Основное электричествоТехнологии

Закон мощности Ватта (Приложения - Упражнения)

Выставление счетов за электрические услуги зависит от потребления электроэнергияПоэтому очень полезно понять, что это такое, как его измерять и как снизить потребление, применяя закон Ватта. Кроме того, это основная переменная при исследовании электрических сетей и при проектировании электрических устройств.

Ученый Ватт установил закон, названный в его честь, который позволяет нам вычислить эту важную переменную. Далее изучение этого закона и его приложений.

БАЗОВЫЕ КОНЦЕПТЫ:

  • Электрическая цепь: Взаимосвязь электрических элементов, через которые может протекать электрический ток.
  • Электрический ток: Поток электрического заряда в единицу времени через проводящий материал. Он измеряется в амперах (A).
  • Электрическое напряжение: Также известен как электрическое напряжение или разность потенциалов. Это энергия, необходимая для перемещения электрического заряда через элемент. Он измеряется в вольтах (В).
  • Energía: Умение делать работу. Он измеряется в джоулях (Дж) или в ватт-часах (Втч).
  • Электроэнергия: количество энергии, которое элемент доставляет или поглощает за заданное время. Электрическая мощность измеряется в ваттах или ваттах, она обозначается буквой W.

Возможно вас заинтересует: Закон Ома и его секреты, упражнения и что он устанавливает

Закон Ома и его секреты обложка статьи
citeia.com

Закон Ватта

Закон Ватта гласит, что «Электроэнергия, которую устройство потребляет или доставляет, определяется напряжением и током, протекающими через устройство».

Электрическая мощность устройства согласно закону Ватта определяется выражением:

P = V x I

Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт). «Треугольник мощности» на Рисунке 1 часто используется для определения мощности, напряжения или электрического тока.

Электроэнергетический треугольник Закон Ватта
Рис. 1. Электроэнергетический треугольник (https://citeia.com)

На рисунке 2 показаны формулы, содержащиеся в треугольнике мощности.

Формулы - Закон Ватта треугольника электрической мощности
Рисунок 2. Формулы - Треугольник электроэнергии (https://citeia.com)

Джеймс Ватт (Гринок, Шотландия, 1736-1819)

Он был инженером-механиком, изобретателем и химиком. В 1775 году он изготовил паровые машины, благодаря его вкладу в разработку этих машин началось промышленное развитие. Он является создателем роторного двигателя, двигателя двойного действия, прибора для измерения давления пара и других.

В Международной системе единиц единицей измерения мощности является «ватт» (Ватт, Вт) в честь этого первооткрывателя..

Расчет потребления энергии и выставление счетов за электроуслуги по закону Ватта

Исходя из того факта, что электрическая мощность - это количество энергии, которое элемент доставляет или поглощает за заданное время, энергия задается формулой на рисунке 3.

Формулы - Расчет энергии
Рисунок 3. Формулы - расчет энергии (https://citeia.com)

Электрическая энергия обычно измеряется в единицах Вт · ч, хотя ее также можно измерить в джоулях (1 Дж = 1 Вт · с) или в лошадиных силах (л.с.). Чтобы сделать разные измерения, мы рекомендуем вам прочитать нашу статью о электроизмерительные приборы.

упражнения 1 применяя закон Ватта 

Для элемента на рисунке 4 рассчитайте:

  1. Поглощенная мощность
  2. Поглощенная энергия за 60 секунд
Упражнение по закону Ватта
Рис. 4. Упражнение 1 (https://citeia.com)

Решение упражнения 1

A.- Электрическая мощность, потребляемая элементом, определяется в соответствии с рисунком 5.

Расчет электроэнергии
Рисунок 5. Расчет электрической мощности (https://citeia.com)

Б.- Поглощенная энергия

Поглощенная энергия
Формула поглощенной энергии

Результат:

p = 10 Вт; Энергия = 600 Дж

Потребление электроэнергии:

Поставщики электрических услуг устанавливают тарифы в соответствии с потреблением электроэнергии.Потребление электроэнергии зависит от потребляемой мощности в час. Он измеряется в киловатт-часах (кВтч) или лошадиных силах (л.с.).


Потребление электроэнергии = Энергия = pt

упражнения 2 применяя закон Ватта

Для часов, показанных на Рисунке 8, покупается литиевая батарея 3 В. Заводская энергия батареи составляет 6.000 джоулей. Зная, что часы потребляют электрический ток силой 0.0001 А, через сколько дней потребуется заменить батарею?

Решение упражнения 2

Электроэнергия, потребляемая калькулятором, определяется по закону Ватта:

электроэнергия
Формула электрической мощности

Если энергия, потребляемая вычислителем, определяется соотношением Energy = pt, вычисляя время «t» и подставляя значения энергии и электрической мощности, получается срок службы батареи. См. Рисунок 6.

Расчет времени автономной работы
Рисунок 6. Расчет времени автономной работы (https://citeia.com)

Батарея способна держать калькулятор включенным в течение 20.000.000 7,7 XNUMX секунд, что эквивалентно XNUMX месяцам.

Результат:

Батарейку часов необходимо заменить через 7 месяцев..

упражнения 3 применяя закон Ватта

Требуется знать смету ежемесячных расходов на электроэнергию для местного жителя, зная, что тариф на потребление электроэнергии составляет 0,5 $ / кВтч. На рисунке 7 показаны устройства, потребляющие электроэнергию внутри помещения:

  • Зарядное устройство для телефона 30 Вт, работает 4 часа в день
  • Настольный компьютер, 120 Вт, работает 8 часов в сутки
  • Лампа накаливания, 60 Вт, работает 8 часов в сутки
  • Настольная лампа, 30 Вт, работает 2 часа в сутки.
  • Портативный компьютер, 60 Вт, работает 2 часа в сутки
  • Телевизор, 20 Вт, работает 8 часов в сутки
Потребляемая мощность
Рис. 7. Упражнение 3 (https://citeia.com)

Решение:

Для определения потребления электроэнергии используется соотношение Энергопотребление = pt. Таким образом, для зарядного устройства телефона, которое потребляет 30 Вт и используется 4 часа в день, потребляет 120 Втч или 0.120 кВтч в день., как показано на рисунке 8.

Расчет потребления электроэнергии зарядным устройством телефона (пример)
Рисунок 8. Расчет потребления электроэнергии зарядным устройством телефона (https://citeia.com)

В таблице 1 приведен расчет потребления электроэнергии локальными устройствами.  Ежедневно потребляется 1.900 Втч или 1.9 кВтч.

Расчет потребления электроэнергии Упражнение 3 Закон Ватта
Таблица 1 Расчет потребления электроэнергии Упражнение 3 (https://citeia.com)
Формула Ежемесячное потребление энергии
Формула Ежемесячное потребление энергии

При ставке 0,5 $ / кВтч услуга электричества будет стоить:

Формула ежемесячных затрат на электроэнергию
Формула ежемесячных затрат на электроэнергию

Результат:

Стоимость электрического обслуживания в помещении составляет 28,5 долларов США в месяц при потреблении 57 кВтч в месяц.

Соглашение о пассивном знаке:

Элемент может поглощать или передавать энергию. Когда электрическая мощность элемента имеет положительный знак, элемент поглощает энергию. Если электрическая мощность отрицательная, элемент выдает электрическую энергию. См. Рисунок 9.

Знак закона Ватта об электроэнергии
Рисунок 9 Знак «Электроэнергия» (https://citeia.com)

Было установлено, что электрическая энергия:

  • Он положительный, если ток проходит через положительный вывод напряжения в элементе.
  • Он отрицательный, если ток проходит через отрицательный вывод. См. Рисунок 10.
Пассивная конвенция знаков Закон Ватта
Рисунок 10. Соглашение о пассивных знаках (https://citeia.com)

Упражнение 4: применение закона Ватта

Для элементов, показанных на рисунке 11, рассчитайте электрическую мощность, используя знак положительного знака, и укажите, подает ли элемент или поглощает энергию:

электрическая мощность закон Ватта
Рис. 11. Упражнение 4 (https://citeia.com)

Решение:

На рисунке 12 показан расчет электрической мощности в каждом устройстве.

Расчет электрической мощности по закону Ватта
Рис. 12. Расчет электроэнергии - упражнение 4 (https://citeia.com).

Результат

К. (Год прибыли A) Когда ток проходит через положительный вывод, мощность положительная:

p = 20Вт, элемент поглощает энергию.

Б. (Прибыль по упражнению B) Когда ток проходит через положительный вывод, мощность положительная:

p = - 6 Вт, элемент подает питание.

Выводы для закона Ватта.:

Электрическая мощность, измеряемая в ваттах (Вт), показывает, насколько быстро электрическая энергия может быть преобразована.

Закон Ватта обеспечивает уравнение для расчета электрической мощности в электрических системах, устанавливая прямую связь между мощностью, напряжением и электрическим током: p = vi

Изучение электрической мощности полезно для определения производительности оборудования, при его проектировании для снижения потребления электроэнергии, для сбора электроэнергии, среди других приложений.

Когда устройство потребляет энергию, электрическая мощность положительная, если она поставляет энергию, мощность отрицательная. Для анализа мощности в электрических цепях обычно используется соглашение о положительном знаке, которое указывает, что мощность в элементе является положительной, если электрический ток проходит через положительный вывод.

Также на нашем сайте вы можете найти: Закон Кирхгофа, что он устанавливает и как его применять

Обложка статьи о Законах Кирхгофа
citeia.com

Оставьте ответ

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные для заполнения поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для уменьшения количества спама. Узнайте, как обрабатываются данные Ваших комментариев.