D'Kraaft vum Watt Gesetz (Uwendungen - Übungen)
Elektresch Servicereechnung hänkt vum Verbrauch vun der elektresch KraaftDofir ass et ganz nëtzlech ze verstoen wat et ass, wéi et gemooss gëtt a wéi een de Konsum reduzéiere kann duerch d'Applikatioun vum Watt. Zousätzlech ass et eng Basis Variabel fir d'Studie vun elektresche Netzwierker, an am Design vun elektreschen Apparater.
De Wëssenschaftler Watt huet e Gesetz gegrënnt, no him benannt, dat eis erlaabt dës wichteg Variabel auszerechnen. Als nächst ass d'Studie vun dësem Gesetz a seng Uwendungen.
BASIC CONCEPTS:
- Elektresch Circuit: Interconnectioun vun elektreschen Elementer, duerch déi en elektresche Stroum fléisst.
- Elektresche Stroum: Elektresch Ladestroum pro Eenheetszäit duerch e leitend Material. Et gëtt a Verstärker (A) gemooss.
- Elektresch Spannung: Och bekannt als elektresch Spannung oder potenziell Differenz. Et ass déi néideg Energie fir eng elektresch Ladung duerch en Element ze bewegen. Et gëtt a Volt (V) gemooss.
- Energie: Fäegkeet fir Aarbecht ze maachen. Et gëtt an Joule (J), oder a Wattstonne (Wh) gemooss.
- Elektresch Kraaft: Quantitéit un Energie déi en Element an enger bestëmmter Zäit liwwert oder absorbéiert. Elektresch Kraaft gëtt a Watt oder Watt gemooss, et gëtt symboliséiert mam Buschtaf W.
Vläicht kéint Dir Iech interesséieren: Ohm Gesetz a seng Geheimnisser, Übungen a wat et etabléiert
Watt Gesetz
Watt's Gesetz seet dat "Déi elektresch Kraaft déi en Apparat verbraucht oder liwwert gëtt bestëmmt duerch d'Spannung an de Stroum deen duerch den Apparat fléisst."
Déi elektresch Kraaft vun engem Apparat, nom Watt Gesetz, gëtt vum Ausdrock:
P = V x ech
Elektresch Kraaft gëtt a Watt (W) gemooss. De "Power Triangle" an der Figure 1 gëtt dacks benotzt fir Stroum, Spannung oder elektresch Stroum ze bestëmmen.
An der Figur 2 ginn d'Formelen aus dem Kraaftdräieck gewisen.
James Watt (Greenok, Schottland, 1736-1819)
Hie war e mechaneschen Ingenieur, Erfinder a Chemiker. Am Joer 1775 huet hien Dampmaschinne fabrizéiert, dank sengem Bäitrag zu der Entwécklung vun dëse Maschinnen, huet d'Industrieentwécklung ugefaang. Hien ass den Ersteller vum Rotatiounsmotor, Duebeleffektmotor, Dampdrockindikatorinstrument, ënner anerem.
Am internationale System vun Eenheeten ass d'Eenheet fir Kraaft de "Watt" (Watt, W) zu Éiere vun dësem Pionéier.
Berechnung vum Energieverbrauch an elektresch Servicefakturéierung mam Watt Gesetz
Vun der Tatsaach un datt d'elektresch Kraaft d'Quantitéit vun Energie ass déi en Element an enger bestëmmter Zäit liwwert oder absorbéiert, gëtt d'Energie duerch d'Formel an der Figur 3.
Elektresch Energie gëtt normalerweis an der Eenheet Wh gemooss, och wann se och an joule (1 J = 1 Ws) oder a Päerd (hp) gemooss ka ginn. Fir déi verschidde Miessunge ze maachen, empfeele mir Iech eisen Artikel ze liesen elektresch Moossinstrumenter.
Übung 1 dem Watt säi Gesetz anzesetzen
Fir d'Element an der Figure 4, berechent:
- Opgeholl Muecht
- Energie absorbéiert fir 60 Sekonnen
Léisung Übung 1
A.- Déi elektresch Kraaft, déi vum Element absorbéiert gëtt, gëtt no der Figur 5 bestëmmt.
B.- Opgeholl Energie
Resultat:
p = 10 W; Energie = 600 J
Verbrauch vun elektrescher Energie:
Elektresch Déngschtleeschter etabléieren Tariffer nom Stroumverbrauch.Elektreschen Energieverbrauch hänkt vun der Energie pro Stonn of. Et gëtt a Kilowattstonne (kWh), oder Päerdskraaft (PS) gemooss.
Stroumverbrauch = Energie = pt
Übung 2 dem Watt säi Gesetz anzesetzen
Fir eng Auer an der Figure 8 gëtt eng 3 V. Lithium Batterie kaaft. D'Batterie huet eng gespäichert Energie vu 6.000 Joule aus der Fabrik. Wëssend datt d'Auer en elektresche Stroum vun 0.0001 A verbraucht, a wéivill Deeg dauert et fir d'Batterie z'ersetzen?
Léisung Übung 2
Déi elektresch Kraaft, déi vum Rechner verbraucht gëtt, gëtt mam Watt Gesetz bestëmmt:
Wann d'Energie, déi vum Rechner verbraucht gëtt, vun der Relatioun Energie = pt gëtt, d'Zäit "t" léist, an d'Wäerter vun Energie an elektrescher Kraaft ersetzt, gëtt d'Batterieleszäit kritt. Kuckt d'Figur 6
D'Batterie huet d'Kapazitéit fir de Rechner fir 20.000.000 Sekonnen ze halen, wat entsprécht 7,7 Méint.
Resultat:
D'Auerbatterie soll no 7 Méint ersat ginn.
Übung 3 dem Watt säi Gesetz anzesetzen
Et ass erfuerderlech d'Schätzung vun de monatlechen Ausgaben am Stroumservice fir e Lokal ze wëssen, wëssend datt den Taux fir Stroumverbrauch 0,5 $ / kWh ass. Figure 7 weist d'Apparater déi Elektrizitéit an de Raimlechkeete verbrauchen:
- 30 W Telefon Chargeur, Betribssystemer 4 Stonnen den Dag
- Desktopcomputer, 120 W, funktionnéiert 8 Stonnen den Dag
- Glühbir, 60 W, funktionnéiert 8 Stonnen den Dag
- Schreiflampe, 30 W, funktionéiert 2 Stonnen den Dag
- Laptop Computer, 60 W, 2 Stonnen den Dag
- Fernseh, 20 W, 8 Stonnen den Dag
Solution:
Fir de Stroumverbrauch ze bestëmmen, gëtt d'Relatioun Energieverbrauch = pt benotzt. 30 W a gëtt 4 Stonnen den Dag benotzt, et wäert 120 Wh oder 0.120Kwh pro Dag verbrauchen, wéi an der Figur 8 gewisen.
Dësch 1 weist d'Berechnung vum elektresche Verbrauch vun de lokalen Apparater. 1.900 Wh oder 1.9kWh ginn all Dag verbraucht.
Mat engem Taux vun 0,5 $ / kWh kascht den elektresche Service:
Resultat:
D'Käschte vum elektresche Service an de Raimlechkeete sinn $ 28,5 pro Mount, fir e Verbrauch vu 57 kWh pro Mount.
Passiv Zeechekonventioun:
En Element kann Energie absorbéieren oder liwweren. Wann d'elektresch Kraaft vun engem Element e positivt Zeechen huet, absorbéiert d'Element Energie. Wann d'elektresch Kraaft negativ ass, liwwert d'Element elektresch Energie. Kuckt d'Figur 9
Et gouf als eng "passiv Zeechekonventioun" etabléiert déi elektresch Kraaft:
- Et ass positiv wann de Stroum duerch de positiven Uschloss vun der Spannung am Element erakënnt.
- Et ass negativ wann de Stroum duerch den negativen Terminal erakënnt. Kuckt d'Figur 10
Übung 4 andeems d'Watt säi Gesetz applizéiert
Fir d'Elementer déi an der Figure 11 gewise ginn, berechent d'elektresch Kraaft mat der positiver Zeechekonventioun a gitt un ob d'Element Energie liwwert oder absorbéiert:
Solution:
Figure 12 weist d'Berechnung vun der elektrescher Kraaft an all Apparat.
Resultat
BIS. (Profitt Joer A) Wann de Stroum duerch de positiven Terminal erakënnt, ass d'Kraaft positiv:
p = 20W, d'Element absorbéiert Energie.
B. (Gewënn fir Übung B) Wann de Stroum duerch de positiven Terminal erakënnt, ass d'Kraaft positiv:
p = - 6 W, d'Element liwwert Stroum.
Konklusiounen fir dem Watt säi Gesetz:
Elektresch Kraaft, gemooss a Watt (W), weist un wéi séier elektresch Energie transforméiert ka ginn.
Watt's Gesetz bitt d'Gleichung fir d'Berechnung vun elektresche Stroum an elektresche Systemer, andeems d'direkt Relatioun tëscht Stroum, Spannung an elektresche Stroum festgeluecht gëtt: p = vi
D'Studie vun elektrescher Kraaft ass nëtzlech fir d'Performance vun der Ausrüstung ze bestëmmen, am Design vun deem selwechte fir de Stroumverbrauch ze reduzéieren, fir d'Sammlung vum Stroumservice, ënner anerem Uwendungen.
Wann en Apparat Energie verbraucht ass d'elektresch Kraaft positiv, wann et Energie liwwert ass d'Kraaft negativ. Fir d'Analyse vu Kraaft an elektresche Circuiten gëtt normalerweis d'positiv Zeechekonventioun benotzt, wat weist datt d'Kraaft an engem Element positiv ass wann den elektresche Stroum duerch de positiven Terminal erakënnt.
Och op eiser Websäit fannt Dir: Dem Kirchhoff säi Gesetz, wat et festleet a wéi een et uwennt
