Содержание:
Мощность:
Одинаковую работу можно совершить за разные промежутки времени. Например, можно поднять груз за минуту, а можно поднимать этот же груз в течение часа.
Физическую величину, равную отношению совершенной работы 
Единицей мощности в SI является джоуль в секунду (Дж/с), или ватт (Вт), названный так в честь английского изобретателя Дж. Уатта. Один ватт — это такая мощность, при которой работу в 1 Дж совершают за 1 с. Итак, 
Человек может развивать мощность в сотни ватт. Чтобы оценить, насколько могущество человеческого разума, создавшего двигатели, больше «могущества» человеческих мускулов, приведем такие сравнения:
- мощность легкового автомобиля примерно в тысячу раз больше средней мощности человека;
- мощность авиалайнера примерно в тысячу раз больше мощности автомобиля;
- мощность космического корабля примерно в тысячу раз больше мощности самолета.
Мощность
Механическая работа всегда связана с движением тел. А движение происходит во времени. Поэтому и выполнение работы, как и превращение механической энергии, всегда происходит на протяжении определенного времени.
Работа выполняемая на протяжении определенного времени:
Простейшие наблюдения показывают, что время выполнения работы может быть разным. Так, школьник может подняться по лестнице на пятый этаж за 1-2 мин, а пожилой человек — не меньше чем за 5 мин. Грузовой автомобиль КрАЗ может перевезти определенный груз на расстояние 50 км за 1 ч. Но если этот груз частями начнет перевозить легковой автомобиль с прицепом, то потратит на это не меньше 12 ч.
Для описания процесса выполнения работы, учитывая его скорость, используют физическую величину, которая называется мощностью.
Что такое мощность
Мощность — это физическая величина, которая показывает скорость выполнения работы и равна отношению работы ко времени, за которое эта работа выполняется.
Так как при выполнении работы происходит превращение энергии, то можно считать, что мощность характеризует скорость превращения энергии.
Как рассчитать мощность
Для расчета мощности нужно значение работы разделить на время, за которое эта работа была выполнена:
Если мощность обозначить латинской буквой 
, то формула для расчета мощности будет такой
Единицы мощности
Для измерения мощности используется единица ватт (Вт). При мощности 1 Вт работа 1 Дж выполняется за 1 с:
Единица мощности названа в честь английского механика Джеймса Уатта, который внес значительный вклад в теорию и практику построения тепловых двигателей.
Джеймс Уатт (1736-1819) — английский физик и изобретатель.
Главная заслуга Уатта в том, что он отделил водяной конденсатор от нагревателя и сконструировал насос для охлаждения конденсатора. Фактически он увеличил разность температур между нагревателем и конденсатором (холодильником), благодаря чему увеличил экономичность паровой машины. Позже теоретически это обоснует Сади Карно.
Он один из первых высказал предположение, что вода — это сложное вещество, состоящее из водорода и кислорода.
Как и для других физических величин, для единицы мощности существуют производные единицы:
Пример №1
Определить мощность подъемного крана, если работу 9 МДж он выполняет за 5 мин.
Дано:
Решение
По определению 
поэтому
Ответ. Мощность крана 30 кВт.
Пример №2
Человек массой 60 кг поднимается на пятый этаж дома за 1 мин. Высота пяти этажей дома равна 16 м. Какую мощность развивает человек?
Дано:
Решение
По определению 
Работа определяется 
Тогда 
Ответ. Человек развивает мощность 160 Вт.
Зная мощность и время, можно рассчитать работу:
Скорость движения зависит от мощности
Мощность связана со скоростью соотношением:
где 
— сила, которая выполняет работу; 
— скорость движения.
Если известны мощность двигателя и значения сил сопротивления, то можно рассчитать возможную скорость автомобиля или другой машины, которая выполняет работу:
Таким образом, из двух автомобилей при равных силах сопротивления большую скорость будет иметь тот, у которого мощность двигателя больше.
Каждый конструктор знает, что для увеличения скорости движения автомобиля, самолета или морского корабля нужно или увеличивать мощность двигателя, или уменьшать силы сопротивления. Поскольку увеличение мощности связано с увеличением потребления топлива, то средствам современного транспорта, как правило, придают специфическую обтекаемую форму, при которой сопротивление воздуха будет наименьшим, а все подвижные части изготавливают так, чтобы сила трения была минимальной.
Итоги:
- Существуют два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная.
- Если тело перемещается или деформируется под действием силы, то выполняется механическая работа.
- Простыми механизмами являются рычаги и блоки.
- Ни один простой механизм не дает выигрыша в работе.
- Качество механизма определяется коэффициентом полезного действия, который определяет часть полезной работы в общей выполненной работе.
- Тело, при перемещении которого может быть выполнена работа, обладает энергией.
- Взаимодействующие тела обладают потенциальной энергией.
- Движущееся тело обладает кинетической энергией, которая зависит от скорости и массы тела.
- Потенциальная и кинетическая энергии могут превращаться друг в друга. Такие превращения происходят в равной мере, если отсутствуют силы трения.
- Сумму кинетической и потенциальной энергий называют полной механической энергией системы.
- В замкнутой системе при отсутствии сил трения сумма кинетической и потенциальной энергий остается постоянной.
- Закон сохранения и превращения энергии подтверждает невозможность существования вечного двигателя (perpetuum mobile).
- Мощность характеризует скорость превращения одного вида энергии в другой.
Механическая работа и мощность
С помощью импульса невозможно описать все случаи взаимодействия. Поэтому в физике применяют еще и понятие механической работы.
В механике работа зависит от значения и направления силы, а также перемещения точки ее приложения. Из курса физики 8 класса вам известно, что
A = Fs,
где F — значение силы, действующей на тело; s — модуль перемещения тела.
Если сила F постоянна, а перемещение 
прямолинейное (рис. 2.65), то работа 
где s = 
— угол между направлением действия силы и перемещения.
Робота является величиной скалярной. Произведение 
— проекция действующей силы на направление перемещения.
Легко заметить, что если 
< 90°, то работа силы положительная, при 
= 90° (сила перпендикулярна к перемещению) работа равна нулю, а при 
— отрицательная.
Пример №3
Девочка тянет санки равномерно, прикладывая к веревке силу 50 Н. Веревка натягивается под углом 30° к горизонту (рис. 2.66). Какую работу выполнит девочка, переместив санки на 20 м?
Дано:
F = 50 Н,
s = 20 м, 
= 30°.
А-?
Решение
По определению 
Соответственно 
Ответ: А = 870 Дж (работа силы положительная, поскольку cos 30° > 0).
- Заказать решение задач по физике
Пример №4
Решим предыдущую задачу для случая, когда девочка удерживает санки, съехавшие с горки (рис. 2.67). В данном случае 
= 150°.
Дано:
F = 50 Н, s = 20 м,
= 150°.
А — ?
Решение
А = Fscosa;
А = 50 Н • 20 м • (-0,87) 
-870 Дж.
Ответ: А = -870 Дж (работа силы отрицательная, поскольку cos 150° < 0).
Таким образом, в зависимости от направления действия силы по отношению к перемещению работа может иметь положительные и отрицательные значения.
Например, работа, которую выполняет двигатель автомобиля, будет положительной, поскольку направление силы тяги автомобиля совпадает с направлением его движения. Положительной будет и работа человека, поднимающего какой-либо груз с земли на определенную высоту. Силы трения, действующие на автомобиль, выполняют отрицательную работу, поскольку направлены в противоположном направлении к перемещению.
Возможны случаи, когда работа равна нулю, хотя перемещение тела происходит. Например, если 
= 90°, то работа силы равна нулю, поскольку cos90° = 0. Сила тяжести, действующая на спутник Земли, который движется по круговой орбите, работы не выполняет.
Мощность — это физическая величина, характеризующая скорость совершения работы. Поскольку во время выполнения работы происходит превращение энергии, можно сделать вывод, что мощность показывает скорость превращения одного вида энергии в другой.
В механике мощность обозначают буквой N и рассчитывают по формуле
N= — =—,
t t
где 
— изменение энергии; А — работа; t — время.
Если известны мощность и время, за которое совершена работа, то можно рассчитать и саму работу:
A = Nt.
Основная единица измерения мощности — ватт (Вт):
Всё о мощности
Одна и та же работа в разных случаях может быть выполнена за различные промежутки времени, т. е. она может совершаться неодинаково быстро. Например, при подъеме груза на определенную высоту подъемным краном (рис. 148) будет затрачено гораздо меньше времени, чем при использовании лебедки.
Для характеристики процесса выполнения работы важно знать не только ее численное значение, но и время, за которое она выполняется. Очевидно, что чем меньшее время требуется для выполнения данной работы, тем эффективнее работает машина, механизм и др.
Величина, характеризующая быстроту совершения работы, называется мощностью. Ее обычно обозначают буквой Р.
Если в течение промежутка времени Δt была совершена работа А, то средняя мощность равна отношению работы к этому промежутку времени:
Из определения видно, что мощность численно равна работе, совершаемой в единицу времени. Таким образом, единицей мощности является джоуль в секунду 
. Эта единица получила название ватт (Вт): 1 Вт = 1 
. Это название дано в честь английского ученого Джеймса Уатта — изобретателя универсального парового двигателя. Уаттом была впервые введена единица мощности, которая и до сих пор используется для характеристики мощности различных двигателей — 1 лошадиная сила (1 л. с. = 736 Вт).
Понятно, что во времена Уатта на заре технической революции мощность построенной паровой машины было естественно сравнить с мощностью лошади — единственным в то время «двигателем».
Может ли человек развивать мощность, равную 1 л. с.? Ответ на этот вопрос положительный. Рассмотрим разбег спортсмена на короткие дистанции. Хорошие спортсмены дистанцию в 100 м пробегают за 10 с, т. е. их средняя скорость 10 
. Разбег длится 3 с, а работа A, которую совершают мышцы спортсмена, не может быть меньше, чем кинетическая энергия 
, приобретенная им за время разбега. Следовательно, средняя мощность не меньше, чем
Если предположить, что масса спортсмена т = 80 кг, то
Разумеется, развивать такую мощность длительное время не сможет даже очень тренированный человек.Если известна мощность, то работа выражается равенством:
A = P∆t. (2)
Это позволяет ввести еще одну единицу работы (а значит, и энергии) следующим путем. За единицу работы можно принять работу, которая совершается некоторой силой в течение 1 с при мощности в 1 Вт. Она называется ватт-секундой. Понятно, что 1 Вт.c = 1 Дж. Часто используются более крупные внесистемные единицы работы и энергии: киловатт-час (кВт.ч) и мегаватт-час (МВт . ч):
1 кВт .ч= 1000кВт.3600 с = 3,6∙ 106 Дж;
1 МВт.ч= 1000кВт.3600 с = 3,6∙ 109 Дж.
При движении любого тела на него в общем случае действует несколько сил. Каждая сила совершает работу, и, следовательно, для каждой силы мы можем вычислить мощность.
Наиболее общее выражение для работы постоянной силы, направленной под углом 
к направлению движения. А = F∆rcos. Поэтому средняя мощность этой силы:
(3)
так как 
— модуль средней скорости тела.
Ясно, что если модуль силы в некоторой момент времени равен F и модуль мгновенной скорости υ, а угол между ними 
, то мгновенное значение мощности этой силы:
P = Fυcos. (4)
Как следует из формулы (4), при заданной мощности мотора сила тяги тем меньше, чем больше скорость движения автомобиля. Вот почему водители при подъеме в гору, когда нужна наибольшая сила тяги, переключают двигатель на пониженную передачу. Для движения по горизонтальному участку с постоянной скоростью достаточно, чтобы сила тяги преодолевала силу сопротивления движению. Формула (4) позволяет объяснить, что быстроходные поезда, автомобили, корабли, самолеты нуждаются в двигателях большой мощности и конструкции, обеспечивающей как можно меньшую силу сопротивления.
Любой двигатель или механическое устройство предназначены для выполнения определенной механической работы. Эта работа называется полезной работой. Для двигателя автомобиля — это работа по его перемещению, для токарного станка — работа по вытачиванию детали и т. п.
В любой машине, в любом двигателе полезная работа всегда меньше той энергии, которая затрачивается для приведения их в действие, потому что всегда существуют силы трения, работа которых приводит к нагреванию каких-либо частей устройства. А нагревание нельзя считать полезным результатом действия машины.
Поэтому каждое устройство характеризуется особой величиной, которая показывает, насколько эффективно используется подводимая к нему энергия. Эта величина называется коэффициентом полезного действия (КПД) и обычно обозначается греческой буквой η (эта).
Коэффициентом полезного действия называется отношение полезной )аботы, совершенной машиной за некоторый промежуток времени, ко всей утраченной работе (подведенной энергии) за тот же промежуток времени:
(5)
Коэффициент полезного действия обычно выражается в процентах, поскольку и полезную, и затраченную работы можно представить как произведение мощности на промежуток времени, в течение которого работала машина, то коэффициент полезного действия можно определить следующим образом:
где Pn и Р3 — полезная мощность и затраченная мощность соответственно.
Главные выводы:
- Мощность численно равна работе, которую совершает сила в единицу времени.
- Мощность силы равна произведению силы на скорость тела и косинус угла между направлением силы и скорости в данный момент времени.
- Коэффициентом полезного действия называется отношение полезной работы, совершенной машиной за некоторый промежуток времени, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за тот же промежуток времени.
- Взаимодействие тел
- Механическая энергия и работа
- Золотое правило механики
- Потенциальная энергия
- Криволинейное движение
- Ускорение точки при ее движении по окружности
- Инерциальные системы отсчета
- Энергия в физике
Мощность (физика)
- Мощность (физика)
-
Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Эффективная мощность, мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно). Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э. м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т. п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя.[1]
— средняя мощность — мгновенная мощностьТак как работа является мерой изменения энергии, мощность можно определить также как скорость изменения энергии системы.
Содержание
- 1 Единицы измерения
- 2 Мощность в механике
- 3 Электрическая мощность
- 4 Приборы для измерения мощности
- 5 Примечания
- 6 См. также
- 7 Ссылки
Единицы измерения
В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.
Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.
Соотношения между единицами мощности
Единицы Вт кВт МВт кгс·м/с эрг/с л. с. 1 ватт 1 10-3 10-6 0,102 107 1,36·10-3 1 киловатт 103 1 10-3 102 1010 1,36 1 мегаватт 106 103 1 102·103 1013 1,36·103 1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81·10-3 9,81·10-6 1 9,81·107 1,33·10-2 1 эрг в секунду 10-7 10-10 10-13 1,02·10-8 1 1,36·10-10 1 лошадиная сила[2] 735,5 735,5·10-3 735,5·10-6 75 7,355·109 1 Мощность в механике
Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.
Частный случай мощности при вращательном движении:
M — момент,
— угловая скорость, — число пи, n — частота вращения (об/мин).Электрическая мощность
Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
S=P+jQ
S — Полная мощность, ВА
P — Активная мощность, Вт
Q — Реактивная мощность, ВАр
Приборы для измерения мощности
- Ваттметр
- Варметр
- Фазометр
Примечания
- ↑ Большая Советская энциклопедия
- ↑ «метрическая лошадиная сила»
См. также
- Энергия
Ссылки
- Влияние формы электрического тока на его действие. Журнал «Радио», номер 6, 1999 г.
Wikimedia Foundation.
2010.
Полезное
Смотреть что такое «Мощность (физика)» в других словарях:
-
ФИЗИКА — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия
-
Физика — Примеры разнообразных физических явлений Физика (от др. греч. φύσις … Википедия
-
Физика — I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… … Большая советская энциклопедия
-
Физика высоких плотностей энергии — Физика высоких плотностей энергий (англ. High Energy Density Physics, HED Physics) раздел физики на стыке физики конденсированного состояния и физики плазмы, занимающийся изучением систем, имеющих высокую плотность энергии. Под высокой … Википедия
-
Электрическая мощность — Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность … Википедия
-
Реактивная мощность — Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность 2 Мощность постоянного тока … Википедия
-
Интенсивность (физика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Интенсивность. Интенсивность Размерность MT−3 Единицы измерения СИ Вт/м² … Википедия
-
Варметр — Ваттметр (ватт + гр. μετρεω измеряю) измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала. Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока … Википедия
-
Измеритель мощности — Ваттметр (ватт + гр. μετρεω измеряю) измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала. Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока … Википедия
-
Мощности измеритель — Ваттметр (ватт + гр. μετρεω измеряю) измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала. Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока … Википедия
Правильно
Мощность — слово пишется без мягкого знака после буквы «щ», правильность написания зафиксирована во всех словарях русского языка.
У этого двигателя большая мощность
Суммарная мощность всех агрегатов
Мощность это физическая величина
Мощность бытовых электроприборов
Неправильно
Мощьность, мосчность
Читайте также:
Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Эффективная мощность, мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно). Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э. м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т. п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя.[1]
— средняя мощность
— мгновенная мощность
Так как работа является мерой изменения энергии, мощность можно определить также как скорость изменения энергии системы.
Единицы измерения
В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.
Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.
| Единицы | Вт | кВт | МВт | кгс·м/с | эрг/с | л. с. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ватт | 1 | 10-3 | 10-6 | 0,102 | 107 | 1,36·10-3 |
| 1 киловатт | 103 | 1 | 10-3 | 102 | 1010 | 1,36 |
| 1 мегаватт | 106 | 103 | 1 | 102·103 | 1013 | 1,36·103 |
| 1 килограмм-сила-метр в секунду | 9,81 | 9,81·10-3 | 9,81·10-6 | 1 | 9,81·107 | 1,33·10-2 |
| 1 эрг в секунду | 10-7 | 10-10 | 10-13 | 1,02·10-8 | 1 | 1,36·10-10 |
| 1 лошадиная сила[2] | 735,5 | 735,5·10-3 | 735,5·10-6 | 75 | 7,355·109 | 1 |
Мощность в механике
Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.
Частный случай мощности при вращательном движении:
M — момент, 
— угловая скорость, 
— число пи, n — частота вращения (об/мин).
Электрическая мощность
Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
S=P+jQ
S — Полная мощность, ВА
P — Активная мощность, Вт
Q — Реактивная мощность, ВАр
Приборы для измерения мощности
- Ваттметр
- Варметр
- Фазометр
Примечания
- ↑ Большая Советская энциклопедия
- ↑ «метрическая лошадиная сила»
См. также
- Энергия
Ссылки
- Влияние формы электрического тока на его действие. Журнал «Радио», номер 6, 1999 г.
Wikimedia Foundation.
2010.
Мо́щность — скалярная физическая величина, характеризующая мгновенную скорость передачи энергии от одной физической системы к другой в процессе её использования и в общем случае определяемая через соотношение переданной энергии к времени передачи. В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный энергии в 1 джоуль, переданной за время в 1 секунду (1 Вт ≡ 1 Дж/с), а любое числовое значение мощности, указываемое в каких-либо информационных источниках, по умолчанию подразумевает именно такой секундный временной промежуток.[1][2]
Используемые обозначения
Актуальные международные стандарты серии ISO/IEC 80000 предписывают обозначать мощность символом P прописной буквой как для формул механики, так и для формул электродинамики.[3][4] Этимология обозначения — либо от лат. potestas, либо от англ. power.
В русскоязычной литературе по физике мощность в формулах механики и гидродинамики может обозначаться символом N, но этимология данного обозначения точно не ясна.
Основные формулы
Основное определение мощности:
- (где P — мощность, E — энергия, t — время).
Определение среднего значения мощности за промежуток времени :
Интеграл по времени от мгновенной мощности за промежуток времени равен полной переданной энергии за это время:
Единицы измерения
В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт (Вт), равный одному джоулю в секунду (Дж/с).[5]
В теоретической физике, астрофизике, в качестве единицы для мощности часто используют эрг в секунду (эрг/с), являющуюся внесистемной.
Распространённой единицей измерения мощности автомобильных, локомотивных и судовых ДВС является лошадиная сила. Однако в своих рекомендациях Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит лошадиную силу к числу единиц измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются»[6].
| Единицы | Вт | кВт | МВт | кгс·м/с | эрг/с | л. с.(мет.) | л. с.(анг.) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ватт | 1 | 10−3 | 10−6 | 0,102 | 107 | 1,36⋅10−3 | 1,34⋅10−3 |
| 1 киловатт | 103 | 1 | 10−3 | 102 | 1010 | 1,36 | 1,34 |
| 1 мегаватт | 106 | 103 | 1 | 102⋅103 | 1013 | 1,36⋅103 | 1,34⋅103 |
| 1 килограмм-сила-метр в секунду | 9,81 | 9,81⋅10−3 | 9,81⋅10−6 | 1 | 9,81⋅107 | 1,33⋅10−2 | 1,31⋅10−2 |
| 1 эрг в секунду | 10−7 | 10−10 | 10−13 | 1,02⋅10−8 | 1 | 1,36⋅10−10 | 1,34⋅10−10 |
| 1 лошадиная сила (метрическая) | 735,5 | 735,5⋅10−3 | 735,5⋅10−6 | 75 | 7,355⋅109 | 1 | 0,9863 |
| 1 лошадиная сила (английская) | 745,7 | 745,7⋅10−3 | 745,7⋅10−6 | 76,04 | 7,457⋅109 | 1,014 | 1 |
Мощность в механике
Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
- где — вектор силы;
- — вектор скорости;
- — угол между вектором скорости и силы;
- — модуль вектора силы;
- — модуль вектора скорости.
Частный случай мощности при вращательном движении:
- где — момент силы (Н*м);
- — угловая скорость (рад/с);
- — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин).
Электрическая мощность
Электри́ческая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
Мгновенная электрическая мощность участка электрической цепи:
- где — мгновенный ток через участок цепи;
- — мгновенное напряжение на этом участке.
При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия:
- активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной мощности,
- мгновенная активная мощность:
- реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно,
- мгновенная реактивная мощность:
-
- при
- при
- при
- полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз.
- мгновенная полная мощность:
- где — амплитуда тока;
- — амплитуда напряжения;
- — угол между начальным углом напряжения и начальным углом силы тока —
- — угловая скорость;
- — время.
Приборы для измерения электрической мощности и мощности излучения
Аналоговый стрелочный ваттметр
- Ваттметры (в том числе варметры) — измерительные приборы, предназначенные для определения мощности электрического тока или электромагнитного излучения.
По назначению и диапазону частот ваттметры можно разделить на три категории — низкочастотные (и постоянного тока), радиочастотные и оптические.
Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа функционального преобразования измерительной информации и её вывода оператору ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.
Гидравлическая мощность
Мощность гидромашины или гидроцилиндра равна произведению перепада давления на машине (разности давлений на входе и выходе) на расход жидкости:
- где — расход жидкости, м3/с;
- — перепад давления, Па.
К примеру, насос НП-89Д, стоящий на Су-24, Ту-134 и Ту-154, имеет производительность 55 л/мин (~0,000917 м3/с) при давлении 210 кгс/см2 (21 МПа)[7] — следовательно, его гидравлическая мощность составляет примерно 19,25 кВт.
См. также
- Удельная мощность
- Активная мощность
- Реактивная мощность
- Светимость
- Энергия
- Мощность взрывного устройства
- Мощность звука
- Усилитель мощности
Примечания
Литература
- ГОСТ 8.417-2002. «Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин». — Москва: Стандартинформ, 2002. — 39 с.
- Орир Дж. Физика, полный курс = Physics by Jay Orear, Cornell University / пер. с англ. и научная редактура Ю. Г. Рудого и А. В. Беркова. — 2-е. — Москва: «Издательство «КДУ», 2010. — С. 100-101. — 752 с. — ISBN 978-5-98227-366-6.
Ссылки
- Электрическая работа и мощность
- Влияние формы электрического тока на его действие. Журнал «Радио», номер 6, 1999 г. Архивная копия от 11 июня 2008 на Wayback Machine
- Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов
Понятие физической величины
Физическая величина – это это такая физическая величина, которой по соглашению присвоено числовое значение, равное единице.
В таблицах приведены основные и производные физические величины и их единицы, принятые в Международной системе единиц (СИ).
| Мощность | |
|---|---|
| N , P , W = d A d t <displaystyle N,P,W=<frac
|
|
| Размерность | L 2 MT −3 |
| Единицы измерения | |
| СИ | Вт |
| СГС | эрг·с −1 |
Мо́щность — скалярная физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени [1] .
Содержание
Используемые обозначения [ править | править код ]
Обычно в формулах механики обозначается символом N (происхождение символа подлежит уточнению).
В электротехнике обычно обозначается символом P — от лат. potestas (сила, мощь, действенность);
Иногда используется символ W (от англ. watt).
Основные формулы [ править | править код ]
Различают среднюю мощность за промежуток времени Δ t <displaystyle Delta t> :
N = Δ A Δ t , <displaystyle N=<frac <Delta A><Delta t>>,>
и мгновенную мощность в данный момент времени:
N = d A d t . <displaystyle N=<frac
Интеграл по времени от мгновенной мощности за промежуток времени равен полной переданной энергии за это время:
∫ t 0 t 1 N d t = E . <displaystyle int _>^>Ndt=E.> 1>0>
Единицы измерения [ править | править код ]
В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт (Вт), равный одному джоулю в секунду (Дж/с). В теоретической физике, астрофизике, в качестве единицы для мощности часто используют эрг в секунду (эрг/с).
Другой распространённой, но ныне устаревшей единицей измерения мощности, является лошадиная сила. В своих рекомендациях Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит лошадиную силу к числу единиц измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются» [2] .
Соотношения между единицами мощности
| Единицы | Вт | кВт | МВт | кгс·м/с | эрг/с | л. с.(мет.) | л. с.(анг.) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ватт | 1 | 10 −3 | 10 −6 | 0,102 | 10 7 | 1,36⋅10 −3 | 1,34⋅10 −3 |
| 1 киловатт | 10 3 | 1 | 10 −3 | 102 | 10 10 | 1,36 | 1,34 |
| 1 мегаватт | 10 6 | 10 3 | 1 | 102⋅10 3 | 10 13 | 1,36⋅10 3 | 1,34⋅10 3 |
| 1 килограмм-сила-метр в секунду | 9,81 | 9,81⋅10 −3 | 9,81⋅10 −6 | 1 | 9,81⋅10 7 | 1,33⋅10 −2 | 1,31⋅10 −2 |
| 1 эрг в секунду | 10 −7 | 10 −10 | 10 −13 | 1,02⋅10 −8 | 1 | 1,36⋅10 −10 | 1,34⋅10 −10 |
| 1 лошадиная сила (метрическая) | 735,5 | 735,5⋅10 −3 | 735,5⋅10 −6 | 75 | 7,355⋅10 9 | 1 | 0,9863 |
| 1 лошадиная сила (английская) | 745,7 | 745,7⋅10 −3 | 745,7⋅10 −6 | 76,04 | 7,457⋅10 9 | 1,014 | 1 |
Мощность в механике [ править | править код ]
Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
где F — вектор силы; v — вектор скорости; α — угол между вектором скорости и силы; F — модуль силы; v — модуль скорости.
Частный случай мощности при вращательном движении:
M — момент силы, ω <displaystyle mathbf <omega >> — угловая скорость, π <displaystyle pi > — число пи, n — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин.).
Электрическая мощность [ править | править код ]
Электри́ческая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
Мгновенная электрическая мощность P ( t ) <displaystyle P(t)> участка электрической цепи:
P ( t ) = I ( t ) ⋅ U ( t ) <displaystyle P(t)=I(t)cdot U(t),> где I ( t ) <displaystyle I(t)> — мгновенный ток через участок цепи; U ( t ) <displaystyle U(t)> — мгновенное напряжение на этом участке.
При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия:
- активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной мощности,
- мгновенная активная мощность:
p ( t ) = 1 2 ⋅ U m ⋅ I m ⋅ cos ( φ ) − 1 2 ⋅ U m ⋅ I m ⋅ cos ( φ ) c o s ( 2 ω t ) <displaystyle p(t)=<1 over 2>cdot Umcdot Imcdot cos(varphi )-<1 over 2>cdot Umcdot Imcdot cos(varphi )cos(2omega t)>
- реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно,
- мгновения реактивная мощность:
при 0>»> φ > 0 <displaystyle varphi >0> 0″/>
q ( t ) = 1 2 ⋅ U m ⋅ I m ⋅ sin ( φ ) ⋅ cos ( 2 ω t + π 2 ) <displaystyle q(t)=<frac <1><2>>cdot Umcdot Imcdot sin(varphi )cdot cos <Bigl (>2omega t+<frac <pi ><2>><Bigr )>>
при φ 0 <displaystyle varphi
q ( t ) = 1 2 ⋅ U m ⋅ I m ⋅ sin ( φ ) ⋅ cos ( 2 ω t − π 2 ) <displaystyle q(t)=<frac <1><2>>cdot Umcdot Imcdot sin(varphi )cdot cos <Bigl (>2omega t-<frac <pi ><2>><Bigr )>>
- полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз.
- мгновенная полная мощность
s ( t ) = 1 2 ⋅ U m ⋅ I m ⋅ cos ( φ ) − 1 2 ⋅ U m ⋅ I m ⋅ c o s ( 2 ω t − φ ) <displaystyle s(t)=<1 over 2>cdot Umcdot Imcdot cos(varphi )-<1 over 2>cdot Umcdot Imcdot cos<Bigl (>2omega t-varphi <Bigr )>>
Тепловые величины и величины молекулярной физики:
Температура по шкале Цельсия
Газовая постоянная (молярная)
Температурный коэффициент линейного расширения
Коэффициент полезного действия
Температурный коэффициент объемного расширения
Относительная молекулярная масса
Удельная теплота парообразования
Постоянная (число) Авогадро
Удельная теплота плавления
Удельная теплота сгорания топлива (сокр: теплота сгорания топлива)
Постоянная (число) Лошмидта
Электрические и магнитные величины:
Температурный коэффициент электрического сопротивления
Диэлектрическая проницаемость вакуума (электрическая постоянная)
Удельная плотность энергии магнитного поля
Удельная плотность энергии электрического поля
Удельная электрическая проводимость
Удельное электрическое сопротивление
Частота электрического тока
Магнитная проницаемость вакуума (магнитная постоянная)
Это величина, отображающая как быстро выполняется работа или как быстро энергия передается из одного места в другое или преображается из одного типа в другой.
В разных областях физики мощность принято обозначать разными символами, например в механике — NN, в электротехнике — PP, а также иногда WW.
Для нахождения величины мощности используют разные формулы:
P = △E△tP;=;frac{triangle E}{triangle t},
где PP мощность, ΔEΔE – изменение энергии, ΔtΔt – изменение времени. Или другая интерпретация:
P = FvcosαP;=;Fvcosalpha,
в случае, если на тело, движущееся со скоростью vv, действует определенная сила FF, то она совершает работу. Мощность будет равна скалярному произведению силы на скорость, на косинус угла между ними.
Стандартная единица мощности – это ватт, обозначенный Вт (или WW). Получила название в честь шотландского инженера-механика Джеймса Уатта.
Выходная мощность электрического оборудования, тостера или микроволновой печи, указывается в ваттах. Исходя из понятия мощности один ватт соответсвует одному джоулю работы, выполняемой за одну единицу времени.
Еще одна единица мощности, которая часто используется, особенно, в автомобильной индустрии: лошадиная сила.
Она обозначается сокращением л.с. и берет свое начало в XVII веке. С тех пор метрическая мощность была определена как мощность, необходимая для подъема массы 75 кг на расстояние 1 метр за 1 секунду.
Как измерить переменную мощность?
Использование электричества – один из примеров применения мощности, которая изменяется со временем.
Минимальные потребности электрической энергии наблюдаются в течение дня, но сопровождаются пиковыми скачками в вечернее время при приготовлении пищи, освещения и обогрева.
Существует три способа выражения мощности, которые здесь важны:
- мгновенная мощность PмгP_{мг};
- средняя мощность PсрP_{ср};
- пиковая PпикP_{пик}.
Это мощность сейчас, в данный момент времени.
Если мы рассмотрим уравнение для мощности P = △E△tP;=;frac{triangle E}{triangle t}, то это измерение, получается, когда ΔtΔt очень мало.
Это мощность, которую считают за очень длительное время, то есть, когда ΔtΔt в уравнении для мощности очень велико.
Это максимальное значение, которое мгновенная мощность может иметь в конкретной системе в течение длительного периода.
Автомобильные двигатели и стереосистемы являются примером систем, способные выдавать пиковую мощность, которая намного выше их номинальной средней мощности. Тем не менее, как правило, это возможно только в течение короткого времени, чтобы избежать повреждений устройств.