電気サービスの請求 の消費量に依存します 電力したがって、それが何であるか、それがどのように測定されるか、そしてワットの法則を適用することによって消費を減らす方法を理解することは非常に有用です。 さらに、それは電気ネットワークの研究や電気機器の設計における基本的な変数です。
科学者のワットは、彼にちなんで名付けられた、この重要な変数を計算することを可能にする法則を確立しました。 次に、この法律とその適用の研究。
基本コンセプト:
- 電子回路： 電流が流れることができる電気要素の相互接続。
- 電流： 導電性材料を通る単位時間あたりの電荷の流れ。 アンペア（A）で測定されます。
- 電気張力： 電圧または電位差とも呼ばれます。 これは、要素を介して電荷を移動させるために必要なエネルギーです。 ボルト（V）で測定されます。
- Energía： 仕事をする能力。 ジュール（J）またはワット時（Wh）で測定されます。
- 電力： 要素が特定の時間に供給または吸収するエネルギーの量。 電力はワットまたはワットで測定され、文字Wで表されます。
多分あなたは興味があるかもしれません： オームの法則とその秘密、演習、およびそれが確立するもの
ワットの法則
ワットの法則は次のように述べています 「デバイスが消費または供給する電力は、デバイスを流れる電圧と電流によって決まります。」
ワットの法則によると、デバイスの電力は次の式で与えられます。
P = V x I
電力はワット（W）で測定されます。 図1の「電力の三角形」は、電力、電圧、または電流を決定するためによく使用されます。
図2に、パワートライアングルに含まれる式を示します。
ジェームズ・ワット（グリーノック、スコットランド、1736-1819）
彼は機械エンジニア、発明家、そして化学者でした。 1775年に彼は蒸気エンジンを製造しました。これらの機械の開発への貢献のおかげで、工業開発が始まりました。 彼は、とりわけ、ロータリーエンジン、二重効果エンジン、蒸気圧インジケーター機器の作成者です。
国際単位系では、電力の単位はこの先駆者に敬意を表して「ワット」（ワット、W）です。.
ワットの法則を使用したエネルギー消費量と電気サービス料金の計算
電力は、要素が特定の時間に供給または吸収するエネルギーの量であるという事実から始めて、エネルギーは図3の式で与えられます。
電気エネルギーは通常、単位Whで測定されますが、ジュール（1 J = 1 Ws）または馬力（hp）で測定することもできます。 さまざまな測定を行うには、に関する記事を読むことをお勧めします 電気測定器.
1エクササイズ ワットの法則を適用する
図4の要素について、以下を計算します。
- 吸収力
- 60秒間吸収されたエネルギー
ソリューション演習1
A.-エレメントによって吸収される電力は、図5に従って決定されます。
B.-吸収されたエネルギー
結果：
p = 10 W; エネルギー= 600 J
電気エネルギーの消費:
電気サービスプロバイダーは、電力消費量に応じて料金を設定します-電気エネルギー消費量は、XNUMX時間あたりの消費電力量によって異なります。 キロワット時（kWh）または馬力（hp）で測定されます。
電力消費量=エネルギー= pt
2エクササイズ ワットの法則を適用する
図8の時計の場合、3 Vのリチウム電池を購入します。電池には、工場から6.000ジュールのエネルギーが蓄えられています。 時計が0.0001Aの電流を消費することを知っているので、バッテリーを交換するのに何日かかりますか？
ソリューション演習2
計算機が消費する電力は、ワットの法則を使用して決定されます。
計算機が消費するエネルギーがEnergy = ptの関係で与えられ、時間「t」を解き、エネルギーと電力の値を代入すると、バッテリーの寿命が得られます。 図6を参照してください
バッテリーには、電卓を20.000.000秒間オンに保つ容量があります。これは、7,7か月に相当します。
結果：
時計の電池は7ヶ月後に交換する必要があります.
3エクササイズ ワットの法則を適用する
電力消費率が0,5 $ / kWhであることを知って、地元の電力サービスの月額費用の見積もりを知る必要があります。 図7は、敷地内で電力を消費するデバイスを示しています。
- 30 W電話充電器、4日XNUMX時間動作
- デスクトップコンピュータ、120 W、8日XNUMX時間稼働
- 白熱電球、60 W、8日XNUMX時間作動
- 電気スタンド、30 W、2日XNUMX時間作動
- ラップトップコンピューター、60 W、2日XNUMX時間動作
- テレビ、20 W、8日XNUMX時間稼働
ソリューション:
電力消費量を決定するために、エネルギー消費量= ptの関係が使用されます。 30 W、4日120時間使用、0.120日あたりXNUMXWhまたはXNUMXKwhを消費します、図8に示すように。
表1に、ローカルデバイスの電力消費量の計算を示します。 1.900Whまたは1.9kWhが毎日消費されます。
0,5 $ / kWhの料金で、電気サービスの費用は次のようになります。
結果：
敷地内の電気サービスのコストは月額28,5ドルで、月額57kWhの消費になります。
受動符号の規約:
要素はエネルギーを吸収または供給することができます。 エレメントの電力が正の符号を持っている場合、エレメントはエネルギーを吸収しています。 電力が負の場合、要素は電気エネルギーを供給しています。 図9を参照してください
これは、電力が次のような「受動符号の規約」として確立されました。
- 電流が要素の電圧の正の端子を通って入る場合、それは正です。
- 負の端子から電流が流れると負になります。 図10を参照してください
ワットの法則を適用する演習4
図11に示す要素の場合、正の符号の規則を使用して電力を計算し、要素がエネルギーを供給するか吸収するかを示します。
ソリューション:
図12に、各デバイスの電力の計算を示します。
結果
A.（利益年A）電流が正の端子から入ると、電力は正になります。
p = 20W、要素はエネルギーを吸収します.
B.（演習Bの利益）電流が正の端子から入ると、電力は正になります。
p = -6 W、エレメントは電力を供給します.
ワットの法則の結論:
ワット（W）で測定される電力は、電気エネルギーをどれだけ速く変換できるかを示します。
ワットの法則は、電気システムの電力を計算するための方程式を提供し、電力、電圧、および電流の間の直接的な関係を確立します。p= vi
電力の研究は、他のアプリケーションの中でもとりわけ、電力消費を削減するための機器の設計、電力サービスの収集のために、機器の性能を決定するのに役立ちます。
デバイスがエネルギーを消費する場合、電力は正であり、エネルギーを供給する場合、電力は負です。 電気回路の電力の分析には、通常、正の符号の規則が使用されます。これは、電流が正の端子から入る場合、要素の電力が正であることを示します。
また、当社のWebサイトで見つけることができます： キルヒホッフの法則、それが確立するものとそれを適用する方法
