基本電力技術

瓦特定律的力量(應用-練習)

電費賬單 取決於消耗 電力因此,了解其含義,如何進行測量以及如何通過應用瓦特定律來減少能耗非常有用。 另外,它是研究電氣網絡和電氣設備設計中的基本變量。

瓦特科學家建立了一條以他命名的法律,該法律使我們能夠計算出這一重要變量。 接下來,對該法及其應用進行研究。

基本概念:

  • 電路: 電流可以流過的電子元件的互連。
  • 電流: 單位時間內電荷流過導電材料。 單位為安培(A)。
  • 電氣張力: 也稱為電壓或電位差。 它是使電荷移動通過一個元素所需的能量。 單位為伏特(V)。
  • 能源: 有工作能力。 它以焦耳(J)或瓦特小時(Wh)為單位。
  • 電力: 元素在給定時間內傳遞或吸收的能量數量。 電能以瓦特或瓦特為單位,用字母W表示。

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歐姆定律及其秘密文章封面
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瓦特定律

瓦特定律指出 “設備消耗或傳送的電能取決於流過設備的電壓和電流。”

根據瓦特定律,設備的電功率由以下表達式給出:

P = V x I

電功率以瓦特(W)為單位。 圖1中的“功率三角形”通常用於確定功率,電壓或電流。

電力三角瓦特定律
圖1.電力三角(https://citeia.com)

在圖2中,顯示了冪三角中包含的公式。

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

詹姆斯·瓦特(James Watt)(蘇格蘭Greenok,1736-1819)

他是機械工程師,發明家和化學家。 1775年,他製造了蒸汽機,這得益於他對這些機器的開發的貢獻,工業發展開始了。 他是旋轉發動機,雙效發動機,蒸汽壓力指示儀等的創造者。

在國際單位制中,功率單位是“瓦特”(瓦特,W),以表彰該先驅者.

使用瓦特定律計算能耗和電費賬單

從以下事實開始:電能是元素在給定時間內傳遞或吸收的能量,該能量由圖3中的公式給出。

公式-能量計算
圖3.公式-能量計算(https://citeia.com)

電能通常以Wh單位測量,儘管也可以以焦耳(1 J = 1 Ws)或馬力(hp)進行測量。 為了進行不同的測量,我們建議您閱讀以下文章: 電氣測量儀器.

1練習 運用瓦特定律 

對於圖4中的元素,計算:

  1. 吸收功率
  2. 吸收能量60秒
瓦特法律練習
圖4.練習1(https://citeia.com)

解決方案練習1

A.-由元件吸收的電功率根據圖5確定。

電力計算
圖5.電力計算(https://citeia.com)

B.吸收能量

吸收能量
公式吸收的能量

結果:

p = 10瓦; 能量= 600 J

電能消耗:

電力服務提供商根據用電量確定費率,用電量取決於每小時消耗的電量。 單位為千瓦時(kWh)或馬力(hp)。


電力消耗=能源= pt

2練習 運用瓦特定律

對於圖8中的時鐘,需要購買3 V鋰電池,該電池出廠時的儲能為6.000焦耳。 知道時鐘消耗了0.0001 A的電流,那麼更換電池需要多少天?

解決方案練習2

計算器消耗的電能是根據瓦特定律確定的:

電力
電力公式

如果計算器消耗的能量由能量= pt關係式給出,求解時間為``t'',然後代入能量和電能的值,則可得出電池壽命時間。 見圖6

電池續航時間計算
圖6.電池壽命時間計算(https://citeia.com)

電池有能力使計算器開機20.000.000秒,相當於7,7個月。

結果:

時鐘電池應在7個月後更換.

3練習 運用瓦特定律

知道用電費率為0,5 $ / kWh時,需要知道當地電力服務每月支出的估算。 圖7顯示了房屋內消耗電能的設備:

  • 30 W手機充電器,每天工作4個小時
  • 台式計算機,120 W,每天工作8個小時
  • 白熾燈泡,60 W,每天工作8小時
  • 30 W檯燈每天工作2小時
  • 60 W筆記本電腦,每天工作2個小時
  • 20 W電視,每天工作8個小時
能量消耗
圖7練習3(https://citeia.com)

:

為了確定耗電量,使用了“能量消耗= pt”的關係,因此,對於手機充電器而言,耗電量 30 W,每天使用4個小時,每天將消耗120 Wh或0.120Kwh,如圖8所示。

計算手機充電器的耗電量(示例)
圖8.手機充電器的耗電量計算(https://citeia.com)

表1列出了本地設備的耗電量計算。  每天消耗1.900 Wh或1.9kWh。

耗電量的計算練習3瓦特定律
表1耗電量的計算練習3(https://citeia.com)
公式每月能耗
公式每月能耗

以0,5美元/ kWh的費率計算,電力服務的成本為:

每月電費公式
每月電費公式

結果:

該處所的電費為每月28,5美元,每月消耗57千瓦時。

被動符號約定:

元素可以吸收或提供能量。 當元件的電功率具有正號時,該元件正在吸收能量。 如果電功率為負,則說明該元件正在提供電能。 見圖9

電力瓦特定律的標誌
圖9電力標誌(https://citeia.com)

電力被確定為“被動標誌慣例”:

  • 如果電流通過元件中電壓的正極端進入,則為正。
  • 如果電流通過負極端子進入,則為負極。 見圖10
瓦特定律被動式公約
圖10.被動符號約定(https://citeia.com)

練習4應用瓦特定律

對於圖11中所示的元素,請使用正號約定來計算電功率,並指示該元素是否提供能量或吸收能量:

電力瓦特定律
圖11.練習4(https://citeia.com)

:

圖12顯示了每個設備中電功率的計算。

用瓦特定律計算電功率
圖12.功率計算-練習4(https://citeia.com)

導致

至。 (利潤年度A)當電流通過正極端子進入時,電源為正極:

p = 20W,元素吸收能量.

B.(練習B的利潤)當電流通過正極端子進入時,電源為正極:

p =-6 W,元件供電.

瓦特定律的結論:

以瓦特(W)為單位的電能表示可以轉換多快的電能。

瓦特定律提供了用於計算電氣系統中電功率的方程式,建立了功率,電壓和電流之間的直接關係:p = vi

在其他設計中,對電力的研究對於確定設備的性能非常有用,在設備的設計中可以減少電力消耗,收集電力。

當設備消耗能量時,電功率為正,如果設備提供能量,則功率為負。 為了分析電路中的功率,通常使用正號約定,這表示如果電流通過正端子進入,則元件中的功率為正。

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