Moć sile fizike. Kako se mjeri snaga električne struje?

Ako trebate da dovedete agregate u jedan sistem, trebat će vam naš pretvarač energije - online pretvarač. A ispod možete pročitati kako se mjeri snaga.

Snaga je fizička veličina jednaka odnosu rada obavljenog u određenom vremenskom periodu i tog vremenskog perioda.

Kako se mjeri snaga?

Jedinice snage koje su poznate svakom studentu i koje su prihvaćene u međunarodnoj zajednici su vati. Ime je dobio po naučniku J. Wattu. Označava se latinskim W ili Tue.

1 vat je jedinica snage koja proizvodi 1 džul rada u sekundi. Vat je jednak snazi ​​struje čija je snaga 1 amper, a napon 1 volt. U inženjerstvu se po pravilu koriste megavati i kilovati. 1 kilovat je jednak 1000 vati.
Snaga se mjeri u erg po sekundi. 1 erg u sekundi Jednako 10 na minus sedmu potenciju vata. U skladu s tim, 1 vat je jednak 10 na sedmu potenciju erg/sec.

I vansistemske "konjske snage" takođe se smatraju jedinicom snage. U promet je uveden u osamnaestom vijeku i nastavlja se koristiti u automobilskoj industriji do danas. Označava se na sljedeći način:

• L.S. (na ruskom),
• HP (na engleskom).
• PS (na njemačkom),
• CV (na francuskom).

Prilikom prevođenja snage, zapamtite da u Runetu postoji nezamisliva zbrka pri pretvaranju konjskih snaga u vatove. U Rusiji, zemljama ZND i nekim drugim državama, 1 KS. iznosi 735,5 vati. U Engleskoj i Americi, 1 KS je 745,7 vati.

Zdravo! Za izračunavanje fizičke veličine koja se zove snaga, koristi se formula gdje se fizička veličina - rad dijeli s vremenom za koje je ovaj rad obavljen.

izgleda ovako:

P, W, N=A/t, (W=J/s).

Ovisno o udžbenicima i dijelovima fizike, snaga u formuli može se označiti slovima P, W ili N.

Energija se najčešće koristi u dijelovima fizike i nauke kao što su mehanika, elektrodinamika i elektrotehnika. U svakom slučaju, snaga ima svoju formulu za izračunavanje. Za naizmjeničnu i jednosmjernu struju također je drugačije. Vatmetri se koriste za mjerenje snage.

Sada znate da se snaga mjeri u vatima. Na engleskom, watt je watt, međunarodna oznaka je W, ruska skraćenica je W. Ovo je važno zapamtiti, jer svi kućanski aparati imaju takav parametar.

Snaga je skalarna veličina, nije vektor, za razliku od sile, koja može imati smjer. U mehanici, opći oblik formule snage može se napisati na sljedeći način:

P=F*s/t, gdje je F=A*s,

Iz formula se može vidjeti kako umjesto A zamjenjujemo silu F pomnoženu putanjom s. Kao rezultat toga, snaga se u mehanici može zapisati kao sila pomnožena brzinom. Na primjer, automobil, koji ima određenu snagu, prisiljen je da uspori kada vozi uzbrdo, jer to zahtijeva više snage.

Prosječna ljudska snaga je uzeta kao 70-80 vati. Snaga automobila, aviona, brodova, raketa i industrijskih postrojenja često se mjeri u konjskim snagama. Konjske snage su korištene mnogo prije uvođenja vati. Jedna konjska snaga je jednaka 745,7W. Štaviše, u Rusiji je prihvaćeno da l. sa. iznosi 735,5 vati.

Ako iznenada za 20 godina u intervjuu među prolaznicima slučajno pitate o snazi, i sjetite se da je snaga omjer rada A obavljenog u jedinici vremena t. Ako to možete reći, prijatno iznenadite publiku. Zaista, u ovoj definiciji, glavna stvar koju treba zapamtiti je da je ovdje djelitelj rad A, a djeljivo vrijeme je t. Kao rezultat toga, imajući posla i vremena, i podijelivši prvo sa drugim, dobit ćemo dugo očekivanu moć.

Prilikom odabira u trgovinama važno je obratiti pažnju na snagu uređaja. Što je čajnik jači, brže će zagrijati vodu. Snaga klima uređaja određuje koliko prostora može rashladiti bez ekstremnog opterećenja motora. Što je veća snaga uređaja, što više struje troši, više električne energije će potrošiti, to je veća i naplata električne energije.

U opštem slučaju, električna snaga se određuje formulom:

gdje je I struja, U je napon

Ponekad se čak i mjeri u volt-amperima, zapisano kao V * A. U volt-amperima se mjeri ukupna snaga, a da bi se izračunala aktivna snaga, ukupna snaga se mora pomnožiti sa koeficijentom performansi (COP) uređaja, tada dobijamo aktivnu snagu u vatima.

Često uređaji kao što su klima uređaj, frižider, pegla rade ciklično, uključuju se i isključuju sa termostata, a njihova prosečna snaga tokom ukupnog vremena rada može biti mala.

U AC krugovima, pored koncepta trenutne snage, koja se poklapa sa općom fizičkom snagom, postoje aktivna, reaktivna i prividna snaga. Prividna snaga jednaka je zbroju aktivne i jalove snage.

Za mjerenje snage koriste se elektronski uređaji - vatmetri. Jedinica mjere Watt, dobila je ime u čast izumitelja poboljšane parne mašine, koja je revolucionirala elektrane tog vremena. Zahvaljujući ovom izumu ubrzao se razvoj industrijskog društva, pojavili su se vozovi, parobrodi, fabrike koje su koristile snagu parne mašine za kretanje i proizvodnju proizvoda.

Svi smo se mnogo puta susreli sa konceptom moći. Na primjer, različite automobile karakterizira različita snaga motora. Također, električni uređaji mogu imati različitu snagu, čak i ako imaju istu svrhu.

Snaga je fizička veličina koja karakteriše brzinu rada.

odnosno mehanička snaga je fizička veličina koja karakteriše brzinu mehaničkog rada:

To jest, snaga je rad u jedinici vremena.

Snaga u SI sistemu se mjeri u vatima: [ N] = [W].

1 W je 1 J rada obavljenog u 1 sekundi.

Postoje i druge jedinice snage, na primjer, kao što su konjske snage:

U konjskim snagama se najčešće mjeri snaga motora automobila.

Vratimo se na formulu za snagu: Znamo formulu po kojoj se računa rad: Stoga možemo transformirati izraz za moć:

Tada u formuli imamo omjer modula pomaka i vremenskog intervala. Ovo je, kao što znate, brzina:

Samo imajte na umu da u rezultirajućoj formuli koristimo modul brzine, budući da ne dijelimo samo kretanje vremenom, već njegov modul. dakle, snaga je jednaka proizvodu modula sile, modula brzine i kosinusa ugla između njihovih pravaca.

Ovo je sasvim logično: recimo, snaga klipa se može povećati povećanjem sile njegovog djelovanja. Primjenom veće sile, on će u isto vrijeme obaviti više posla, odnosno povećati snagu. Ali čak i ako ostavite silu konstantnom i natjerate klip da se kreće brže, to će nesumnjivo povećati rad obavljen u jedinici vremena. Stoga će se snaga povećati.

Primjeri rješavanja problema.

Zadatak 1. Snaga motocikla je 80 KS. Krećući se vodoravnim dijelom, motociklista razvija brzinu jednaku 150 km / h. Istovremeno, motor radi sa 75% svoje maksimalne snage. Odredite silu trenja koja djeluje na motocikl.

Zadatak 2. Lovac, pod dejstvom konstantne sile potiska usmerene pod uglom od 45° prema horizontu, ubrzava od 150 m/s do 570 m/s. Istovremeno, vertikalna i horizontalna brzina borca ​​se povećavaju za isti iznos u svakom trenutku vremena. Masa lovca je 20 tona.Ako je lovac ubrzavao jedan minut, kolika je onda snaga njegovog motora?

Ciljevi lekcije:

• Upoznajte snagu kao novu fizičku veličinu;
• Razviti sposobnost izvođenja formula, koristeći neophodno znanje iz prošlih lekcija; razviti logičko razmišljanje, sposobnost analiziranja, izvođenja zaključaka;
• Primijenite znanje fizike u svijetu oko sebe.

Tokom nastave

I vječna bitka! Počivaj samo u našim snovima
Kroz krv i prašinu...
Leteći, leteći stepska kobila
I drobi perjanicu...
I nema kraja! Milje bljeskaju, strme...
Stani! ... Nema odmora! Stepska kobila galopira!”

A. Blok "Na Kulikovom polju" (jun 1908). (Slajd 1).

Danas želim započeti lekciju pitanjima za vas. (Slajd 2).

1. Mislite li da konj ima veze s fizikom?

2. Za koju fizičku veličinu se vezuje konj?

Snaga Da, to je tema naše lekcije. Hajde da to zapišemo u svesku.

Zaista, snaga motora automobila, vozila se još uvijek mjeri u konjskim snagama. Danas ćemo u lekciji naučiti sve o snazi ​​sa stanovišta fizike. Hajde da razmislimo zajedno i utvrdimo šta treba da znamo o moći kao fizičkoj veličini.

Postoji plan za proučavanje fizičkih veličina: (Slajd 3).

1. Definicija;
2. Vektor ili skalar;
3. Slovna oznaka;
4. Formula;
5. Instrument za mjerenje;
6. Jedinica veličine.

Ovaj plan će biti svrha naše lekcije.

Počnimo sa primjerom iz stvarnog života. Morate prikupiti bure vode za zalijevanje biljaka. Voda je u bunaru. Imate izbor: sakupljati kantom ili pumpom. Da vas podsjetim da će u oba slučaja mehanički rad obavljen u ovom slučaju biti isti. Naravno, većina vas će izabrati pumpu.

Pitanje: Koja je razlika kada radite isti posao?

odgovor: Pumpa će brže obaviti ovaj posao, tj. trebaće manje vremena.

1) Fizička veličina koja karakteriše brzinu obavljanja posla naziva se snaga. (Slajd 4).

2) Skalar, jer nema pravac.

5) [N] = [ 1 J/s] =

Naziv ove jedinice snage je dat u čast engleskog izumitelja parne mašine (1784.) James Watt. (Slajd 5).

6) 1 W = snaga pri kojoj se rad od 1 J obavi za 1 s (Slajd 6).

Avioni, automobili, brodovi i druga vozila često se kreću konstantnom brzinom. Na primjer, na autoputevima se automobil može dugo kretati brzinom od 100 km/h (Slajd 7).

Pitanje: šta određuje brzinu kretanja takvih tijela?

Ispostavilo se da to direktno ovisi o snazi ​​motora automobila.

Poznavajući formulu snage, izvešćemo još jednu, ali za to se prisjetimo osnovne formule za mehanički rad.

Učenik ide do table da napiše formulu. (Slajd 8).

Neka se sila poklapa u smjeru sa brzinom tijela. Zapišimo formulu za rad ove sile.

1.

2. Konstantnom brzinom, tijelo putuje putem koji je određen formulom

Zamjena u originalnoj formuli snage: , dobijamo - moć.

Imamo još jednu formulu za izračunavanje snage koju ćemo koristiti prilikom rješavanja problema.

Snaga je uvijek naznačena u pasošu tehničkog uređaja. A u modernim tehničkim pasošima automobila postoji stupac:

Snaga motora: kW/hp

Dakle, postoji odnos između ovih jedinica moći.

Pitanje: Odakle ova jedinica snage? (Slajd 11).

J. Watt je došao na ideju da izmjeri mehaničku snagu u "konjskim snagama". Jedinica snage koju je predložio bila je vrlo popularna, ali je 1948. godine Generalna konferencija za utege i mjere uvela novu jedinicu snage u međunarodni sistem jedinica - vat. (Slajd 12).

1 HP = 735,5 W.

1 W = .00013596 hp

Primjeri kapaciteta modernih automobila. (Slajd 13.14).

Različiti motori imaju različite snage.

Udžbenik, strana 134, tabela 5.

Pitanje: A šta je moć osobe?

tekst udžbenika, § 54. Ljudska snaga u normalnim radnim uslovima u proseku iznosi 70-80 vati. Praveći skokove, trčeći uz stepenice, osoba može razviti snagu do 730 W, au nekim slučajevima i više.

Pitanje: A po čemu se "živi motori" razlikuju od mehaničkih? (Slajd 15).

odgovor:Činjenica da "živi motori" mogu mijenjati svoju snagu nekoliko puta.

Učvršćivanje materijala.

1. Recite sve što znate o moći. Odgovor je prema planu proučavanja fizičke veličine.

Odgovor: N ≈ 2,9 kW.

1. § 54.
2. Zapišite formule snaga u tablicu formula.
3. Pr. 29 (2,5) - 1 nivo.
4. Pr. 29 (1.3) - 2. nivo.
5. Pr. 29 (1.4) - 3. nivo.
6. Zadatak 18 - za dodatnu ocjenu (na lecima).

književnost:

1. A.V. Peryshkin "Udžbenik fizike za 7 razred", Bustard, Moskva, 2006.
2. A. Blok "Na Kulikovom polju."
3. 1C: Školska fizika 7 razred

Svako tijelo koje se kreće može se opisati kao rad. Drugim riječima, karakterizira djelovanje sila.

Rad je definisan kao:
Proizvod modula sile i putanje koju pređe tijelo, pomnožen kosinusom ugla između smjera sile i kretanja.

Rad se mjeri u džulima:
1 [J] = = [kg* m2/s2]

Na primjer, tijelo A je pod djelovanjem sile od 5 N prešlo 10 m. Odrediti rad koji je izvršilo tijelo.

Kako su smjer kretanja i djelovanje sile isti, ugao između vektora sile i vektora pomaka bit će 0°. Formula je pojednostavljena jer je kosinus ugla od 0° 1.

Zamjenom početnih parametara u formulu, nalazimo:
A= 15 J.

Razmotrimo još jedan primjer, tijelo mase 2 kg, koje se kreće ubrzanjem od 6 m/s2, prešlo je 10 m. Odrediti rad koji je izvršilo tijelo ako se kretalo prema gore duž nagnute ravni pod uglom od 60°.

Za početak izračunavamo koju silu treba primijeniti da bi tijelo obavijestilo o ubrzanju od 6 m / s2.

F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
Pod dejstvom sile od 12H, telo je prešlo 10 m. Rad se može izračunati pomoću već poznate formule:

Gdje je a jednako 30°. Zamjenom početnih podataka u formulu dobijamo:
A= 103,2 J.

Snaga

Mnoge mašine sa mehanizmima obavljaju isti posao u različitom vremenskom periodu. Da bismo ih uporedili, uvodi se koncept moći.
Snaga je vrijednost koja pokazuje količinu obavljenog posla u jedinici vremena.

Snaga se mjeri u vatima, prema škotskom inženjeru Jamesu Wattu.
1 [Watt] = 1 [J/s].

Na primjer, velika dizalica podigla je teret težak 10 tona na visinu od 30 m za 1 minut. Mala dizalica je podigla 2 tone cigli na istu visinu za 1 minut. Uporedite kapacitete dizalica.
Definirajte radove koje obavljaju dizalice. Opterećenje raste za 30m, savladavajući silu gravitacije, pa će sila utrošena na podizanje tereta biti jednaka sili interakcije između Zemlje i tereta (F=m*g). A rad je proizvod sila i udaljenosti koju pređe roba, odnosno visina.

Za veliku dizalicu A1 = 10.000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 3.000.000 J, a za malu dizalicu A2 = 2.000 kg * 30 m * 10 m / s2 = 600.000 J.
Snaga se može izračunati dijeljenjem rada s vremenom. Obje dizalice podigle su teret za 1 min (60 sekundi).

Odavde:
N1 = 3.000.000 J/60 s = 50.000 W = 50 kW.
N2 = 600.000 J / 60 s = 10.000 W = 10 kW.
Iz gornjih podataka jasno se vidi da je prva dizalica 5 puta snažnija od druge.

Da biste dovukli 10 vreća krumpira iz povrtnjaka koji se nalazi nekoliko kilometara od kuće, morat ćete cijeli dan juriti naprijed-natrag s kantom. Ako uzmete kolica predviđena za jednu torbu, to možete učiniti za dva do tri sata.

Pa, ako sve vreće bacite u zaprežna kola, onda će za pola sata vaš usjev sigurno migrirati u vaš podrum. Koja je razlika? Razlika je u brzini kojom se rad obavlja. Brzinu mehaničkog rada karakteriše fizička veličina koja se izučava u sedmom razredu fizike. Ova veličina se naziva snaga. Snaga pokazuje koliko se rada obavi u jedinici vremena. Odnosno, da biste pronašli snagu, potrebno je podijeliti obavljeni rad s utrošenim vremenom.

Formula za izračunavanje snage

I u ovom slučaju, formula za proračun snage ima sljedeći oblik: snaga = rad / vrijeme, ili

N=A/t,

gdje je N snaga,
A - rad,
t - vrijeme.

Jedinica snage je vat (1W). 1 W je snaga pri kojoj se 1 džul obavlja u 1 sekundi. Ova jedinica je dobila ime po engleskom pronalazaču J. Wattu, koji je napravio prvu parnu mašinu. Zanimljivo je da je i sam Watt koristio drugu jedinicu snage - konjske snage, a formula snage u fizici u obliku u kojem je danas poznajemo uvedena je kasnije. Mjerenje konjskih snaga se i danas koristi, na primjer, kada se govori o snazi ​​automobila ili kamiona. Jedna konjska snaga je otprilike 735,5 vati.

Primjena moći u fizici

Snaga je najvažnija karakteristika svakog motora. Različiti motori razvijaju potpuno različitu snagu. Može biti čak i stoti dio kilovata, na primjer, motor električnog brijača, ili milioni kilovata, na primjer, motor rakete-nosača. Sa različitim opterećenjem motor automobila proizvodi različitu snagu da nastavi da se kreće istom brzinom. Na primjer, s povećanjem mase tereta, težina automobila se povećava, odnosno povećava se sila trenja na površini ceste, a da bi zadržao istu brzinu kao bez opterećenja, motor će morati učiniti više posla. U skladu s tim, snaga koju proizvodi motor će se povećati. Motor će trošiti više goriva. Ovo je dobro poznato svim vozačima. Međutim, pri velikoj brzini značajnu ulogu igra i inercija vozila u pokretu, što je veća, što je veća njegova masa. Iskusni vozači kamiona pronalaze optimalnu kombinaciju brzine i potrošnje benzina tako da automobil troši manje goriva.

Ko je brži od čovjeka ili će dizalica podići cijeli teret na visinu? Koji lift ima više snage?

Snaga se odnosi na brzinu kojom se rad obavlja.

Snaga (N) je fizička veličina jednaka odnosu rada A i vremenskog intervala t tokom kojeg se ovaj rad obavlja.

Snaga pokazuje koliko se rada obavi u jedinici vremena.

U Međunarodnom sistemu jedinica (SI), jedinica za snagu naziva se vat (W) u čast engleskog izumitelja Jamesa Watt-a (Watt), koji je izgradio prvu parnu mašinu.

[N] = W = J/s

1 W = 1 J/s

1 vat je jednak snazi ​​sile koja izvrši rad od 1 džula u 1 sekundi, ili,
kada se masa od 100 g podigne na visinu od 1 m u 1 sekundi.

Sam James Watt (1736 - 1819) je koristio drugu jedinicu snage - konjsku snagu (1 KS), koju je uveo kako bi mogao uporediti performanse parne mašine i konja.

1 HP = 735 W

Međutim, u stvarnom životu prosječan konj ima oko 1/2 KS, iako su, naravno, konji drugačiji.

"Motori pod naponom" mogu nakratko povećati svoju snagu nekoliko puta.
Prilikom trčanja i skakanja, konj može povećati svoju snagu do deset ili više puta.

Skočivši na visinu od 1 m, konj težak 500 kg razvija snagu jednaku 5.000 W = 6,8 KS.

Vjeruje se da je prosječna snaga osobe sa mirnim hodanjem otprilike 0,1 KS. tj. 70 - 90W.

Poput konja, kada trči i skače, osoba može razviti višestruko veću snagu.

Ispostavilo se da je najmoćniji izvor mehaničke energije vatreno oružje!

Uz pomoć topa moguće je baciti jezgro mase 900 kg brzinom od 500 m/s, razvijajući oko 110.000.000 J rada za 0,01 sekundu. Ovaj posao je ekvivalentan radu podizanja 75 tona tereta na vrh Keopsove piramide (visina 150m).

Snaga topa će biti 11.000.000.000 W = 15.000.000 KS.

Sila napetosti mišića osobe približno je jednaka sili gravitacije koja djeluje na njega. Kada se 2 osobe iste težine penju uz stepenice na istu visinu, ali različitim brzinama, koja od njih razvija više snage?

NE ZABORAVITE ŠTA

Ova formula vrijedi za ravnomjerno kretanje pri konstantnoj brzini i u slučaju promjenjivog kretanja za prosječnu brzinu.

Otuda to slijedi

Iz gornjih formula može se vidjeti da je pri konstantnoj snazi ​​motora brzina kretanja obrnuto proporcionalna vučnoj sili i obrnuto

Ovo je osnova principa rada mjenjača (mjenjača) raznih vozila.

A KAKO STE SA "SOOBRAZILKOYOM"?

Sada da proverimo!

1. Da li motori tramvajskog vagona razvijaju istu snagu kada se kreću istom brzinom bez putnika i sa putnicima?

Odgovor: Pri nalitshii passashiriv sila tjashesti (ves) vagona bolshe, uvelitshivaetsja sila trenia, ravnaja v dannom slutshae sile tjagi, vosrastaet motshnost, uvelitshivaetsja rashod electroenergii.

2. Zašto se brod sa teretom kreće sporije nego bez tereta? Uostalom, snaga motora u oba slučaja je ista.

Odgovor: S uvelitsheniem nagruski korabl bolshe pogrushaetsja v wodu. eto uvelitshivaet silu soprotivlenija wodi dvisheniu korablja, tshto privodit k potere skorosti.

3. Traktor ima tri brzine: 3,08; 4,18 i 5,95 km/h. Pri kojoj brzini će razviti, sa istom snagom, veću vučnu silu na udici?

odgovor:

Ako ste sami shvatili, onda ste DOBAR ČOVJEK!
Šta ako pogledate odgovore? Možda umorni? Ništa, praznici dolaze!