Plik prawo Watta dotyczy obwodów elektrycznych i stwierdza, że moc elektryczna P. zasilany przez element obwodu, jest wprost proporcjonalny do produktu między napięciem zasilania V obwód i natężenie prądu ja która przez nią krąży.
Energia elektryczna jest bardzo ważną koncepcją, ponieważ wskazuje, jak szybko pierwiastek przekształca energię elektryczną w inną formę energii. Matematycznie podana definicja prawa Watta jest wyrażona w ten sposób:
P = V.I
W Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) jednostka mocy nazywana jest wat a W jest skrótem na cześć Jamesa Watta (1736-1819), szkockiego inżyniera pioniera rewolucji przemysłowej. Ponieważ moc jest energią na jednostkę czasu, 1 W równa się 1 dżulowi / sekundę.
Wszyscy znamy pojęcie energii elektrycznej w taki czy inny sposób. Na przykład powszechnie używane domowe urządzenia elektryczne zawsze mają określoną moc, w tym między innymi żarówki, palniki elektryczne lub lodówki..
Indeks artykułów
Prawo Watta dotyczy elementów obwodów o różnym zachowaniu. Może to być bateria, rezystor lub inny. Powstaje różnica potencjałów między skrajnymi wartościami elementu Vb - VDO = VAB a prąd płynie w kierunku od A do B, jak pokazano na poniższym rysunku:
W bardzo krótkim czasie dt, przekazać określoną kwotę opłaty dq, tak, że praca na nim wykonana jest przez:
dW = V.dq
Gdzie dq jest powiązany z obecnym jako:
dq = I.dt
Następnie:
dW = V. I.dt
dW / dt = V. I.
A ponieważ moc to praca na jednostkę czasu:
P = V.I
-Jeśli VAB > 0 ładunki przechodzące przez element zyskują energię potencjalną. Pierwiastek dostarcza energię z jakiegoś źródła. To może być bateria.
-Jeśli VAB < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.
Należy pamiętać, że moc dostarczana przez źródło zależy nie tylko od napięcia, ale także od prądu.. Jest to ważne, aby wyjaśnić, dlaczego akumulatory samochodowe są tak duże, biorąc pod uwagę, że ledwo dostarczają 12 V..
Dzieje się tak, że rozrusznik potrzebuje przez krótki czas dużego prądu, aby zapewnić moc niezbędną do uruchomienia samochodu.
Jeśli elementem obwodu jest rezystor, można połączyć prawo Watta i prawo Ohma. Ten ostatni stwierdza, że:
V = I. R.
Co przez podstawienie w prawie Watta prowadzi do:
P = V. I = (I.R). I = Idwa.R
Można również otrzymać wersję zależną od napięcia i rezystancji:
P = V. (V / R) = Vdwa / R
Możliwe kombinacje między czterema wielkościami: moc P, prąd I, napięcie V i rezystancja R pojawiają się na wykresie na rysunku 5. Zgodnie z danymi przedstawionymi w zadaniu wybiera się najbardziej dogodne wzory.
Na przykład załóżmy, że w pewnym problemie zostaniesz poproszony o znalezienie oporu R, który znajduje się w lewej dolnej ćwiartce karty.
W zależności od wielkości, których wartość jest znana, wybiera się jedno z trzech powiązanych równań (w kolorze zielonym). Załóżmy na przykład, że się znają V i ja, następnie:
R = V / I
Jeśli zamiast tego się znają P. i ja, a opór jest wymagany, jest używany:
R = P / Idwa
Wreszcie kiedy się spotykają P. Y V, odporność uzyskuje się przez:
R = Pdwa / V
Prawo Watta można zastosować w obwodach elektrycznych, aby znaleźć moc elektryczną dostarczaną lub zużywaną przez element. Żarówki są dobrym przykładem zastosowania prawa Watta.
Specjalna żarówka do uzyskania kilku żarówek w jednym, posiada dwa żarniki wolframowe, których rezystancje wynoszą R.DO = 48 omów i R.b = 144 omy. Są one połączone z trzema punktami, oznaczonymi jako 1, 2 i 3, jak widać na rysunku.
Urządzenie jest sterowane za pomocą przełączników, aby wybrać pary zacisków, a także podłączyć je do sieci 120 V. Znajdź wszystkie możliwe moce, które można uzyskać.
- Gdy zaciski 1 i 2 są podłączone, tylko rezystor RDO pozostaje aktywna. Ponieważ mamy napięcie, które wynosi 120 V i wartość rezystancji, wartości te są bezpośrednio podstawiane w równaniu:
P = Vdwa/ R = (120 V)dwa/ 48 omów = 300 W.
- Podłączanie zacisków 2 i 3, rezystor R jest aktywnyb, którego moc jest:
P = Vdwa/ R = (120 V)dwa/ 144 ohm = 100 W.
- Zaciski 1 i 3 umożliwiają szeregowe połączenie rezystorów. Równoważny opór to:
Req = R.DO + Rb = 48 omów + 144 omów = 192 omy
W związku z tym:
P = Vdwa/ R = (120 V)dwa / 192 om = 75 W.
- Wreszcie, pozostała możliwość to równoległe podłączenie rezystorów, jak pokazano na schemacie d). Równoważny opór w tym przypadku to:
1 / Req = (1 / RDO) + (1 / Rb) = (1/48 oma) + (1/144 oma) = 1/36 oma.
Dlatego równoważny opór wynosi Req = 36 omów. Przy tej wartości moc wynosi:
P = Vdwa / R = (120 V)dwa / 36 omów = 400 W.
Oprócz wata, inną powszechnie używaną jednostką mocy jest kilowat (lub kilowat), w skrócie kW. 1 kW to 1000 watów.
Firmy dostarczające energię elektryczną do domów rozliczają się za zużytą energię, a nie za moc. Jednostką, której używają, jest kilowatogodzina (kW-h), która pomimo nazwy wat jest jednostką energii.
1 kilowatogodzina lub kW-h to energia dostarczona w ciągu 1 godziny przez moc 1000 watów, która w dżulach byłaby równa:
1 kW-h = 1000 szer. X 3600 s = 3,6 x 10 6 jot
a) Załóżmy, że gospodarstwo domowe zużywa 750 kWh w danym miesiącu. Jaka będzie wysokość rachunku za prąd za ten miesiąc? Przestrzegany jest następujący plan zużycia:
- Stawka podstawowa: 14,00 USD.
- Cena: 16 centów / kWh do 100 kWh miesięcznie.
- Następne 200 kWh miesięcznie to 10 centów / kWh.
- A powyżej 300 kWh miesięcznie pobierane jest 6 centów / kWh.
b) Znajdź średni koszt energii elektrycznej.
- Klient zużywa 750 kW-h miesięcznie, więc przekracza koszty wskazane na każdym etapie. Wartość pieniądza za pierwsze 100 kWh wynosi: 100 kWh x 16 centów / kWh = 1600 centów = 16,00 USD
- Koszt następnych 200 kWh: 200 kWh x 10 centów / kWh = 2000 centów = 20,00 dolarów.
- Powyżej tych 300 kW-h klient zużywa dodatkowe 450 kW-h, co daje łącznie 750 kW-h. Koszt w tym przypadku to: 450 kWh x 6 centów / kWh = 2700 centów = 27,00 USD.
- Na koniec wszystkie uzyskane kwoty powiększone o stawkę podstawową są dodawane w celu uzyskania ceny paragonu za dany miesiąc:
Cena do zapłaty = 14,00 USD + 16,00 USD + 20,00 USD + 27,00 USD = 77 USD.
Średni koszt to: 77 USD / 750 kWh = 0,103 USD / kW-h = 10,3 centa / kWh.
Jeszcze bez komentarzy