleg til að ákvarða afköst búnaðarins, við hönnun þess sama til að draga úr rafnotkun, til söfnunar rafþjónustunnar, meðal annarra forrita.
Þegar tæki eyðir orku er rafmagnið jákvætt, ef það veitir orku er aflið neikvætt. Til greiningar á afli í rafrásum er venjulega notað jákvæða táknasamþykktin, sem gefur til kynna að afl í frumefni sé jákvætt ef rafstraumurinn fer inn um jákvæða endann.
Einnig á vefsíðu okkar er að finna: Lögum Kirchhoffs, hvað það setur og hvernig á að beita þeim
