Sức mạnh của định luật Watt (Ứng dụng - Bài tập)
Thanh toán dịch vụ điện phụ thuộc vào việc tiêu thụ điệnDo đó, rất hữu ích để hiểu nó là gì, cách đo lường nó và cách giảm tiêu thụ bằng cách áp dụng định luật Watt. Ngoài ra, nó là một biến cơ bản để nghiên cứu mạng điện, và trong thiết kế các thiết bị điện.
Nhà khoa học Watt đã thiết lập một định luật, được đặt theo tên của ông, cho phép chúng ta tính toán biến số quan trọng này. Tiếp theo, việc nghiên cứu luật này và các ứng dụng của nó.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN:
- Mạch điện: Sự kết nối giữa các phần tử điện mà dòng điện có thể chạy qua.
- Dòng điện: Dòng điện tích trong một đơn vị thời gian qua một vật liệu dẫn điện. Nó được đo bằng amps (A).
- Lực căng điện: Còn được gọi là hiệu điện thế hoặc hiệu điện thế. Nó là năng lượng cần thiết để di chuyển một điện tích qua một phần tử. Nó được đo bằng vôn (V).
- Energía: Khả năng thực hiện công việc. Nó được đo bằng joule (J), hoặc watt-giờ (Wh).
- Điện: lượng năng lượng mà một phần tử cung cấp hoặc hấp thụ trong một thời gian nhất định. Công suất điện được đo bằng oát hoặc oát, nó được ký hiệu bằng chữ W.
Có thể bạn quan tâm: Định luật Ohm và những bí mật, bài tập và những gì nó thiết lập
Luật Watt
Luật Watt nói rằng "Công suất điện mà một thiết bị tiêu thụ hoặc cung cấp được xác định bởi điện áp và dòng điện chạy qua thiết bị."
Công suất điện của một thiết bị, theo Định luật Watt, được cho bởi biểu thức:
P = V x I
Công suất điện được đo bằng watt (W). “Tam giác công suất” trong Hình 1 thường được sử dụng để xác định công suất, điện áp hoặc dòng điện.
Trong hình 2, các công thức có trong tam giác lũy thừa được hiển thị.
James Watt (Greenok, Scotland, 1736-1819)
Ông là một kỹ sư cơ khí, nhà phát minh và nhà hóa học. Năm 1775 ông chế tạo máy hơi nước, nhờ đóng góp vào việc phát triển các loại máy này, công nghiệp bắt đầu phát triển. Ông là người tạo ra động cơ quay, động cơ hiệu ứng kép, dụng cụ chỉ thị áp suất hơi nước, trong số những loại khác.
Trong hệ thống đơn vị Quốc tế, đơn vị đo công suất là “oát” (Watt, W) để vinh danh người tiên phong này.
Tính toán mức tiêu thụ năng lượng và thanh toán dịch vụ điện sử dụng định luật Watt
Bắt đầu từ thực tế rằng công suất điện là lượng năng lượng mà một phần tử cung cấp hoặc hấp thụ trong một thời gian nhất định, năng lượng được cho bởi công thức trong hình 3.
Năng lượng điện thường được đo bằng đơn vị Wh, mặc dù nó cũng có thể được đo bằng jun (1 J = 1 Ws), hoặc mã lực (hp). Để thực hiện các phép đo khác nhau, chúng tôi khuyên bạn nên đọc bài viết của chúng tôi về dụng cụ đo điện.
Bài tập 1 áp dụng luật Watt
Đối với phần tử trong Hình 4, hãy tính:
- Điện hấp thụ
- Năng lượng hấp thụ trong 60 giây
Bài giải Bài tập 1
A.- Công suất điện mà phần tử hấp thụ được xác định theo hình 5.
B.- Năng lượng hấp thụ
Kết quả:
p = 10 W; Năng lượng = 600 J
Tiêu thụ năng lượng điện:
Các nhà cung cấp dịch vụ điện thiết lập mức giá theo mức tiêu thụ điện - Mức tiêu thụ điện phụ thuộc vào công suất tiêu thụ mỗi giờ. Nó được đo bằng kilowatt giờ (kWh), hoặc mã lực (hp).
Tiêu thụ điện = Năng lượng = pt
Bài tập 2 áp dụng luật Watt
Đối với một chiếc đồng hồ trong Hình 8, người ta mua một pin lithium 3 V. Pin có năng lượng dự trữ 6.000 jun từ nhà máy. Biết đồng hồ tiêu thụ cường độ dòng điện 0.0001 A, sau bao nhiêu ngày thì phải thay pin?
Bài giải Bài tập 2
Công suất điện mà máy tính tiêu thụ được xác định bằng cách sử dụng Định luật Watt:
Nếu năng lượng tiêu thụ của máy tính được cho bởi quan hệ Năng lượng = pt, giải thời gian "t", và thay thế các giá trị của năng lượng và công suất điện, sẽ thu được thời gian sử dụng pin. Xem hình 6
Pin có khả năng giữ cho máy tính hoạt động trong 20.000.000 giây, tương đương với 7,7 tháng.
Kết quả:
Pin đồng hồ nên được thay sau 7 tháng.
Bài tập 3 áp dụng luật Watt
Yêu cầu phải biết ước tính chi phí hàng tháng trong dịch vụ điện của một địa phương, biết rằng mức tiêu thụ điện là 0,5 đô la / kWh. Hình 7 cho thấy các thiết bị tiêu thụ điện trong khuôn viên:
- Bộ sạc điện thoại 30 W, hoạt động 4 giờ một ngày
- Máy tính để bàn, 120 W, hoạt động 8 giờ một ngày
- Bóng đèn sợi đốt, 60 W, hoạt động 8 giờ một ngày
- Đèn bàn, 30 W, hoạt động 2 giờ một ngày
- Máy tính xách tay, 60 W, hoạt động 2 giờ một ngày
- TV, 20 W, hoạt động 8 giờ một ngày
Giải pháp:
Để xác định mức tiêu thụ điện, sử dụng quan hệ Tiêu thụ năng lượng = pt. 30 W và được sử dụng 4 giờ một ngày, nó sẽ tiêu thụ 120 Wh hoặc 0.120Kwh mỗi ngày, như trong hình 8.
Bảng 1 cho thấy tính toán mức tiêu thụ điện của các thiết bị cục bộ. 1.900 Wh hoặc 1.9kWh được tiêu thụ hàng ngày.
Với mức 0,5 đô la / kWh, dịch vụ điện sẽ có giá:
Kết quả:
Chi phí dịch vụ điện trong cơ sở là 28,5 đô la mỗi tháng, với mức tiêu thụ 57 kWh mỗi tháng.
Quy ước về dấu hiệu bị động:
Một phần tử có thể hấp thụ hoặc cung cấp năng lượng. Khi công suất điện của một phần tử có dấu dương thì phần tử đó đang hấp thụ năng lượng. Nếu nguồn điện là âm thì phần tử đang cung cấp năng lượng điện. Xem hình 9
Nó được thành lập như một "quy ước về dấu hiệu thụ động" rằng công suất điện:
- Nó là dương nếu dòng điện đi qua cực dương của điện áp trong phần tử.
- Nó là âm nếu dòng điện đi qua cực âm. Xem hình 10
Bài tập 4 áp dụng định luật Watt
Đối với các phần tử thể hiện trong Hình 11, hãy tính công suất điện bằng cách sử dụng quy ước dấu dương và cho biết phần tử đó cung cấp hoặc hấp thụ năng lượng:
Giải pháp:
Hình 12 cho thấy cách tính công suất điện trong mỗi thiết bị.
Kết quả
ĐẾN. (Lợi nhuận năm A) Khi dòng điện đi qua cực dương thì công suất là cực dương:
p = 20W, phần tử hấp thụ năng lượng.
NS. (Lợi nhuận cho bài tập B) Khi dòng điện đi qua cực dương thì công suất là cực dương:
p = - 6 W, phần tử cung cấp năng lượng.
Kết luận cho định luật Watt:
Công suất điện, được đo bằng watt (W), cho biết năng lượng điện có thể được chuyển hóa nhanh như thế nào.
Định luật Watt cung cấp phương trình tính công suất điện trong hệ thống điện, thiết lập mối quan hệ trực tiếp giữa công suất, hiệu điện thế và dòng điện: p = vi
Việc nghiên cứu công suất điện rất hữu ích để xác định hiệu suất của thiết bị, trong thiết kế giống nhau để giảm tiêu thụ điện, để thu thập dịch vụ điện, trong số các ứng dụng khác.
Khi một thiết bị tiêu thụ năng lượng thì công suất điện là dương, nếu thiết bị cung cấp năng lượng thì công suất là âm. Để phân tích công suất trong mạch điện, quy ước dấu dương thường được sử dụng, cho biết rằng công suất trong một phần tử là dương nếu dòng điện đi qua cực dương.
Ngoài ra trên trang web của chúng tôi, bạn có thể tìm thấy: Định luật Kirchhoff, những gì nó thiết lập và cách áp dụng nó
