Putere

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 26 decembrie 2020; verificările necesită 24 de modificări .

Putere
P, N
Dimensiune	L 2 MT -3
Unități
SI	mar
GHS	erg s −1 _

Puterea este o mărime fizică scalară care caracterizează rata instantanee de transfer de energie de la un sistem fizic la altul în procesul de utilizare și este determinată în general prin raportul dintre energia transferată și timpul de transfer. În sistemul SI , unitatea de putere este watul, egal cu energia de 1 joule transferată într-un timp de 1 secundă (1 W ≡ 1 J/s) și orice valoare numerică a puterii indicată în orice sursă de informații, implicit , implică doar o astfel de a doua perioadă de timp. [1] [2]

Sensul conceptului pe exemple

Un bec de 100 W consumă 100 J de energie în fiecare secundă pentru lucrul său de iluminat, timp de 1 oră - 0,1 kWh (360.000 J).

Un motor electric cu o putere declarată de 1 kW pentru a efectua lucru este capabil să transmită 1 kJ de energie în fiecare secundă prin rotație, ceea ce ar trebui să fie suficient pentru a ridica o sarcină de 100 kg la o înălțime de 1 metru într-o secundă. În acest caz, puterea electrică a acestui motor va fi mai mare de 1 kW, deoarece randamentul motorului electric este întotdeauna sub 100% și nu toată puterea electrică poate fi convertită în lucru pe arbore.

Un motor cu ardere internă a mașinii cu o putere netă de 100 kW (136 CP) este capabil să transmită 100 kJ de energie în fiecare secundă unei mașini, ceea ce permite de obicei unei mașini moderne să accelereze până la o viteză de aproximativ 200 km/h. În același timp, nici tipul de motor (benzină sau motorină), nici volumul său de lucru , nici caracteristicile caracteristicii sale externe de turație nu contează .

Valoarea puterii de 6000 MW la CHE din Krasnoyarsk înseamnă că această CP este capabilă să genereze energie de 6000 MJ în fiecare secundă, ceea ce este echivalent cu energia primită din funcționarea a 60 de mii de motoare de mașină care funcționează la modul de putere maximă din exemplul de mai sus. și că, fără a lua în considerare pierderile de energie electrică prin transport și transformare, permite furnizarea de energie electrică a 60 de milioane de lămpi electrice de 100 de wați.

Notația folosită

Standardele internaționale actuale ale seriei ISO/IEC 80000 prescriu ca puterea să fie notată prin simbolul P cu majusculă atât pentru formulele mecanice, cât și pentru cele electrodinamice. [3] [4] Etimologia denumirii - fie din lat. p otestas , sau din engleză. putere _ _

În literatura în limba rusă despre fizică, puterea în formulele mecanicii și hidrodinamicii poate fi desemnată prin simbolul N , dar etimologia acestei denumiri nu este tocmai clară.

Formule de bază

Definiția de bază a puterii:

P={\frac {dE}{dt)}

(unde P este puterea, E este energia, t este timpul).

Determinarea valorii medii a puterii pe o perioadă de timp : $\Delta t$

P={\frac {\Delta E}{\Delta t)),

Integrala de timp a puterii instantanee într-o perioadă de timp este egală cu energia totală transferată în acest timp:

\int _{t_{0}}^{t_{1}}Pdt=E.

Unități de măsură

În Sistemul Internațional de Unități (SI), unitatea de putere este watul (W) , care este egal cu un joule pe secundă (J/s). [5]

În fizica teoretică , astrofizică , erg pe secundă (erg/s) este adesea folosit ca unitate pentru putere , care este în afara sistemului .

O unitate comună pentru măsurarea puterii automobilelor, locomotivelor și motoarelor marine cu ardere internă este caii putere . Cu toate acestea, în recomandările sale, Organizația Internațională de Metrologie Legală (OIML) enumeră caii putere drept una dintre unitățile de măsură „care ar trebui retrasă din circulație cât mai curând posibil acolo unde sunt în uz curent și care nu ar trebui introdusă dacă nu sunt folosite” [ 6] .

Relațiile dintre unitățile de putere

Unități	mar	kW	MW	kgf m/s	erg/s	l. Cu. (întâlnit.)	l. Cu. (ing.)
1 watt	unu	10 −3	10 −6	0,102	10 7	1,36⋅10 −3	1,34⋅10 −3
1 kilowatt	10 3	unu	10 −3	102	10 10	1.36	1.34
1 megawatt	10 6	10 3	unu	102⋅10 3	10 13	1,36⋅10 3	1,34⋅10 3
1 kilogram-metru forță pe secundă	9,81	9,81⋅10 −3	9,81⋅10 −6	unu	9,81⋅107 _	1,33⋅10 −2	1,31⋅10 −2
1 erg pe secundă	10 −7	10 −10	10 −13	1,02⋅10 −8	unu	1,36⋅10 −10	1,34⋅10 −10
1 cai putere (metric)	735,5	735,5⋅10 −3	735,5⋅10 −6	75	7.355⋅109 _	unu	0,9863
1 cal putere (engleză)	745,7	745,7⋅10 −3	745,7⋅10 −6	76.04	7.457⋅109 _	1.014	unu

Puterea în mecanică

Dacă o forță acționează asupra unui corp în mișcare, atunci această forță funcționează. Puterea în acest caz este egală cu produsul scalar dintre vectorul forță și vectorul viteză cu care se mișcă corpul:

N={\mathbf F}\cdot {\mathbf v}=F\cdot v\cdot \cos \alpha ,

unde este vectorul forță;

\mathbf {F}

\mathbf{v}

este vectorul viteză;

\alfa

este unghiul dintre vectorii viteză și forță;

F

este modulul vectorului forță;

v

este modulul vectorului viteză.

Un caz special de putere în timpul mișcării de rotație:

N=\mathbf {M} \cdot \mathbf {\omega} = {\frac {2\pi \cdot \mathbf {M} \cdot \mathbf {n} {60)),

unde este momentul forței (N * m);

\mathbf {M}

\mathbf{\omega}

— viteza unghiulară (rad/s);

n

— viteza de rotație (număr de rotații pe minut, rpm).

Putere electrică

Puterea electrică este o mărime fizică care caracterizează viteza de transmitere sau conversie a energiei electrice .

Puterea electrică instantanee a unei secțiuni a unui circuit electric: $P(t)$

P(t)=I(t)\cdot U(t)\,

unde este curentul instantaneu prin secțiunea circuitului;

Aceasta)

U(t)

- tensiune instantanee în această zonă.

La studierea rețelelor de curent alternativ , pe lângă puterea instantanee corespunzătoare definiției fizice generale, sunt introduse și următoarele concepte:

putere activă , egală cu valoarea medie a puterii instantanee pe perioada,
- putere activă instantanee:

p(t)={1 \over 2}\cdot U_{m}\cdot I_{m}\cdot \cos \varphi -{1 \over 2}\cdot U_{m}\cdot I_{m }\cdot \cos \varphi \cos(2\omega t).

putere reactivă , care corespunde energiei care circulă fără disipare de la sursă la consumator și invers,
- putere reactivă instantanee:

\varphi >0{:}

q(t)={\frac {1}{2}}\cdot U_{m}\cdot I_{m}\cdot \sin \varphi \cdot \cos {\Bigl (}2\omega t+{ \frac {\pi }{2}}{\Bigr )},

\varphi <0{:}

q(t)={\frac {1}{2}}\cdot U_{m}\cdot I_{m}\cdot \sin \varphi \cdot \cos {\Bigl (}2\omega t- {\frac {\pi }{2}}{\Bigr )}.

puterea totală , calculată ca produs dintre valorile efective ale curentului și tensiunii fără a lua în considerare defazajul .
- putere brută instantanee:

s(t)={1 \over 2}\cdot U_{m}\cdot I_{m}\cdot \cos \varphi -{1 \over 2}\cdot U_{m}\cdot I_{m }\cdot cos{\Bigl (}2\omega t-\varphi {\Bigr )},

unde este amplitudinea curentului;

Sunt}

U_{m)

este amplitudinea tensiunii;

\varphi

este unghiul dintre unghiul de tensiune inițial și unghiul de curent inițial -

\psi _{u}

\psi _{i}

(\varphi =\psi _{u}-\psi _{i}){;}

\omega

este viteza unghiulară;

t

- timp.

Instrumente pentru măsurarea puterii electrice și a puterii de radiație

Wattmetre (inclusiv varmetre ) - instrumente de măsurare concepute pentru a determina puterea curentului electric sau a radiației electromagnetice.

După scop și interval de frecvență, wattmetrele pot fi împărțite în trei categorii - frecvență joasă (și curent continuu), frecvență radio și optică.

În funcție de scopul propus, wattmetrele radio sunt împărțite în două tipuri: puterea transmisă, inclusă în întreruperea liniei de transmisie și puterea absorbită, conectată la capătul liniei ca sarcină potrivită. În funcție de metoda de transformare funcțională a informațiilor de măsurare și de ieșirea acesteia către operator, wattmetrele sunt analogice (indicatoare și cu auto-înregistrare) și digitale.

Putere hidraulică

Puterea unei mașini hidraulice sau a unui cilindru hidraulic este egală cu produsul căderii de presiune pe mașină (diferența de presiune la intrare și la ieșire) și debitul fluidului:

N_{H}=Q_{H}\cdot P_{H},

unde - debitul fluidului, m 3 / s ;

Q_{H}

P_{H}

- cădere de presiune, Pa .

De exemplu, pompa NP-89D, care este instalată pe Su-24 , Tu-134 și Tu-154 , are o capacitate de 55 l / min (~ 0,000917 m 3 / s) la o presiune de 210 kgf / cm 2 (21 MPa) [ 7] - prin urmare, puterea sa hidraulică este de aproximativ 19,25 kW.

Vezi și

Note

↑ Putere - articol din Enciclopedia fizică
↑ Fizica. - P. 100. Capitolul 6 „Munca și energie”, § 3 „Puterea”.
↑ ISO 80000-4:2019 „Cantități și unități – Partea 4: Mecanică” Punctul 4.27 . Consultat la 2 aprilie 2021. Arhivat din original la 1 aprilie 2021. (nedefinit)
↑ Fizica. - P. 100. Capitolul 6 „Munca și energie”, paragraful 3 „Puterea”.
↑ GOST 8.417-2002. - P. 5. Clauza 5.2 „Unități derivate SI”, Tabelul 3 „Unități derivate SI cu denumiri și simboluri speciale”.
↑ Documentul internațional OIML D2. Unități de măsură legalizate (aprobate oficial pentru utilizare). Anexa B (link nu este disponibil) . Consultat la 5 aprilie 2013. Arhivat din original pe 14 octombrie 2013. (nedefinit)
↑ NP-89D. Descriere. Specificații. Unități fabricate de OAO MMZ Znamya . Consultat la 15 aprilie 2018. Arhivat din original pe 15 aprilie 2018. (nedefinit)

Literatură

GOST 8.417-2002. „Sistemul de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Unități de valori” . - Moscova: Standartinform, 2002. - 39 p.
Orir J. Fizică, curs complet = Fizică de Jay Orear, Universitatea Cornell / per. din engleza. și editare științifică de Yu. G. Rudogo și A. V. Berkov. - al 2-lea. - Moscova: "Editura" KDU ", 2010. - S. 100-101. — 752 p. - ISBN 978-5-98227-366-6 .