基本电力技术

瓦特定律的力量(应用-练习)

电力服务账单 取决于消耗 电力因此,了解其含义,如何进行测量以及如何通过应用瓦特定律来减少能耗非常有用。 另外,它是研究电气网络和电气设备设计中的基本变量。

瓦特科学家建立了一条以他命名的法律,该法律使我们能够计算出这一重要变量。 接下来,对该法及其应用进行研究。

基础知识:

  • 电路: 电流可以流过的电子元件的互连。
  • 电流: 单位时间内电荷流过导电材料。 单位为安培(A)。
  • 电气张力: 也称为电压或电位差。 它是使电荷移动通过一个元素所需的能量。 单位为伏特(V)。
  • 能源公司: 有工作能力。 它以焦耳(J)或瓦特小时(Wh)为单位。
  • 电力: 元素在给定时间内传递或吸收的能量数量。 电能以瓦特或瓦特为单位,用字母W表示。

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瓦特定律

瓦特定律指出 “设备消耗或传送的电能取决于流过设备的电压和电流。”

根据瓦特定律,设备的电功率由以下表达式给出:

P = V x I

电功率以瓦特(W)为单位。 图1中的“功率三角形”通常用于确定功率,电压或电流。

电力三角瓦特定律
图1.电力三角(https://citeia.com)

在图2中,显示了幂三角中包含的公式。

公式-电力三角瓦特定律
图2.公式-电力三角(https://citeia.com)

詹姆斯·瓦特(James Watt)(苏格兰Greenok,1736-1819)

他是机械工程师,发明家和化学家。 1775年,他制造了蒸汽机,这要归功于他对这些机器的发展做出的贡献,并开始了工业发展。 他是旋转发动机,双效发动机,蒸汽压力指示器仪表等的创造者。

在国际单位制中,功率单位是“瓦特”(瓦特,W),以纪念该先驱者.

使用瓦特定律计算能耗和电费账单

从以下事实开始:电能是元素在给定时间内释放或吸收的能量,该能量由图3中的公式给出。

公式-能量计算
图3.公式-能量计算(https://citeia.com)

电能通常以Wh单位测量,尽管也可以以焦耳(1 J = 1 Ws)或马力(hp)进行测量。 为了进行不同的测量,我们建议您阅读以下文章: 电气测量仪器.

锻炼1 运用瓦特定律 

对于图4中的元素,计算:

  1. 吸收功率
  2. 吸收能量60秒
瓦特法律练习
图4.练习1(https://citeia.com)

解决方案练习1

A.-由元件吸收的电功率根据图5确定。

电力计算
图5.电力计算(https://citeia.com)

B.吸收能量

吸收能量
公式吸收的能量

结果:

p = 10瓦; 能量= 600 J

电能消耗:

电力服务提供商根据用电量确定费率,用电量取决于每小时消耗的电量。 单位为千瓦时(kWh)或马力(hp)。


电力消耗=能源= pt

锻炼2 运用瓦特定律

对于图8中的时钟,需要购买3V锂电池,该电池出厂时的储能为6.000焦耳。 知道时钟消耗了0.0001 A的电流,那么更换电池需要多少天?

解决方案练习2

计算器消耗的电能是根据瓦特定律确定的:

电力
电力公式

如果计算器消耗的能量由能量= pt关系式给出,求解时间为``t'',然后代入能量和电能的值,则可获得电池寿命时间。 见图6

电池续航时间计算
图6.电池寿命时间计算(https://citeia.com)

电池有能力使计算器保持开启状态20.000.000秒,相当于7,7个月。

结果:

时钟电池应在7个月后更换.

锻炼3 运用瓦特定律

知道用电费率为0,5 $ / kWh时,需要知道当地电力服务每月支出的估算。 图7显示了房屋内消耗电能的设备:

  • 30 W手机充电器,每天工作4个小时
  • 台式计算机,120 W,每天工作8个小时
  • 60 W白炽灯泡,每天工作8小时
  • 30 W台灯每天工作2小时
  • 60 W膝上型计算机,每天工作2个小时
  • 20 W电视,每天工作8个小时
能量消耗
图7练习3(https://citeia.com)

:

为了确定耗电量,使用了“能耗= pt”关系。 30 W,每天使用4个小时,每天将消耗120 Wh或0.120Kwh,如图8所示。

计算手机充电器的耗电量(示例)
图8.手机充电器的电量计算(https://citeia.com)

表1列出了本地设备的耗电量计算。  每天消耗1.900 Wh或1.9kWh。

耗电量的计算练习3瓦特定律
表1耗电量的计算练习3(https://citeia.com)
公式每月能耗
公式每月能耗

以0,5美元/ kWh的费率计算,电力服务的成本为:

每月电费公式
每月电费公式

结果:

该处所的电费为每月28,5美元,每月消耗57千瓦时。

被动符号约定:

元素可以吸收或提供能量。 当元件的电功率具有正号时,该元件正在吸收能量。 如果电功率为负,则说明该元件正在提供电能。 见图9

电力瓦特定律的标志
图9电力标志(https://citeia.com)

电力被定义为“无源信号约定”:

  • 如果电流通过元件中电压的正极端进入,则为正。
  • 如果电流通过负极端子进入,则为负极。 见图10
瓦特定律被动式公约
图10.被动符号约定(https://citeia.com)

练习4应用瓦特定律

对于图11中所示的元素,请使用正号约定来计算电功率,并指示该元素是否提供能量或吸收能量:

电力瓦特定律
图11.练习4(https://citeia.com)

:

图12显示了每个设备中电功率的计算。

用瓦特定律计算电功率
图12.功率计算-练习4(https://citeia.com)

导致

至。 (利润年度A)当电流通过正极端子进入时,电源为正极:

p = 20W,元素吸收能量.

B.(练习B的利润)当电流通过正极端子进入时,电源为正极:

p =-6 W,元件供电.

瓦特定律的结论:

以瓦特(W)为单位的电能表示可以转换多快的电能。

瓦特定律提供了用于计算电气系统中电功率的方程式,建立了功率,电压和电流之间的直接关系:p = vi

电力的研究对于确定设备的性能,在减少电力消耗的设备设计,用于收集电力服务以及其他应用中很有用。

当设备消耗能量时,电功率为正,如果设备提供能量,则功率为负。 为了分析电路中的功率,通常使用正号约定,这表示如果电流通过正端子进入,则元件中的功率为正。

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