Электрическая мощность — Википедия
Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является ватт (русское обозначение: Вт, международное: W).
Мгновенной мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи.
По определению, электрическое напряжение — это отношение работы электрического поля, совершенной при переносе пробного электрического заряда из точки A{\displaystyle A} в точку B{\displaystyle B}, к величине пробного заряда. То есть можно сказать, что электрическое напряжение равно работе по переносу единичного заряда из точки A{\displaystyle A} в точку B{\displaystyle B}. Другими словами, при движении единичного заряда по участку электрической цепи он совершит работу, численно равную электрическому напряжению, действующему на участке цепи. Умножив работу на количество единичных зарядов, мы, таким образом, получаем работу, которую совершают эти заряды при движении от начала участка цепи до его конца. Мощность, по определению, — это работа в единицу времени. Введём обозначения:
- U{\displaystyle U} — напряжение на участке A−B{\displaystyle A-B} (принимаем его постоянным на интервале Δt{\displaystyle \Delta t}),
- Q{\displaystyle Q} — количество зарядов, прошедших от A{\displaystyle A} к B{\displaystyle B} за время Δt{\displaystyle \Delta t},
- A{\displaystyle A} — работа, совершённая зарядом Q{\displaystyle Q} при движении по участку A−B{\displaystyle A-B},
- P{\displaystyle P} — мощность.
Записывая вышеприведённые рассуждения, получаем:
- PA−B=AΔt{\displaystyle P_{A-B}={\frac {A}{\Delta t}}}
Для единичного заряда на участке A−B{\displaystyle A-B}:
- Pe(A−B)=UΔt{\displaystyle P_{e(A-B)}={\frac {U}{\Delta t}}}
Для всех зарядов:
- PA−B=UΔt⋅Q=U⋅QΔt{\displaystyle P_{A-B}={\frac {U}{\Delta t}}\cdot {Q}={U}\cdot {\frac {Q}{\Delta t}}}
Поскольку ток есть электрический заряд, протекающий по проводнику в единицу времени, то есть I=QΔt{\displaystyle I={\frac {Q}{\Delta t}}} по определению, в результате получаем:
- PA−B=U⋅I{\displaystyle P_{A-B}=U\cdot I}.
Полагая время бесконечно малым, можно принять, что величины напряжения и тока за это время тоже изменятся бесконечно мало. В итоге получаем следующее определение мгновенной электрической мощности:
мгновенная электрическая мощность p(t){\displaystyle p(t)}, выделяющаяся на участке электрической цепи, есть произведение мгновенных значений напряжения u(t){\displaystyle u(t)} и силы тока i(t){\displaystyle i(t)} на этом участке:
- p(t)=u(t)⋅i(t).{\displaystyle p(t)=u(t)\cdot i(t).}
Если участок цепи содержит резистор c электрическим сопротивлением R{\displaystyle R}, то
- p(t)=i(t)2⋅R=u(t)2R{\displaystyle p(t)=i(t)^{2}\cdot R={\frac {u(t)^{2}}{R}}}.
Дифференциальные выражения для электрической мощности[править | править код]
Мощность, выделяемая в единице объёма, равна:
- w=dPdV=E⋅j{\displaystyle w={\frac {dP}{dV}}=\mathbf {E} \cdot \mathbf {j} },
где E{\displaystyle \mathbf {E} } — напряжённость электрического поля, j{\displaystyle \mathbf {j} } — плотность тока. Отрицательное значение скалярного произведения (векторы E{\displaystyle \mathbf {E} } и j{\displaystyle \mathbf {j} } противонаправлены или образуют тупой угол) означает, что в данной точке электрическая мощность не рассеивается, а генерируется за счёт работы сторонних сил.
В случае изотропной среды в линейном приближении:
- w=σE2=E2ρ=ρj2=j2σ{\displaystyle w=\sigma E^{2}={\frac {E^{2}}{\rho }}=\rho j^{2}={\frac {j^{2}}{\sigma }}},
где σ=def1ρ{\displaystyle \sigma \,{\overset {\underset {\mathrm {def} }{}}{=}}\,{\frac {1}{\rho }}} — удельная проводимость, величина, обратная удельному сопротивлению.
В случае наличия анизотропии (например, в монокристалле или жидком кристалле, а также при наличии эффекта Холла) в линейном приближении:
- w=σαβEαEβ{\displaystyle w=\sigma _{\alpha \beta }E_{\alpha }E_{\beta }},
где σαβ{\displaystyle \sigma _{\alpha \beta }} — тензор проводимости.
Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени, то мощность можно вычислить по формуле:
- P=I⋅U{\displaystyle P=I\cdot U}.
Для пассивной линейной цепи, в которой соблюдается закон Ома, можно записать:
- P=I2⋅R=U2R{\displaystyle P=I^{2}\cdot R={\frac {U^{2}}{R}}}, где R{\displaystyle R} — электрическое сопротивление.
Если цепь содержит источник ЭДС, то отдаваемая им или поглощаемая на нём электрическая мощность равна:
- P=I⋅E{\displaystyle P=I\cdot {\mathcal {E}}}, где E{\displaystyle {\mathcal {E}}} — ЭДС.
Если ток внутри ЭДС противонаправлен градиенту потенциала (течёт внутри ЭДС от плюса к минусу), то мощность поглощается источником ЭДС из сети (например, при работе электродвигателя или заряде аккумулятора), если сонаправлен (течёт внутри ЭДС от минуса к плюсу), то отдаётся источником в сеть (скажем, при работе гальванической батареи или генератора). При учёте внутреннего сопротивления источника ЭДС выделяемая на нём мощность p=I2⋅r{\displaystyle p=I^{2}\cdot r} прибавляется к поглощаемой или вычитается из отдаваемой.
В цепях переменного тока формула для мощности постоянного тока может быть применена лишь для расчёта мгновенной мощности, которая сильно изменяется во времени и для большинства простых практических расчётов не слишком полезна непосредственно. Прямой расчёт среднего значения мощности требует интегрирования по времени. Для вычисления мощности в цепях, где напряжение и ток изменяются периодически, среднюю мощность можно вычислить, интегрируя мгновенную мощность в течение периода. На практике наибольшее значение имеет расчёт мощности в цепях переменного синусоидального напряжения и тока.
Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности, удобно обратиться к теории комплексных чисел. Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность — мнимой частью, полная мощность — модулем, а угол φ{\displaystyle \varphi } (сдвиг фаз) — аргументом. Для такой модели оказываются справедливыми все выписанные ниже соотношения.
Активная мощность[править | править код]
Единица измерения в СИ — ватт[1].
P=U⋅I⋅cosφ{\displaystyle P=U\cdot I\cdot \cos \varphi }.
Среднее за период T{\displaystyle T} значение мгновенной мощности называется активной электрической мощностью или электрической мощностью: P=1T∫0Tp(t)dt{\displaystyle P={\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}p(t)dt}. В цепях однофазного синусоидального тока P=U⋅I⋅cosφ{\displaystyle P=U\cdot I\cdot \cos \varphi }, где U{\displaystyle U} и I{\displaystyle I} — среднеквадратичные значения напряжения и тока, φ{\displaystyle \varphi } — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r{\displaystyle r} или её проводимость g{\displaystyle g} по формуле P=I2⋅r=U2⋅g{\displaystyle P=I^{2}\cdot r=U^{2}\cdot g}. В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S{\displaystyle S}
ru.wikipedia.org
Мощность (физика) — это… Что такое Мощность (физика)?
Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Эффективная мощность, мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно). Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э. м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т. п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя.[1]
| — средняя мощность |
| — мгновенная мощность |
Так как работа является мерой изменения энергии, мощность можно определить также как скорость изменения энергии системы.
Единицы измерения
В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.
Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.
| Единицы | Вт | кВт | МВт | кгс·м/с | эрг/с | л. с. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ватт | 1 | 10-3 | 10-6 | 0,102 | 107 | 1,36·10-3 |
| 1 киловатт | 103 | 1 | 10-3 | 102 | 1010 | 1,36 |
| 1 мегаватт | 106 | 103 | 1 | 102·103 | 1013 | 1,36·103 |
| 1 килограмм-сила-метр в секунду | 9,81 | 9,81·10-3 | 9,81·10-6 | 1 | 9,81·107 | 1,33·10-2 |
| 1 эрг в секунду | 10-7 | 10-10 | 10-13 | 1,02·10-8 | 1 | 1,36·10-10 |
| 1 лошадиная сила[2] | 735,5 | 735,5·10-3 | 735,5·10-6 | 75 | 7,355·109 | 1 |
Мощность в механике
Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.
Частный случай мощности при вращательном движении:
M — момент, — угловая скорость, — число пи, n — частота вращения (об/мин).
Электрическая мощность
Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
S=P+jQ
S — Полная мощность, ВА
P — Активная мощность, Вт
Q — Реактивная мощность, ВАр
Приборы для измерения мощности
Примечания
- ↑ Большая Советская энциклопедия
- ↑ «метрическая лошадиная сила»
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
мощность — это… Что такое мощность?
Мощность — Размерность L2MT−3 Единицы измерения СИ Вт СГС … Википедия
мощность — составляет • субъект, оценка, соответствие потреблять мощность • использование превосходить мощность • много, Neg, оценка, соответствие существуют мощность • существование / создание, субъект увеличивать мощность • изменение, много увеличить… … Глагольной сочетаемости непредметных имён
МОЩНОСТЬ — электрическая работа электрического тока в единицу времени. В цепи постоянного тока мощность равна произведению напряжения и тока. В цепи переменного тока различают полную мощность, активную мощность, реактивную мощность … Большой Энциклопедический словарь
МОЩНОСТЬ — множества понятие теории множеств, обобщающее на произвольные множества понятие число элементов . Мощность множества характеризует то общее, что присуще всем множествам, количественно эквивалентным данному; при этом два множества называются… … Большой Энциклопедический словарь
мощность — емкость, способность, производительность, нагрузка, объём производства, отдача, пропускная способность; сила, интенсивность, мощь, могущество, энергия; значительность, могучесть, всесильность, всемогущество, дюжесть, внушительность, власть,… … Словарь синонимов
МОЩНОСТЬ — МОЩНОСТЬ, в физике интенсивность совершения РАБОТЫ или же производства или потребления, ЭНЕРГИИ. Является мерой производительности двигателя или какого либо источника питания. Первым ученым, начавшим измерять мощность, был Джеймс ВАТТ. Он… … Научно-технический энциклопедический словарь
МОЩНОСТЬ — МОЩНОСТЬ, мощности, жен. (книжн.). 1. только ед. отвлеч. сущ. к мощный; сила, могущество. Мощность государства. 2. только ед. Толщина пластов и жил добываемых минералов (горн.). Пласт большой мощности. 3. Величина, показывающая, какое количество… … Толковый словарь Ушакова
МОЩНОСТЬ — физич. величина, измеряемая отношением работы к промежутку времени, в течение к рого она произведена. Если работа производится равномерно, то М. определяется ф лой N=A/t, где А работа за время t, а в общем случае N=dA/dt, dA элем. работа за элем … Физическая энциклопедия
мощность — силы; мощность Величина, равная скалярному произведению силы на скорость точки её приложения … Политехнический терминологический толковый словарь
Мощность — величина, равная отношению произведенной работы к единице времени. Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
МОЩНОСТЬ — МОЩНОСТЬ, физическая величина N, измеряемая отношением работы A к промежутку времени t, в течение которого она совершена; если работа совершается равномерно, то N=A/t. Измеряется в ваттах … Современная энциклопедия
dic.academic.ru
Мощность — это… Что такое Мощность?
Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Различают среднюю мощность за промежуток времени
и мгновенную мощность в данный момент времени:
Интеграл от мгновенной мощности за промежуток времени равен полной переданной энергии за это время:
Единицы измерения
В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.
Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.
| Единицы | Вт | кВт | МВт | кгс·м/с | эрг/с | л. с.(мет.) | л. с.(анг.) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ватт | 1 | 10−3 | 10−6 | 0,102 | 107 | 1,36·10−3 | 1,34·10−3 |
| 103 | 1 | 10−3 | 102 | 1010 | 1,36 | 1,34 | |
| 1 мегаватт | 106 | 103 | 1 | 102·103 | 1013 | 1,36·103 | 1,34·103 |
| 1 килограмм-сила-метр в секунду | 9,81 | 9,81·10−3 | 9,81·10−6 | 1 | 9,81·107 | 1,33·10−2 | 1,31·10−2 |
| 1 эрг в секунду | 10−7 | 10−10 | 10−13 | 1,02·10−8 | 1 | 1,36·10−10 | 1,34·10−10 |
| 1 лошадиная сила (метрическая) | 735,5 | 735,5·10−3 | 735,5·10−6 | 75 | 7,355·109 | 1 | 0,9863 |
| 1 лошадиная сила (английская) | 745,7 | 745,7·10−3 | 745,7·10−6 | 76,04 | 7,457·109 | 1,014 | 1 |
Мощность в механике
Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
где F — сила, v — скорость, — угол между вектором скорости и силы.
Частный случай мощности при вращательном движении:
M — момент силы, — угловая скорость, — число пи, n — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин.).
Электрическая мощность
Электри́ческая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной, реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно, и полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз.
Приборы для измерения мощности
См. также
Ссылки
dic.academic.ru
МОЩНОСТЬ — это… Что такое МОЩНОСТЬ?
Мощность — Размерность L2MT−3 Единицы измерения СИ Вт СГС … Википедия
мощность — составляет • субъект, оценка, соответствие потреблять мощность • использование превосходить мощность • много, Neg, оценка, соответствие существуют мощность • существование / создание, субъект увеличивать мощность • изменение, много увеличить… … Глагольной сочетаемости непредметных имён
МОЩНОСТЬ — электрическая работа электрического тока в единицу времени. В цепи постоянного тока мощность равна произведению напряжения и тока. В цепи переменного тока различают полную мощность, активную мощность, реактивную мощность … Большой Энциклопедический словарь
МОЩНОСТЬ — множества понятие теории множеств, обобщающее на произвольные множества понятие число элементов . Мощность множества характеризует то общее, что присуще всем множествам, количественно эквивалентным данному; при этом два множества называются… … Большой Энциклопедический словарь
мощность — емкость, способность, производительность, нагрузка, объём производства, отдача, пропускная способность; сила, интенсивность, мощь, могущество, энергия; значительность, могучесть, всесильность, всемогущество, дюжесть, внушительность, власть,… … Словарь синонимов
МОЩНОСТЬ — МОЩНОСТЬ, в физике интенсивность совершения РАБОТЫ или же производства или потребления, ЭНЕРГИИ. Является мерой производительности двигателя или какого либо источника питания. Первым ученым, начавшим измерять мощность, был Джеймс ВАТТ. Он… … Научно-технический энциклопедический словарь
МОЩНОСТЬ — физич. величина, измеряемая отношением работы к промежутку времени, в течение к рого она произведена. Если работа производится равномерно, то М. определяется ф лой N=A/t, где А работа за время t, а в общем случае N=dA/dt, dA элем. работа за элем … Физическая энциклопедия
мощность — силы; мощность Величина, равная скалярному произведению силы на скорость точки её приложения … Политехнический терминологический толковый словарь
Мощность — величина, равная отношению произведенной работы к единице времени. Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
МОЩНОСТЬ — МОЩНОСТЬ, физическая величина N, измеряемая отношением работы A к промежутку времени t, в течение которого она совершена; если работа совершается равномерно, то N=A/t. Измеряется в ваттах … Современная энциклопедия
dic.academic.ru
мощность — это… Что такое мощность?
Мощность — Размерность L2MT−3 Единицы измерения СИ Вт СГС … Википедия
мощность — составляет • субъект, оценка, соответствие потреблять мощность • использование превосходить мощность • много, Neg, оценка, соответствие существуют мощность • существование / создание, субъект увеличивать мощность • изменение, много увеличить… … Глагольной сочетаемости непредметных имён
МОЩНОСТЬ — электрическая работа электрического тока в единицу времени. В цепи постоянного тока мощность равна произведению напряжения и тока. В цепи переменного тока различают полную мощность, активную мощность, реактивную мощность … Большой Энциклопедический словарь
МОЩНОСТЬ — множества понятие теории множеств, обобщающее на произвольные множества понятие число элементов . Мощность множества характеризует то общее, что присуще всем множествам, количественно эквивалентным данному; при этом два множества называются… … Большой Энциклопедический словарь
мощность — емкость, способность, производительность, нагрузка, объём производства, отдача, пропускная способность; сила, интенсивность, мощь, могущество, энергия; значительность, могучесть, всесильность, всемогущество, дюжесть, внушительность, власть,… … Словарь синонимов
МОЩНОСТЬ — МОЩНОСТЬ, в физике интенсивность совершения РАБОТЫ или же производства или потребления, ЭНЕРГИИ. Является мерой производительности двигателя или какого либо источника питания. Первым ученым, начавшим измерять мощность, был Джеймс ВАТТ. Он… … Научно-технический энциклопедический словарь
МОЩНОСТЬ — МОЩНОСТЬ, мощности, жен. (книжн.). 1. только ед. отвлеч. сущ. к мощный; сила, могущество. Мощность государства. 2. только ед. Толщина пластов и жил добываемых минералов (горн.). Пласт большой мощности. 3. Величина, показывающая, какое количество… … Толковый словарь Ушакова
МОЩНОСТЬ — физич. величина, измеряемая отношением работы к промежутку времени, в течение к рого она произведена. Если работа производится равномерно, то М. определяется ф лой N=A/t, где А работа за время t, а в общем случае N=dA/dt, dA элем. работа за элем … Физическая энциклопедия
мощность — силы; мощность Величина, равная скалярному произведению силы на скорость точки её приложения … Политехнический терминологический толковый словарь
Мощность — величина, равная отношению произведенной работы к единице времени. Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
МОЩНОСТЬ — МОЩНОСТЬ, физическая величина N, измеряемая отношением работы A к промежутку времени t, в течение которого она совершена; если работа совершается равномерно, то N=A/t. Измеряется в ваттах … Современная энциклопедия
popular.academic.ru
мощность — это… Что такое мощность?
МО́ЩНОСТЬ -и; ж.
1. к Мо́щный (1-5 зн.). М. голоса. М. землетрясения. Удивиться мощности животного. М. организма. М. угольного пласта. М. государства. Проверить м. армии.
2. Физ., техн. Величина, измеряемая отношением работы к промежутку времени, в течение которого она совершена. М. двигателя. М. электростанции. М. подъёмного крана, автомобиля. Электролампа мощностью в сто ватт.
3. Величина, характеризующая максимальные возможности промышленности, предприятия и т.п. по выпуску годовой продукции. Производственная м. предприятия. Энергетическая м. государства.
4. мн. Производственные объекты (заводы, машины и т.п.). Развитие угледобывающих мощностей. Ввод в действие новых мощностей.
◊ На (в) полную мо́щность (работать, трудиться, учиться и т.п.). С полной нагрузкой, изо всех сил; полностью отдаваясь какому-л. делу.
* * *
мощность
I
физическая. величина N, измеряемая отношением работы A к промежутку времени t, в течение которого она совершена; если работа совершается равномерно, то N = A/t. Измеряется в ваттах.
II
множества, понятие теории множеств, обобщающее на произвольные множества понятие «число элементов». Мощность множества характеризует то общее, что присуще всем множествам, количественно эквивалентным данному; при этом два множества называются эквивалентными, если между ними можно установить взаимно однозначное соответствие. Наименьшую бесконечную мощность имеет множество натуральных чисел и все эквивалентные ему — так называемые счётные множества. Мощность множества всех действительных чисел (континуум) больше мощности счётных множеств.
III
электрическая, работа электрического тока в единицу времени. В цепи постоянного тока мощность равна произведению напряжения и тока. В цепи переменного тока различают полную мощность, активную мощность, реактивную мощность.
Энциклопедический словарь. 2009.
dic.academic.ru