Формулы электричества: Работа и мощность тока — урок. Физика, 8 класс.

Мощность тока?. Формула мощности ? электрического тока. Как найти мощность?

Автор Даниил Леонидович На чтение 6 мин. Просмотров 41.4k. Опубликовано 18 ноября Обновлено 18 ноября

Благосостояние и комфорт современного общества зависит всецело от высокотехнологичных гаджетов. Люди уже не представляют жизни без «умных» устройств. Микроэлектроника поглотила наш быт дома и на работе. Функционирует оборудование исключительно от электричества. Такие устройства обладают рядом преимуществ, как и недостатков — чувствительность к перепадам эл. напряжения.

Если в офисе компании эту проблему способен устранить штат квалифицированных сотрудников, то дома часто приходится рассчитывать исключительно на собственные силы. Покупая новое оборудование в дом, необходимо учитывать технические характеристики устройства. Производитель указывает такую информацию для покупателей на шильдике, расположенном на задней стенке гаджета.

Формула мощности представляет собой произведение силы тока на напряжение. Если знать этот параметр, то для пользователя складывается четкое представление, сколько электричество девайс будет потреблять и не вызовет ли проблем с электроснабжением.

Содержание

1. Что такое мощность в электричестве: просто о сложном
2. Как рассчитать электрическую мощность в быту
3. Как измерить электрическую мощность дома
4. Почему реактивное сопротивление схемы влияет на мощность переменного тока
5. Формулы расчета мощности для однофазной и трехфазной схемы питания
6. Как работает схема трехфазного электроснабжения
7. Как узнать ток, зная мощность и напряжение
8. Как узнать напряжение, зная силу тока
9. Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжение
10. Интересная инфа по теме
11. Заключение

Что такое мощность в электричестве: просто о сложном

Механическая мощность как физическая величина равна отношению выполненной работы к некоторому промежутку времени. Поскольку понятие работы определяется количеством затраченной энергии, то и мощность допустимо представить как скорость преобразования энергий.

Разобрав составляющие механической мощности, рассмотрим из чего складывается электрическая. Напряжение — выполняемая работа по перемещению одного кулона электрического заряда, а ток — количество проходящих кулонов за одну секунду. Произведение напряжения на ток показывает полный объем работы, выполненной за одну секунду.

Мощность электрического тока

Проанализировав полученную формулу, можно заключить, что силовой показатель зависит одинаково от тока и напряжения. То есть, одно и тоже значение возможно получить при низком напряжении и большом тока, или при высоком напряжении и низком токе.

Пользуясь зависимостью мощности от напряжения и силы тока, инженеры научились передавать электричество на большие расстояния путем преобразования энергии на понижающих и повышающих трансформаторных подстанциях.

Наука подразделяет электрическую мощность на:

• активную. Подразумевает преобразование мощности в тепловую, механическую и другие виды энергии. Показатель выражают в Ваттах и вычисляют по формуле U*I;
• реактивную. Эта величина характеризует электрические нагрузки, создаваемые в устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Показатель выражается как вольт-ампер реактивный и представляет собой произведение напряжения на силу тука и угол сдвига.

Для простоты понимания смысла активной и реактивной мощности, обратимся к нагревательному оборудованию, где электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Как рассчитать электрическую мощность в быту

Теоретическая электротехника рассматривает показатели как мгновенные величины, которые зафиксированы в некоторый временной отрезок. Если мгновенная мощность постоянной сети остается неизменной в любой точке цепи и во всех интервалах времени, то для переменной этот показатель будет всегда неодинаковым.

Отсюда получим формулы для расчета мощности (P):

• U*I;
• I2*R;
• U*I*cos(фи).

В интернете сейчас есть онлайн-калькуляторы, которые сами посчитают и выдадут результат. Пользователю нужно лишь подставить значения характеристик, которые находятся на шильдике устройства.

Как измерить электрическую мощность дома

Знать силовые характеристики бытового оборудования необходимо всегда. Это требуется для расчета сечения проводки, учета расхода электроэнергии или электрофикации дома. До начала монтажных работ такую информацию можно получить только путем сложения показателей мощности каждого отдельного устройства, добавив 10% запаса.

Определить потребляемую нагрузку дома поможет счетчик. Прибор показывает сколько киловатт было потрачено за один час работы оборудования. И для того чтобы убедиться в правильности показаний, владелец квартиры может проверить точность устройства с помощью электронных средств измерения. Сюда относится амперметр, вольтметр или мультиметр.

Также существуют ваттметры и варметры, которые показывают результаты измерений в ваттах.

Ваттметр

Во время снятия показания включенной оставить только активную нагрузку как лампочки и нагреватели. Далее померить токовое напряжение. В конце сверить показания счетчика с полученным результатом вычислений.

Почему реактивное сопротивление схемы влияет на мощность переменного тока

Потеря энергии в переменной цепи обусловлена наличием реактивного сопротивления, которое подразделяют на индуктивное и емкостное. В процессе работы оборудования часть энергии передается формируемым электрическим или магнитным полям.

Это приводит к уменьшению полезной работы, потере электроэнергии и превышению силовых нагрузок устройств.

Формулы расчета мощности для однофазной и трехфазной схемы питания

Выше уже была представлена формула для одной фазы: P=U*I*cos(фи).

Отсюда следует, что в трехфазной сети показатель равен тройной мощности однофазной, соединенной в треугольник: P=3*U*I*cos(фи). На практике же инженеры пользуются формулой P=1,73*U*I*cos(фи).

Как работает схема трехфазного электроснабжения

Принцип работы трехфазной схемы электроснабжения заключается в одновременном задействовании четырех питающих кабелей, один из которых нулевой. Ток одинаковой частоты вырабатывается одним генератором и сдвинут по отношению друг к другу по времени на фазовый угол равный 120 градусам.

Как узнать ток, зная мощность и напряжение

Для вычисления тока электросети по мощности и напряжению используют формулы:

• I=P/U – постоянный ток;
• I=P/(U*cos(фи)) — однофазная сеть;
• I=P/(1,73*U*cos(фи)) — трехфазная сеть.

Для простоты расчетов значение фи принимают равной 0,95.

Как узнать напряжение, зная силу тока

Для расчета напряжения используют формулы:

U=P/I – постоянный ток;

U=P/(I*cos(фи)) — однофазная сеть;

U=P/(1,73*I*cos(фи)) — трехфазная сеть.

Из выражения видно, что напряжение прямо пропорционально напряжению и обратно пропорционально силе тока.

Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжение

Силовую характеристику электроустановок рассчитывают по формуле:

P=U*I — постоянный ток;

P=U*I*cos(фи) – переменный ток однофазной сети.

P=1,73*U*I*cos(фи) — трехфазная сеть.

В статье приведены упрощенные формулы расчета активной мощности электросети, которые дают приблизительные результаты.

Для получения точных результатов, необходимо учитывать также реактивное и обычное сопротивление, а также потери.

Интересная инфа по теме

Трехфазную схему электроснабжения используют в производстве. Суммарный вольтаж такой сети равен 380 В. Также такую проводку устанавливают на многоэтажные дома, а затем раздают по квартирам. Но есть один нюанс, который влияет на конечное напряжение в сети — соединение жилы под напряжение в результате дает 220 В. Трехфазная в отличие от однофазной не дает перекосы при подключении силового оборудования, так как нагрузка распределяется в щитке. Но для подведения трехфазной сети к частному дому требуется специальное разрешение, поэтому широко распространена схема с двумя жилами, одна их которых нулевая.

Заключение

Мощность электрического тока — один из важных параметров, который обязан знать каждый человек. Такая необходимость обусловлена безопасностью электросети (лимит на одновременное подключение нескольких приборов). Во время работы оборудования происходит нагрев не только внутренней схемы, но и проводки. Зная предельные возможности сети, всегда можно избежать неприятных ситуаций, связанных с ее перегревом и возможным коротким замыканием.

Электричество – Формулы, теоремы, определения

• Главная
• Физика
• Математика
• Геометрия
• Справочные материалы

Нет нужного материала?

Укажите материал, который Вы не нашли, и он будет добавлен в самое ближайшее время!

Название*:

Раздел науки:

———Математика > АрифметикаМатематика > Арифметика > Арифметические действияМатематика > Арифметика > Рациональные числаФизика > Атомная и ядерная физикаМатематика > Квадратные уравненияФизика > Колебания и волныФизика > Колебания и волны > Механические волныФизика > Колебания и волны > Механические колебанияФизика > Колебания и волны > Электромагнитные волныМатематика > ЛогарифмыФизика > МеханикаФизика > Механика > ДинамикаФизика > Механика > Импульс, энергияФизика > Механика > КинематикаФизика > Механика > Механика жидкостиФизика > Молекулярная физика и термодинамикаФизика > ОптикаГеометрия > ПланиметрияМатематика > ПределыМатематика > ПрогрессииМатематика > Прогрессии > Арифметическая прогрессияМатематика > Прогрессии > Геометрическая прогрессияМатематика > Производная функцииФизика > Специальная теория относительностиГеометрия > СтереометрияМатематика > Теория группМатематика > Теория чиселМатематика > ТригонометрияМатематика > Формулы сокращенного умноженияФизика > ЭлектричествоФизика > Электричество > МагнетизмФизика > Электричество > Переменный электрический токФизика > Электричество > Постоянный электрический токФизика > Электричество > Электрическое полеФизика > Электричество > Электронные и ионные явленияМатематика > Элементарная математика

Что такое h3O*:

Данное поле ОБЯЗАТЕЛЬНО к заполнению, чтобы убедиться, что Вы человек

показать все на одной странице

Электричество

Формула Полное сопротивление цепи (импеданс)

Формула Уравнения идеального трансформатора

Магнетизм

Формула Модуль магнитной индукции в точке, создаваемой круговым витком в его центре

Формула Модуль магнитной индукции в точке, создаваемой бесконечно длинным прямым проводником

Формула Закон Био-Савара-Лапласа

Формула Сила Лоренца (обощенная)

Формула Сила Ампера

Формула Сила взаимодействия двух прямолинейных проводников бесконечной длины

Формула Магнитная индукция в точке, создаваемая движущемся зарядом

Формула Модуль магнитной индукции, создаваемой отрезком прямолийненого проводника с током

Формула Поток вектора магнитной индукции сквозь малую поверхность

Формула Закон электромагнитной индукции в контуре (закон Фарадея-Максвелла)

Формула Разность потенциалов между концами проводника, движущегося в однородном магнитном поле

Формула Модуль магнитной индукции, создаваемой соленоидом с постоянным током

Формула Индуктивность соленоида

Формула Магнитный поток через площадь, ограниченную контуром с током

Формула ЭДС самоиндукции в контуре

Формула Энергия магнитного поля проводника

Теорема Закон Био-Савара-Лапласа

Теорема Сила Лоренца (обощенная)

Теорема Сила Ампера

Теорема Сила взаимодействия двух прямолинейных проводников бесконечной длины

Теорема Модуль магнитной индукции, создаваемой отрезком прямолийненого проводника с током

Теорема Закон электромагнитной индукции в контуре (закон Фарадея-Максвелла)

Теорема ЭДС самоиндукции в контуре

Определение Индуктивность

Определение Соленоид

Определение Относительная магнитная проницательность среды

Формула Относительная магнитная проницательность среды

Переменный электрический ток

Формула Действующее значение переменного тока

Формула Действующее значение синусоидального тока

Формула КПД трансформатора

Определение Уравнения идеального трансформатора

Постоянный электрический ток

Формула Электрическая ёмкость плоского конденсатора

Формула Энергия поля конденсатора

Формула Электрическая ёмкость при параллельном соединении

Формула Сила тока при последовательном соединении

Формула Сила тока при параллельном соединении

Формула Напряжение при последовательном соединении

Формула Напряжение при параллельном соединении

Формула Сопротивление при последовательном соединении

Формула Сопротивление при параллельном соединении

Формула Сопротивление однородного проводника

Формула Закон Ома для замкнутой цепи

Формула Обобщенный закон Ома для произвольного участка цепи

Формула Закон Джоуля-Ленца

Формула Электрическая ёмкость при последовательном соединении

Формула Мощность

Формула Электрический заряд при параллельном соединении

Формула Электрический заряд при последовательном соединении

Формула Первое правило Кирхгофа

Формула Второе правило Кирхгофа

Формула Закон Ома в дифференциальной форме

Формула Закон Ома для однородного участка цепи

Формула Индуктивное сопротивление катушки

Формула Ёмкостное сопротивление конденсатора

Формула Формула Томсона

Формула КПД цепи

Теорема Закон Ома для замкнутой цепи

Теорема Обобщенный закон Ома для произвольного участка цепи

Теорема Закон Джоуля-Ленца

Теорема Первое правило Кирхгофа

Теорема Второе правило Кирхгофа

Теорема Закон Ома в дифференциальной форме

Электрическое поле

Формула Сила электростатического взаимодействия двух точечных зарядов

Формула Напряженность электрического поля

Формула Поток вектора напряжённости электрического поля через замкнутую поверхность

Формула Теорема Гаусса-Остроградского

Формула Работа, совершаемая кулоновскими силами

Формула Энергия взаимодействия точечных зарядов

Формула Потенциал электростатического поля

Формула Электрическая ёмкость уединенного проводника

Формула Электрическая ёмкость конденсатора

Формула Электрическая ёмкость шара

Формула Энергия поля проводника

Формула Объёмная плотность энергии электрического поля

Формула Сила, действующая на электрический заряд в точке поля

Формула Объемная плотность заряда

Теорема Закон Кулона, сила электростатического взаимодействия

Теорема Теорема Гаусса-Остроградского

Теорема Закон Ома для однородного участка цепи

Теорема Принцип суперпозиции электрических полей

Определение Напряженность электрического поля

Определение Потенциал электростатического поля

Определение Объемная плотность заряда

Определение Линии напряженности электрического поля, линии вектора E

Электронные и ионные явления

Формула Объединенный закон Фарадея

Формула Первый закон Фарадея

Формула Второй закон Фарадея

Формула Химический эквивалент вещества

Теорема Первый закон Фарадея

Теорема Второй закон Фарадея

Определение Свободное электроны, электроны проводимости

Формула силы

| Формула электроэнергии в цепях постоянного и переменного тока

Мы используем электроэнергию, предоставляемую нашей коммунальной компанией, для обеспечения нас светом, теплом, работающими приборами и т. д. Поскольку электрический потенциал (напряжение) и ток являются двумя величинами, доступными нам, когда коммунальная служба поставляет электрическую энергию, эти два параметра являются основными параметрами, определяющими электрическую мощность. В этом руководстве давайте подробно рассмотрим электрическую мощность, формулу электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока.

Краткое описание

Что такое электроэнергия?

Электрическая энергия является одной из широко используемых форм энергии в нашей повседневной жизни, будь то питание от сети переменного тока или батареи. Наша коммунальная компания поставляет эту электрическую энергию в виде электрического потенциала и тока, а скорость, с которой электрическая энергия передается в электрической цепи, называется электрической мощностью.

С точки зрения физики, Энергия — это способность выполнять Работу, а скорость выполнения этой Работы известна как Сила.

Итак, если P — мощность, W — работа, а t — время, то

Power P = работа, выполненная в единицу времени = W/t

Единицами мощности являются ватты.

Мы знаем, что электрический потенциал — это количество работы, совершаемой при перемещении единичного заряда, а ток — это скорость движения заряда.

Используя приведенное выше утверждение, мы можем переписать предыдущее уравнение мощности как:

P = Вт/t = (Вт/Q) × (Q/t) Вт

Первый член (Вт/Q) представляет электрический потенциал (V), а второй член (Q/t) представляет ток (I).

Итак, электрическая мощность P = V × I.

Формула электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока

В зависимости от типа тока в цепи, т. е. переменного тока или постоянного тока, электрическая мощность может быть дополнительно классифицирована на переменный ток Мощность и мощность постоянного тока.

Теперь посмотрим на различные формулы электроэнергии в цепях постоянного и переменного тока.

Формулы мощности в цепях постоянного тока

В простых цепях постоянного тока, т. е. электрических цепях с источником питания постоянного тока, формула мощности приведена ниже:

P = V × I

Мощность в резистивных цепях постоянного тока — это просто произведение напряжения и тока.

Мы можем вывести дальнейшие формулы мощности, применяя закон Ома. Согласно закону Ома, напряжение в цепи (или компоненте) является произведением сопротивления и тока.

V = I × R

Итак, если мы используем это уравнение в приведенной выше формуле мощности, мы получим

P = V × (V/R) = V ² /R

P = (I×R ) × I = I ² R

В зависимости от имеющихся величин можно использовать одну из трех формул мощности для расчета мощности постоянного тока.

Формулы мощности в цепях переменного тока

Измерение мощности в цепях постоянного тока очень просто, так как вам нужно всего лишь умножить напряжение и силу тока. Но то же самое невозможно в цепях переменного тока, поскольку значения напряжения и тока постоянно меняются как по величине, так и по направлению (знаку).

Значения переменного напряжения и тока обычно записываются как

В _{Переменный ток} = В _P × sin(ωt) и I _{Переменный ток} = I _P × sin(ωt)

Чтобы рассчитать мощность переменного тока, мы должны каким-то образом рассчитать средние значения напряжения и тока. Математически мы используем среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение для определения средних значений синусоидальных функций.

Если V _RMS — среднеквадратичное значение напряжения переменного тока, а I _RMS — среднеквадратичное значение переменного тока, тогда средняя мощность переменного тока равна

P _AC (среднее) = V _RMS × I _RMS

Если f(t) является функцией времени t, то ее среднеквадратичное значение равно

Применение вышеуказанной формулы к нашей чередующемуся напряжению и текущим синусоидальным значениям, мы получаем:

V _{среднеквадратичных средств} = v _P /√2 и I _ОБЛЮЧИ = I _P /√2 и I _ОБС = I _P /√2 и I _{ОБ. 2}

Мощность, которую мы рассчитали ранее (P _AC (Average)) на самом деле известна как полная мощность. Это не что иное, как произведение среднего (или эффективного) напряжения и тока, т. Е. Это максимальная средняя мощность, подаваемая на чисто резистивную нагрузку.

Но катушки индуктивности и конденсаторы имеют фазовые сдвиги и реактивное сопротивление. Итак, с катушками индуктивности и конденсаторами есть еще два способа определить мощность в цепях переменного тока. Это реальная мощность (активная мощность) и реактивная мощность.

Реальная мощность, также известная как активная мощность, представляет собой мощность, рассеиваемую в цепи из-за ее резистивных элементов.

Активная мощность = В _СКЗ × I _СКЗ × cos(θ), где θ — фазовый угол, на который напряжение опережает ток.

Реактивная мощность — это мощность, рассеиваемая в цепи за счет индуктивности и емкости (или реактивного сопротивления).

Задается как реактивная мощность = V _RMS × I _RMS × sin(θ)

Таким образом, мы можем сказать, что (полная мощность) ² = (активная мощность) ² + (реактивная мощность ) ²

Формулы мощности постоянного и переменного тока

В следующей таблице перечислены все формулы мощности для цепей переменного и постоянного тока.

Цепь	Мощность
DC	Р = В × I
	Р = В 2 /Р
	P = I 2 × R
Однофазная реальная мощность переменного тока	½ В P × I P × cos(θ) = V СКЗ × I СКЗ × cos(θ)
Однофазная реактивная мощность переменного тока	½ В P × I P × sin(θ) = V СКЗ × I СКЗ × sin(θ)
Реальная мощность трехфазного переменного тока	3 × V L-N × I L-N × cos(θ) = √3 × V L-L × I L-L × cos(θ)
Реактивная мощность трехфазного переменного тока	3 × V L-N × I L-N × sin(θ) = √3 × V L-L × I L-L × sin(θ)

Заключение

Простое руководство по изучению электроэнергии. Мы узнали, что такое электрическая мощность, как рассчитать мощность в цепях постоянного и переменного тока, используя соответствующие формулы мощности, реальную, реактивную и полную мощность в цепях переменного тока, а также формулу мощности как для однофазных, так и для трехфазных цепей переменного тока.

формулы электрической мощности – e=mc2andallthat

26 июня 2022 г. 27 июня 2022 г. e=mc2andallthat2 Комментарии

Модель кулоновского поезда (CTM) представляет собой простое, легко изображаемое представление, которое помогает начинающим учащимся развить начальное «чувство механизма» о том, как работают электрические цепи. Вы можете прочитать об этом здесь и здесь (и, в какой-то степени, проследить его развитие во времени).

В этом посте, однако, я хочу сосредоточиться на том, насколько эффективно CTM помогает учащимся понять формулы энергии и мощности, связанные с электрическими цепями: особенно E = QV, P = IV и P = I ² R.

E = QV и CTM Animated версия Coulbe Animated версии Coulm Drain 9. E в E=QV обозначает энергию, передаваемую лампочке электрическим током (в джоулях, Дж). Q представляет собой поток заряда в кулонах, Кл. В представляет собой разность потенциалов на резисторе в вольтах, В.

Использование модели кулоновского поезда:

• Каждый серый грузовик, проходящий через колбу, соответствует потоку заряда в один кулон. Q , следовательно, это количество серых грузовиков, проезжающих через лампочку за определенное время t . (Мы не будем уточнять, каково это время t сейчас, но вскоре к нему вернемся.)
• Разность потенциалов V — это энергия, передаваемая каждым кулонов при прохождении через колбу. Если один джоуль (представленный оранжевой штукой в ​​грузовике) передается от каждого кулона, тогда разность потенциалов составляет один вольт. Если два джоуля, то разность потенциалов два вольта и так далее.

Как можно увеличить энергию, передаваемую в лампочку? Есть два пути:

1. Увеличить общее количество кулонов, проходящих через колбу. Другими словами, увеличивая Q. Мы могли бы сделать это, (а) подождав больше времени, чтобы через колбу прошло больше кулонов; или (b) увеличение тока так, чтобы через каждую секунду проходило больше кулонов.
2. Увеличьте энергию, передаваемую от каждого кулона в лампочку. Другими словами, увеличивая V. Мы могли бы сделать это, увеличив разность потенциалов ячейки, чтобы каждый кулон был нагружен большей энергией.

Представление Хьюитта об изменении значений Q и V при сохранении других фиксированными

Или, конечно, мы могли бы увеличить значения Q и V одновременно.

Хьюиттовское представление увеличения Q и V одновременно

Все, что вам нужно, это

E = Q V

Другими словами, энергия, передаваемая в секунду (или мощность P в ваттах, Вт) равна произведению ток I в амперах (или кулонах в секунду) и разность потенциалов В в вольтах, В.

Более высокий ток увеличивает мощность, передаваемую на лампочку: больше кулонов проходит через лампочку в секунду, поэтому каждую секунду в лампочку передается больше энергии. Это можно смоделировать с помощью модели кулоновского поезда, как показано:

Использование СТМ для демонстрации зависимости между током I и мощностью P

Увеличение разности потенциалов В (т. е. энергии, переносимой каждым кулонов) также увеличит P .

Получение

P=I ² R из P=IV

Если мы начнем с P=IV , но помним, что V=IR , тогда P=I(0 IR) 9 Я ² Р .

Это может быть представлено на модели кулоновского поезда следующим образом:

Мы можем увеличить мощность, передаваемую на резистор, на:

• Увеличив значение резистора (и сохранив I постоянным, что подразумевает, что V будет иметь быть увеличенным). Удвоение значения R удвоит значение P .