Wattov zákon o tom, čo je, príklady, aplikácie

Ten Watt Vzťahuje sa na elektrické obvody a stanovuje túto elektrickú energiu P Dodávaný prvkom obvodu je priamo úmerný produktu medzi napájacím napätím Vložka okruhu a intenzita prúdu Jo To sa cez neho cirkuluje.

Elektrická energia je veľmi dôležitá koncepcia, pretože poukazuje na to, ako rýchlo je prvkom transformácie elektriny na inú formu energie. Matematicky je daná definícia Wattovho zákona vyjadrená takto:

P = v.Jo

postava 1. Elektrická energia označuje rýchlosť, s akou sa elektrina transformuje. Zdroj: Pixabay

V medzinárodnom systéme jednotiek (SI) sa napájacia jednotka volá Zmazať A je skrátene W na počesť Jamesa Watta (1736-1819), priekopníckeho škótskeho inžiniera priemyselnej revolúcie. Pretože energia je energia na jednotku času, 1 W sa rovná 1 joule/sekundu.

Všetci sme oboznámení s konceptom elektrickej energie tak či onak. Napríklad domáce elektrické zariadenia bežného používania vždy prinášajú svoju energiu, vrátane žiaroviek, elektrických poschodí alebo chladničiek, medzi inými.

[TOC]

Watt Law and Circuit Elements

Wattov zákon sa vzťahuje na prvky obvodu s rôznym správaním. Môže to byť batéria, odpor alebo iný. Spomedzi koncov prvku je stanovený potenciálny rozdiel Vložka_B - Vložka_Do = V_AB A prúd cirkuluje v smere A až B, ako je uvedené na nasledujúcom obrázku:

Obrázok 2. Prvok obvodu, v ktorom bol stanovený potenciálny rozdiel. Zdroj: f. Zapata.

Vo veľmi malom čase Dt, Prejsť určitým množstvom zaťaženia dq, takže práca, ktorá sa na ňom vykonáva, je daná:

dw = v.dq

Kde dq Súvisí so prúdom ako:

dq = i.Dt

Tak:

Môže vám slúžiť: červený trpaslík

dw = v. Jo.Dt

dw/dt = v. Jo

A keďže výkon je práca na jednotku času:

P = v.Jo

-Áno v_AB > 0, poplatky, ktoré prechádzajú cez prvok, získavajú potenciálnu energiu. Prvok dodáva energiu zo zdroja. Môže to byť batéria.

Obrázok 3. Energia poskytovaná batériou. Zdroj: f. Zapata.

-Áno v_AB < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.

Obrázok 4. Odpor transformuje energiu v tepelnej forme. Zdroj: f. Zapata.

Všimnite si, že napájanie dodávané zdrojom nezávisí iba od napätia, ale aj od prúdu. To je dôležité vysvetliť, prečo sú autobusy také veľké, berúc do úvahy, že sotva dodávajú 12 V.

Čo sa stane, je to, že štartovací motor potrebuje na krátky čas vysoký prúd, ktorý poskytuje potrebnú energiu na spustenie vozidla.

Watt Law a Ohmov zákon

Ak je prvok obvodu odporom, Wattov zákon a Ohmov zákon možno kombinovať. Ten ustanovuje to:

V = i. R

Že nahradením Wattovho zákona vedie k:

P = v. I = (i.R).I = i².R

Je možné získať aj verziu založenú na napätí a odporu:

P = v. (V/r) = v² / R

Možné kombinácie medzi štyrmi veľkosťami: Power P, prúd I, napätie V a odpor R. Podľa údajov ponúkaných problémom sú vybrané najpohodlnejšie vzorce.

Napríklad predpokladajme, že v určitom probléme sa požaduje, aby našla odpor R, ktorý je v ľavej dolnej miestnosti listu.

V závislosti od veľkosti, ktorých hodnota je známa, sú vybrané niektoré z troch súvisiacich rovníc (zelenej) (v zelenej). Napríklad predpokladajme, že sa navzájom poznajú Vložka a Jo, tak:

Môže vám slúžiť: Pascal Principle: História, aplikácie, príklady

R = v/ i

Ak sú známe P a Jo, A je požadovaný odpor:

R = p / i²

Nakoniec, keď sa poznajú P a Vložka, Odpor sa získa:

R = p² /V

Obrázok 5. Watt Law Formulas a Ohmov zákon. Zdroj: f. Zapata.

Žiadosti

Zákon Watt sa dá použiť v elektrických obvodoch na nájdenie elektrickej energie dodávanej alebo spotrebovanej prvkom. Žiarovky sú dobrým príkladom uplatňovania Wattovho zákona.

Príklad 1

Špeciálna žiarovka na získanie niekoľkých osvetlenia v jednom, má dve vlákna volfrámu, ktorých odpory sú r_Do = 48 ohm a r_B = 144 ohm. Sú spojené s tromi bodmi, označené ako 1, 2 a 3, ako je vidieť na obrázku.

Zariadenie je ovládané spínačmi na výber párov terminálov a tiež ho pripojte k sieti 120 V. Nájdite všetky možné právomoci, ktoré je možné získať.

Obrázok 6. Schéma pre príklad vyriešená 1. Fontána. D. Figueroa. Fyzika pre vedu a inžinierstvo.

Riešenie

- Keď sa svorky 1 a 2 pripojia, iba odpor R_Do Je aktivovaný. Pretože napätie je potrebné, čo je 120 V a hodnota odporu, tieto hodnoty sa priamo nahradia v rovnici:

P = v²/R = (120 V)²/48 ohm = 300 w

- Pripojovacie terminály 2 a 3 sa aktivuje odpor R je aktivovaný_B, ktorého sila je:

P = v²/R = (120 V)²/144 ohm = 100 w

- Terminály 1 a 3 umožňujú pripojenie odporov v sérii. Ekvivalentný odpor je:

R_rovnica = R_Do + R_B = 48 ohm + 144 ohm = 192 ohm

Preto:

P = v²/R = (120 V)² /192 ohm = 75 w

- Nakoniec zostávajúca možnosť je paralelne prepojiť odpor, ako je znázornené na diagrame D). Rovnocenný odpor v tomto prípade je:

1/ r_rovnica = (1/r_Do) + (1/r_B) = (1/48 ohm) + (1/144 ohm) = 1/36 ohm.

Preto je ekvivalentný odpor R_rovnica = 36 ohm. S touto hodnotou je sila:

Môže vám slúžiť: elektrické vlastnosti materiálov

P = v² / R = (120 V)² / 36 ohm = 400 w

Príklad 2

Okrem Watt je ďalšou jednotkou široko používanou na energiu Kilowatt (alebo Kilowatt), skrátená ako KW. 1 kw sa rovná 1000 watt.

Spoločnosti, ktoré dodávajú elektrinu faktúre domov, pokiaľ ide o spotrebovanú energiu, nie energiu. Jednotka, ktorú používajú, je kilowatt-horara (kw-h), ktorá napriek tomu, že si vzala meno Watt, je energia pre energiu.

1 kilowatt-horara alebo kw-h Je to energia dodávaná za 1 hodinu prostredníctvom energie 1000 watt, ktorá by v Joules bola rovnocenná:

1 kw-h = 1 000 w x 3600 s = 3.6 x 10 ⁶ J

a) Predpokladajme, že dom na určitý mesiac spotrebuje 750 kWh. Aké bude množstvo zákona o elektrine tohto mesiaca? Nasleduje nasledujúci plán spotrebiteľov:

- Základná sadzba: 14 dolárov.00.

- Cena: 16 centov/kwh, kým nedosiahnete 100 kWh mesačne.

- Nasledujúcich 200 kWh za mesiac má hodnotu 10 centov/kwh.

- A nad 300 kWh mesačne, 6 centov sa účtuje/kwh.

b) Nájdite priemerné náklady na elektrinu.

Roztok

- Klient spotrebuje 750 kW-H mesačne, preto presahuje náklady uvedené v každej fáze. Pre prvých 100 kWh je peňažná hodnota: 100 kWh x 16 centov /kWh = 1600 centov = 16.00 $

- Nasledujúcich 200 kWh má cenu: 200 kWh x 10 centov /kWh = 2000 centov = 20.00 $.

- Nad tými 300 kw-H zákazník spotrebuje o 450 kw-h viac, celkom 750 kw-h. Náklady v tomto prípade sú: 450 kWh x 6 centov /kWh = 2700 centov = 27.00 $.

- Nakoniec sa pridajú všetky získané sumy plus základná sadzba, aby sa získala cena prijatia tohto mesiaca:

Cena na zaplatenie = 14.00 $+ 16.00 $ +20.00 $+ 27.00 $ = 77 dolárov.

Riešenie B

Priemerné náklady sú: 77 $ / 750 kWh = 0.103 $ /kw-h = 10.3 centy /kWh.

Odkazy

1. Alexander, C. 2006. Základy elektrických obvodov. Tretí. Vydanie. McGraw Hill.
2. Berdahl, e. Úvod do elektroniky. Získané z: CCRMA.Stanford.edimatizovať.
3. Boylestad, r. 2011. Úvod do analýzy obvodu. 13. Vydanie. Pearson.
4. Združenie elektrického rebuilder. Ohm's Law & Watt's Law Calculator s príkladom. Získané z: ElektrickalRebuilders.orgán
5. Figueroa, D. (2005). Séria: Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 5. Elektrina. Editoval Douglas Figueroa (USB).