भौतिकी में शक्ति की खोज किसने की। विद्युत शक्ति

ग्राहक के पत्र से:
मुझे बताओ, भगवान के लिए, यूपीएस की शक्ति वोल्ट-एम्पीयर में क्यों इंगित की जाती है, न कि सामान्य किलोवाट में। यह बहुत कष्टप्रद है। आखिरकार, हर कोई लंबे समय से किलोवाट का आदी रहा है। और सभी उपकरणों की शक्ति मुख्य रूप से किलोवाट में इंगित की जाती है।
एलेक्सी। २१ जून २००७

किसी भी यूपीएस की तकनीकी विशेषताओं में स्पष्ट शक्ति [केवीए] और सक्रिय शक्ति [केडब्ल्यू] का संकेत मिलता है - वे यूपीएस की भार क्षमता की विशेषता रखते हैं। उदाहरण, नीचे तस्वीरें देखें:

उदाहरण के लिए, सभी उपकरणों की शक्ति वाट में इंगित नहीं की जाती है:

• ट्रांसफार्मर की शक्ति वीए में इंगित की गई है:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (टीपी ट्रांसफार्मर: परिशिष्ट देखें)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (TSGL ट्रांसफार्मर: परिशिष्ट देखें)
• संधारित्र शक्ति को वेरी में दर्शाया गया है:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (कैपेसिटर K78-39: परिशिष्ट देखें)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (यूके कैपेसिटर: परिशिष्ट देखें)
• अन्य भारों के उदाहरण - नीचे संलग्नक देखें।

लोड की शक्ति विशेषताओं को केवल एक एकल पैरामीटर (डब्ल्यू में सक्रिय शक्ति) के साथ केवल प्रत्यक्ष वर्तमान के मामले में सेट किया जा सकता है, क्योंकि प्रत्यक्ष वर्तमान सर्किट में केवल एक प्रकार का प्रतिरोध होता है - सक्रिय प्रतिरोध।

प्रत्यावर्ती धारा के मामले में लोड की शक्ति विशेषताओं को एक एकल पैरामीटर के साथ सटीक रूप से सेट नहीं किया जा सकता है, क्योंकि दो हैं विभिन्न प्रकारप्रतिरोध - सक्रिय और प्रतिक्रियाशील। इसलिए, केवल दो पैरामीटर: सक्रिय शक्ति और प्रतिक्रियाशील शक्ति लोड को सटीक रूप से चिह्नित करते हैं।

सक्रिय और प्रतिक्रियाशील प्रतिरोधों के संचालन का सिद्धांत पूरी तरह से अलग है। सक्रिय प्रतिरोध - अपरिवर्तनीय रूप से विद्युत ऊर्जा को अन्य प्रकार की ऊर्जा (गर्मी, प्रकाश, आदि) में परिवर्तित करता है - उदाहरण: गरमागरम लैंप, इलेक्ट्रिक हीटर (पैराग्राफ 39, भौतिकी ग्रेड 11 वी.ए.कास्यानोव एम।: ड्रोफा, 2007)।

प्रतिक्रियाशील प्रतिरोध - वैकल्पिक रूप से ऊर्जा जमा करता है और फिर इसे नेटवर्क को वापस देता है - उदाहरण: संधारित्र, प्रारंभ करनेवाला (पैराग्राफ 40,41, भौतिकी ग्रेड 11 वी.ए.कास्यानोव एम।: ड्रोफा, 2007)।

इसके अलावा इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग पर किसी भी पाठ्यपुस्तक में, आप पढ़ सकते हैं कि सक्रिय शक्ति (एक सक्रिय प्रतिरोध द्वारा नष्ट) को वाट में मापा जाता है, और प्रतिक्रियाशील शक्ति (एक प्रतिक्रिया के माध्यम से परिसंचारी) को vars में मापा जाता है; लोड की शक्ति को चिह्नित करने के लिए, दो और मापदंडों का उपयोग किया जाता है: कुल शक्ति और शक्ति कारक। ये सभी 4 पैरामीटर:

1. सक्रिय शक्ति: पदनाम पी, इकाई: वाट
2. प्रतिक्रियाशील शक्ति: पदनाम क्यू, इकाई: वर(वोल्ट एम्पीयर प्रतिक्रियाशील)
3. स्पष्ट शक्ति: पदनाम एस, इकाई: वीए(वोल्ट एम्पीयर)
4. पावर फैक्टर: पदनाम कया कोसФ, माप की इकाई: आयाम रहित मात्रा

ये पैरामीटर अनुपात से संबंधित हैं: S * S = P * P + Q * Q, cosФ = k = P / S

भी कोसФशक्ति कारक कहा जाता है ( शक्ति तत्व – पीएफ)

इसलिए, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, इनमें से कोई भी दो पैरामीटर पावर विशेषता के लिए निर्धारित किए जाते हैं, क्योंकि बाकी इन दोनों से पाए जा सकते हैं।

उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिक मोटर, लैंप (डिस्चार्ज) - उनमें। डेटा संकेतित P [kW] और cosF:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (AIR इंजन: परिशिष्ट देखें)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (डीआरएल लैंप: परिशिष्ट देखें)
(विभिन्न भारों के लिए तकनीकी डेटा के उदाहरणों के लिए नीचे परिशिष्ट देखें)

बिजली की आपूर्ति के साथ भी ऐसा ही है। उनकी शक्ति (भार क्षमता) डीसी बिजली की आपूर्ति के लिए एक पैरामीटर - सक्रिय शक्ति (डब्ल्यू), और स्रोत के लिए दो मापदंडों की विशेषता है। एसी बिजली की आपूर्ति। आम तौर पर ये दो पैरामीटर स्पष्ट शक्ति (वीए) और सक्रिय (डब्ल्यू) हैं। उदाहरण के लिए जनरेटर सेट और यूपीएस के पैरामीटर देखें।

अधिकांश कार्यालय और घरेलू उपकरण, सक्रिय (कोई प्रतिक्रिया या कम नहीं है), इसलिए उनकी शक्ति वाट में इंगित की जाती है। इस मामले में, लोड की गणना करते समय, यूपीएस के वाट क्षमता मूल्य का उपयोग किया जाता है। यदि लोड इनपुट पावर फैक्टर करेक्शन (APFC), लेजर प्रिंटर, रेफ्रिजरेटर, एयर कंडीशनर, इलेक्ट्रिक मोटर (उदाहरण के लिए) के बिना बिजली की आपूर्ति (PSU) वाले कंप्यूटर हैं। सबमर्सिबल पंपया मशीन के हिस्से के रूप में एक मोटर), फ्लोरोसेंट गिट्टी लैंप, आदि - गणना में सभी आउटपुट का उपयोग किया जाता है। यूपीएस डेटा: केवीए, किलोवाट, अधिभार विशेषताओं, आदि।

उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग ट्यूटोरियल देखें:

1. एवडोकिमोव एफई इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सैद्धांतिक नींव। - एम।: प्रकाशन केंद्र "अकादमी", 2004।

2. नेम्त्सोव एमवी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स। - एम।: प्रकाशन केंद्र "अकादमी", 2007।

3. फ्रेटेडोव एलए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग। - एम।: हायर स्कूल, 1989।

एसी पावर, पावर फैक्टर, विद्युत प्रतिरोध, प्रतिक्रिया http://en.wikipedia.org . भी देखें
(अनुवाद: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

आवेदन

उदाहरण 1: ट्रांसफॉर्मर और ऑटोट्रांसफॉर्मर्स की शक्ति को VA (वोल्ट एम्पीयर) में दर्शाया गया है

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (TSGL ट्रांसफार्मर)

सिंगल फेज ऑटोट्रांसफॉर्मर
टीडीजीसी2-0.5 केवीए, 2ए		एओएसएन-2-220-82
टीडीजीसी2-1.0 केवीए, 4ए	लैटर 1.25	एओएसएन-4-220-82
टीडीजीसी2-2.0 केवीए, 8ए	लैटर 2.5	एओएसएन-8-220-82
टीडीजीसी2-3.0 केवीए, 12ए
टीडीजीसी2-4.0 केवीए, 16ए
टीडीजीसी2-5.0 केवीए, 20ए		AOSN-20-220
टीडीजीसी2-7.0 केवीए, 28ए
टीडीजीसी2-10 केवीए, 40ए		एओएमएन-40-220
टीडीजीसी2-15 केवीए, 60ए
टीडीजीसी2-20 केवीए, 80ए

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (LATR / TDGC2 प्रयोगशाला ऑटोट्रांसफॉर्मर)

उदाहरण 2: कैपेसिटर की शक्ति वारस (वोल्ट एम्पीयर प्रतिक्रियाशील) में इंगित की गई है

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (कैपेसिटर K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (यूके कैपेसिटर)

उदाहरण 3: इलेक्ट्रिक मोटर्स के तकनीकी डेटा में सक्रिय शक्ति (kW) और cosF . शामिल हैं

इलेक्ट्रिक मोटर, लैंप (डिस्चार्ज), कंप्यूटर बिजली की आपूर्ति, संयुक्त भार आदि जैसे भार के लिए - तकनीकी डेटा P [kW] और cosF (सक्रिय शक्ति और शक्ति कारक) या S [kVA] और cosF (स्पष्ट शक्ति और) को इंगित करता है। पावर फैक्टर पावर)।

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(संयुक्त भार - स्टील प्लाज्मा काटने की मशीन / इन्वर्टर प्लाज्मा कटर LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (पीसी बिजली की आपूर्ति)

परिशिष्ट 1

यदि भार में उच्च शक्ति कारक (0.8 ... 1.0) है, तो इसके गुण सक्रिय भार के करीब पहुंच जाते हैं। ऐसा भार नेटवर्क लाइन और बिजली स्रोतों दोनों के लिए आदर्श है, क्योंकि सिस्टम में प्रतिक्रियाशील धाराएं और शक्तियां उत्पन्न नहीं करता है।

इसलिए, कई देशों में, मानकों को अपनाया गया है जो उपकरणों के पावर फैक्टर को नियंत्रित करते हैं।

परिशिष्ट 2

सिंगल-लोड उपकरण (उदाहरण के लिए, एक पीसी बिजली आपूर्ति इकाई) और बहु-घटक संयुक्त (उदाहरण के लिए, कई मोटर्स, एक पीसी, प्रकाश व्यवस्था, आदि के साथ एक औद्योगिक मिलिंग मशीन) में आंतरिक के कम बिजली कारक (0.8 से कम) हैं इकाइयाँ (उदाहरण के लिए, एक पीसी पावर सप्लाई रेक्टिफायर या इलेक्ट्रिक मोटर का पावर फैक्टर 0.6 ... 0.8 है)। इसलिए, आजकल अधिकांश उपकरणों में पावर फैक्टर करेक्टर इनपुट ब्लॉक होता है। इस मामले में, इनपुट पावर फैक्टर 0.9 ... 1.0 है, जो नियामक मानकों को पूरा करता है।

परिशिष्ट 3. यूपीएस और वोल्टेज नियामकों के पावर फैक्टर के संबंध में महत्वपूर्ण सूचना

यूपीएस और डीजीएस की भार क्षमता को एक मानक औद्योगिक भार (आगमनात्मक चरित्र के साथ पावर फैक्टर 0.8) के लिए सामान्यीकृत किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक 100 केवीए / 80 किलोवाट यूपीएस। इसका मतलब यह है कि डिवाइस 80 kW की अधिकतम शक्ति के साथ एक प्रतिरोधक भार की आपूर्ति कर सकता है, या 0.8 के आगमनात्मक शक्ति कारक के साथ 100 kVA की अधिकतम शक्ति के साथ मिश्रित (प्रतिक्रियाशील-प्रतिक्रियाशील) भार की आपूर्ति कर सकता है।

वोल्टेज स्टेबलाइजर्स में, स्थिति अलग है। स्टेबलाइजर के लिए, लोड पावर फैक्टर अप्रासंगिक है। उदाहरण के लिए, एक 100 केवीए वोल्टेज नियामक। इसका मतलब यह है कि डिवाइस किसी भी कैपेसिटिव या इंडक्टिव पावर फैक्टर के साथ 100 kW या 100 kVA या 100 kvar की शक्ति के साथ अधिकतम 100 kW, या किसी अन्य (विशुद्ध रूप से सक्रिय, विशुद्ध रूप से प्रतिक्रियाशील, मिश्रित) के साथ एक प्रतिरोधक भार की आपूर्ति कर सकता है। ध्यान दें कि यह रैखिक भार (कोई उच्च वर्तमान हार्मोनिक्स नहीं) के लिए सच है। लोड करंट (उच्च THD) के बड़े हार्मोनिक विकृतियों के साथ, स्टेबलाइजर की आउटपुट पावर कम हो जाती है।

परिशिष्ट 4

शुद्ध सक्रिय और शुद्ध प्रतिक्रियाशील भार के उदाहरण उदाहरण:

• एक १०० वाट का गरमागरम लैंप २२० वीएसी एसी मेन से जुड़ा है - सर्किट में हर जगह एक चालन प्रवाह होता है (तारों के कंडक्टरों और दीपक के टंगस्टन बालों के माध्यम से)। लोड (लैंप) विशेषताएँ: शक्ति S = P ~ = 100 VA = 100 W, PF = 1 => सभी विद्युत शक्ति सक्रिय है, जिसका अर्थ है कि यह पूरी तरह से दीपक में अवशोषित हो जाती है और गर्मी और प्रकाश शक्ति में बदल जाती है।
• 7 μF का एक गैर-ध्रुवीय संधारित्र 220 VAC AC नेटवर्क से जुड़ा है - तार परिपथ में एक चालन धारा होती है, संधारित्र के अंदर एक पूर्वाग्रह धारा प्रवाहित होती है (ढांकता हुआ के माध्यम से)। लोड (संधारित्र) विशेषताएँ: शक्ति S = Q ~ = 100 VA = 100 VAR, PF = 0 => सभी विद्युत शक्ति प्रतिक्रियाशील होती है, जिसका अर्थ है कि यह लगातार स्रोत से लोड और वापस, फिर से लोड, आदि तक प्रसारित होती है।

परिशिष्ट 5

प्रचलित प्रतिक्रिया (आगमनात्मक या कैपेसिटिव) को इंगित करने के लिए, संकेत शक्ति कारक को सौंपा गया है:

+ (प्लस)- यदि कुल प्रतिघात आगमनात्मक है (उदाहरण: पीएफ = + 0.5)। वर्तमान चरण वोल्टेज चरण से कोण F से पिछड़ जाता है।

- (शून्य)- अगर कुल प्रतिक्रिया कैपेसिटिव है (उदाहरण: पीएफ = -0.5)। वर्तमान चरण वोल्टेज चरण से एक कोण F से आगे है।

परिशिष्ट 6

अतिरिक्त प्रशन

प्रश्न 1:
एसी सर्किट की गणना करते समय सभी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग पाठ्यपुस्तकों में काल्पनिक संख्याएं / मात्रा (उदाहरण के लिए, प्रतिक्रियाशील शक्ति, प्रतिक्रिया, आदि), जो वास्तव में मौजूद नहीं हैं, का उपयोग क्यों किया जाता है?

उत्तर:
हाँ, आसपास के संसार में सभी व्यक्तिगत मात्राएँ वास्तविक हैं। जिसमें तापमान, प्रतिक्रिया आदि शामिल हैं। काल्पनिक (जटिल) संख्याओं का उपयोग सिर्फ एक गणितीय चाल है जो गणना को आसान बनाता है। गणना के परिणामस्वरूप, एक आवश्यक वास्तविक संख्या प्राप्त की जाती है। उदाहरण: लोड की प्रतिक्रियाशील शक्ति (संधारित्र) 20kvar वास्तविक ऊर्जा प्रवाह है, अर्थात स्रोत-लोड सर्किट में परिसंचारी वास्तविक वाट। लेकिन इन वाटों को भार द्वारा अपरिवर्तनीय रूप से अवशोषित वाट्स से अलग करने के लिए, इन "परिसंचारी वाट्स" को वोल्ट्स रिएक्टिव एम्पीयर कहने का निर्णय लिया गया।

टिप्पणी:
पहले, भौतिकी में केवल एक मात्रा का उपयोग किया जाता था, और गणना में सभी गणितीय मात्राएँ आसपास की दुनिया की वास्तविक मात्राओं के अनुरूप होती थीं। उदाहरण के लिए, दूरी गति समय समय (S = v * t) के बराबर है। फिर, भौतिकी के विकास के साथ, अर्थात्, अधिक जटिल वस्तुओं (प्रकाश, तरंगों, प्रत्यावर्ती विद्युत प्रवाह, परमाणु, अंतरिक्ष, आदि) के अध्ययन के रूप में इतनी बड़ी संख्या में भौतिक मात्राएँ दिखाई दीं कि प्रत्येक की अलग-अलग गणना करना असंभव हो गया। . यह न केवल मैन्युअल गणना की समस्या है, बल्कि कंप्यूटर प्रोग्रामों के संकलन की समस्या भी है। इस समस्या को हल करने के लिए, गणित में ज्ञात परिवर्तन नियमों का पालन करते हुए, निकट एकल मात्राओं को अधिक जटिल मात्राओं (2 या अधिक एकल मात्राओं सहित) में जोड़ा जाने लगा। इस प्रकार अदिश (एकल) मात्राएं (तापमान, आदि), वेक्टर और जटिल दोहरी (प्रतिबाधा, आदि), वेक्टर ट्रिपल (वेक्टर) चुंबकीय क्षेत्रऔर अन्य), और अधिक जटिल मात्राएँ - मैट्रिसेस और टेंसर (ढांकता हुआ टेंसर, रिक्की टेंसर, आदि)। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में गणना को सरल बनाने के लिए, निम्नलिखित काल्पनिक (जटिल) दोहरे मूल्यों का उपयोग किया जाता है:

1. प्रतिबाधा (प्रतिबाधा) Z = R + iX
2. स्पष्ट शक्ति एस = पी + आईक्यू
3. ढांकता हुआ स्थिरांक ई = ई "+ यानी"
4. चुंबकीय पारगम्यता एम = एम "+ आईएम"
5. और आदि।

प्रश्न 2:

पृष्ठ http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power एस पी क्यू को एक जटिल, यानी एक काल्पनिक/अस्तित्वहीन विमान पर दिखाता है। इन सबका वास्तविकता से क्या लेना-देना है?

उत्तर:
वास्तविक साइनसॉइड के साथ गणना करना मुश्किल है, इसलिए, गणना को सरल बनाने के लिए, एक वेक्टर (जटिल) प्रतिनिधित्व का उपयोग अंजीर में किया जाता है। ऊपर। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि चित्र में दिखाए गए S P Q का वास्तविकता से कोई संबंध नहीं है। एक आस्टसीलस्कप के साथ साइनसॉइडल संकेतों के माप के आधार पर, वास्तविक एसपी क्यू मूल्यों को सामान्य रूप में दर्शाया जा सकता है। "सोर्स-लोड" एसी सर्किट में एस पी क्यू आई यू के मान लोड पर निर्भर करते हैं। श्रृंखला से जुड़े सक्रिय और प्रतिक्रियाशील (प्रेरक) प्रतिरोधों से युक्त भार के मामले के लिए नीचे वास्तविक साइनसोइडल सिग्नल एसपी क्यू और का एक उदाहरण है।

प्रश्न 3:
साधारण करंट क्लैम्प्स और एक मल्टीमीटर के साथ, लोड करंट 10 A होता है, और लोड पर वोल्टेज 225 V होता है। गुणा करने पर हमें W: 10 A 225 V = 2250 W में लोड पावर मिलती है।

उत्तर:
आपने 2250 वीए की कुल भार शक्ति प्राप्त (गणना) की है। इसलिए आपका उत्तर तभी सत्य होगा जब आपका भार विशुद्ध रूप से सक्रिय होगा, तो वास्तव में वोल्ट · एम्पीयर वाट के बराबर होता है। अन्य सभी प्रकार के भारों के लिए (उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रिक मोटर) - नहीं। किसी भी मनमाने लोड की सभी विशेषताओं को मापने के लिए, आपको एक नेटवर्क विश्लेषक का उपयोग करना चाहिए, उदाहरण के लिए APPA137:

उदाहरण के लिए अतिरिक्त साहित्य देखें:

एवडोकिमोव एफ.ई. इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सैद्धांतिक नींव। - एम।: प्रकाशन केंद्र "अकादमी", 2004।

नेम्त्सोव एम.वी. इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स। - एम।: प्रकाशन केंद्र "अकादमी", 2007।

फ्रेटेडोव एल.ए. इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग। - एम।: हायर स्कूल, 1989।

एसी पावर, पावर फैक्टर, विद्युत प्रतिरोध, प्रतिक्रिया
http://en.wikipedia.org (अनुवाद: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

कम-शक्ति ट्रांसफार्मर का सिद्धांत और गणना यू.एन. Starodubtsev / RadioSoft मास्को 2005 / Rev d25d5r4feb2013

यांत्रिक कार्य। काम की इकाइयाँ।

रोजमर्रा की जिंदगी में, "काम" की अवधारणा से हमारा मतलब सब कुछ है।

भौतिकी में, अवधारणा कामजरा हटके। यह एक निश्चित भौतिक मात्रा है, जिसका अर्थ है कि इसे मापा जा सकता है। भौतिकी अध्ययन मुख्य रूप से यांत्रिक कार्य .

आइए यांत्रिक कार्य के उदाहरणों पर विचार करें।

ट्रेन एक इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव के कर्षण बल की कार्रवाई के तहत चलती है, जबकि यांत्रिक कार्य किया जाता है। जब बंदूक से दागा जाता है, तो पाउडर गैसों का दबाव बल काम करता है - यह गोली को बैरल के साथ ले जाता है, जबकि गोली की गति बढ़ जाती है।

इन उदाहरणों से पता चलता है कि जब शरीर बल की क्रिया के तहत चलता है तो यांत्रिक कार्य किया जाता है। यांत्रिक कार्य तब भी किया जाता है जब शरीर पर कार्य करने वाला बल (उदाहरण के लिए, घर्षण बल) इसकी गति की गति को कम कर देता है।

कैबिनेट को स्थानांतरित करना चाहते हैं, हम इसे बल से दबाते हैं, लेकिन अगर यह एक ही समय में नहीं चलता है, तो हम यांत्रिक कार्य नहीं करते हैं। कोई ऐसे मामले की कल्पना कर सकता है जब शरीर बलों की भागीदारी के बिना (जड़ता द्वारा) चलता है, उस स्थिति में यांत्रिक कार्य भी नहीं किया जाता है।

इसलिए, यांत्रिक कार्य तभी किया जाता है जब शरीर पर कोई बल कार्य करता है और वह गति करता है .

यह समझना आसान है कि शरीर पर जितना अधिक बल कार्य करता है और इस बल की क्रिया के तहत शरीर जितना लंबा रास्ता तय करता है, कार्य उतना ही अधिक होता है।

यांत्रिक कार्य सीधे लगाए गए बल के समानुपाती होता है और तय की गई दूरी के समानुपाती होता है .

इसलिए, हम इस बल की इस दिशा में यात्रा किए गए पथ द्वारा बल के उत्पाद द्वारा यांत्रिक कार्य को मापने के लिए सहमत हुए:

काम = ताकत × पथ

कहां ए- काम, एफ- ताकत और एस- तय की गई दूरी।

कार्य की एक इकाई 1 मीटर के बराबर पथ पर 1N के बल द्वारा किया गया कार्य है।

कार्य की इकाई - जौल (जे ) का नाम अंग्रेजी वैज्ञानिक जूल के नाम पर रखा गया है। इस प्रकार,

1 जे = 1 एनएम।

भी इस्तेमाल किया किलोजूल (के.जे.) .

1 केजे = 1000 जे।

सूत्र ए = एफएसलागू जब बल एफस्थिर और शरीर की गति की दिशा के साथ मेल खाता है।

यदि बल की दिशा पिंड की गति की दिशा से मेल खाती है, तो दी गई शक्तिसकारात्मक कार्य करता है।

यदि शरीर लागू बल की दिशा के विपरीत दिशा में चलता है, उदाहरण के लिए, फिसलने वाला घर्षण बल, तो यह बल नकारात्मक कार्य करता है।

यदि शरीर पर कार्य करने वाले बल की दिशा गति की दिशा के लंबवत है, तो यह बल कार्य नहीं करता है, कार्य शून्य है:

यांत्रिक कार्य के बारे में बोलते हुए, हम इसे संक्षेप में एक शब्द में कहेंगे - कार्य।

उदाहरण... ग्रेनाइट स्लैब को 0.5 एम 3 की मात्रा के साथ 20 मीटर की ऊंचाई तक उठाते समय किए गए कार्य की गणना करें। ग्रेनाइट का घनत्व 2500 किग्रा / एम 3 है।

दिया गया:

= 2500 किग्रा / मी 3

समाधान:

जहां F वह बल है जिसे प्लेट को समान रूप से ऊपर उठाने के लिए लागू करने की आवश्यकता होती है। मापांक में यह बल प्लेट पर अभिनय करने वाले टाई Fty के बल के बराबर है, अर्थात F = Ftyaz. और गुरुत्वाकर्षण बल को स्लैब के द्रव्यमान से निर्धारित किया जा सकता है: Ftyaz = gm। हम स्लैब के द्रव्यमान की गणना करते हैं, इसकी मात्रा और ग्रेनाइट के घनत्व को जानकर: m = V; s = h, यानी पथ उठाने की ऊँचाई के बराबर है।

तो, एम = 2500 किलो / एम 3 0.5 एम 3 = 1250 किलो।

एफ = 9.8 एन / किग्रा 1250 किग्रा 12 250 एन।

ए = 12,250 एन · 20 मीटर = 245,000 जे = 245 केजे।

उत्तर: ए = 245 केजे।

लीवर.पावर.ऊर्जा

विभिन्न इंजनों को एक ही कार्य करने की आवश्यकता होती है अलग समय... उदाहरण के लिए, एक निर्माण स्थल पर एक क्रेन कुछ ही मिनटों में सैकड़ों ईंटों को एक इमारत की ऊपरी मंजिल तक ले जाती है। अगर इन ईंटों को कोई मजदूर घसीटता, तो उसे ऐसा करने में कई घंटे लग जाते। एक और उदाहरण। घोड़े द्वारा एक हेक्टेयर भूमि की जुताई 10-12 घंटे में की जा सकती है, जबकि एक ट्रैक्टर बहु-हिस्सा हल से ( धार-फार- हल का वह हिस्सा जो मिट्टी की परत को नीचे से काटकर डंप में स्थानांतरित कर देता है; मल्टी-शेयर - कई प्लॉशर), यह काम 40-50 मिनट के लिए किया जाएगा।

यह स्पष्ट है कि एक क्रेन एक कार्यकर्ता की तुलना में एक ही काम तेजी से करती है, और एक ट्रैक्टर घोड़े की तुलना में तेजी से काम करता है। कार्य करने की गति को एक विशेष मात्रा की विशेषता होती है जिसे शक्ति कहा जाता है।

शक्ति उस कार्य के अनुपात के बराबर है जिसके दौरान इसे पूरा किया गया था।

शक्ति की गणना करने के लिए, कार्य को उस समय से विभाजित किया जाना चाहिए जिसके दौरान यह कार्य पूरा हुआ था।शक्ति = कार्य / समय।

कहां एन- शक्ति, ए- काम, टी- प्रदर्शन किए गए कार्य का समय।

शक्ति एक स्थिर मूल्य है जब एक ही काम हर सेकंड के लिए किया जाता है, अन्य मामलों में अनुपात परऔसत शक्ति निर्धारित करता है:

एनबुध = पर . शक्ति की एक इकाई के लिए हमने ऐसी शक्ति ली जिस पर J में कार्य किया जाता है।

इस इकाई को वाट कहा जाता है ( वू) एक अन्य अंग्रेजी वैज्ञानिक वाट के सम्मान में।

1 वाट = 1 जूल / 1 सेकंड, या 1 डब्ल्यू = 1 जे / एस।

वाट (जूल प्रति सेकंड) - डब्ल्यू (1 जे / एस)।

इंजीनियरिंग में, बिजली की बड़ी इकाइयों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - किलोवाट्ट (किलोवाट), मेगावाट (मेगावाट) .

1 मेगावाट = 1,000,000 डब्ल्यू

1 किलोवाट = 1000 डब्ल्यू

1 मेगावाट = 0.001 डब्ल्यू

1 डब्ल्यू = 0.000001 मेगावाट

1 डब्ल्यू = 0.001 किलोवाट

1 डब्ल्यू = 1000 मेगावाट

उदाहरण... बांध के माध्यम से बहने वाले पानी के प्रवाह की शक्ति का पता लगाएं यदि पानी के गिरने की ऊंचाई 25 मीटर है और इसकी प्रवाह दर 120 मीटर प्रति मिनट है।

दिया गया:

= १००० किग्रा / एम३

समाधान:

गिरते पानी का द्रव्यमान: एम = वी,

मी = १००० किग्रा / एम३ १२० एम३ = १२०००० किग्रा (१२ १०४ किग्रा)।

पानी पर गुरुत्वाकर्षण अभिनय:

एफ = 9.8 मीटर / एस 2 120,000 किलो ≈ 1,200,000 एन (12 105 एन)

प्रति मिनट किया गया कार्य:

ए - 1,200,000 एन · 25 मीटर = 30,000,000 जे (3 · 107 जे)।

प्रवाह दर: एन = ए / टी,

एन = 30,000,000 जे / 60 एस = 500,000 डब्ल्यू = 0.5 मेगावाट।

उत्तर: एन = 0.5 मेगावाट।

विभिन्न इंजनों में एक किलोवाट (इलेक्ट्रिक रेजर मोटर, सिलाई मशीन) के सौवें और दसवें हिस्से से लेकर सैकड़ों हजारों किलोवाट (पानी और भाप टर्बाइन) तक की क्षमता होती है।

तालिका 5.

कुछ इंजन शक्ति, किलोवाट।

प्रत्येक इंजन में एक प्लेट (इंजन पासपोर्ट) होता है, जिसमें इंजन के बारे में कुछ डेटा होता है, जिसमें उसकी शक्ति भी शामिल होती है।

मानव शक्ति सामान्य स्थितिकाम औसतन 70-80 वाट है। कूदना, सीढ़ियाँ चढ़ना, एक व्यक्ति 730 W तक की शक्ति विकसित कर सकता है, और कुछ मामलों में इससे भी अधिक।

सूत्र N = A / t से यह इस प्रकार है कि

कार्य की गणना करने के लिए, आपको उस समय की शक्ति को गुणा करना होगा जिसके दौरान यह कार्य किया गया था।

उदाहरण। कमरे के पंखे की मोटर में 35 W की शक्ति होती है। वह 10 मिनट में किस तरह का काम करता है?

आइए समस्या की स्थिति को लिखें और इसे हल करें।

दिया गया:

समाधान:

ए = 35 डब्ल्यू * 600 एस = 21,000 डब्ल्यू * एस = 21,000 जे = 21 केजे।

उत्तर ए= 21 केजे।

सरल तंत्र।

अनादि काल से मनुष्य यांत्रिक कार्य करने के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग करता रहा है।

हर कोई जानता है कि एक भारी वस्तु (पत्थर, कैबिनेट, मशीन उपकरण), जिसे हाथ से नहीं ले जाया जा सकता है, एक पर्याप्त लंबी छड़ी - एक लीवर का उपयोग करके स्थानांतरित किया जा सकता है।

पर इस पलऐसा माना जाता है कि तीन हजार साल पहले लीवर की मदद से प्राचीन मिस्र में पिरामिडों के निर्माण के दौरान भारी पत्थर के स्लैब को हटाकर काफी ऊंचाई तक ले जाया गया था।

कई मामलों में, एक भारी भार को एक निश्चित ऊंचाई तक उठाने के बजाय, इसे एक झुके हुए विमान के साथ समान ऊंचाई में घुमाया या खींचा जा सकता है, या ब्लॉकों का उपयोग करके उठाया जा सकता है।

वे उपकरण जो बल को रूपांतरित करने का कार्य करते हैं, कहलाते हैं तंत्र .

सरल तंत्र में शामिल हैं: लीवर और इसकी किस्में - ब्लॉक, गेट; झुका हुआ विमान और उसकी किस्में - पच्चर, पेंच... ज्यादातर मामलों में, ताकत हासिल करने के लिए, यानी शरीर पर अभिनय करने वाले बल को कई गुना बढ़ाने के लिए सरल तंत्र का उपयोग किया जाता है।

घरेलू और सभी जटिल कारखाने और कारखाने की मशीनों में सरल तंत्र पाए जाते हैं जो स्टील की बड़ी चादरों को काटते, मोड़ते और मुहर लगाते हैं या बेहतरीन धागे खींचते हैं जिससे कपड़े बनाए जाते हैं। आधुनिक जटिल स्वचालित मशीनों, छपाई और गणना मशीनों में समान तंत्र पाए जा सकते हैं।

लीवर आर्म। लीवर पर बलों का संतुलन।

सबसे सरल और सबसे सामान्य तंत्र पर विचार करें - एक लीवर।

हाथ एक कठोर शरीर है जो एक निश्चित समर्थन के चारों ओर घूम सकता है।

चित्र दिखाते हैं कि कैसे एक कार्यकर्ता लीवर के रूप में भार उठाने के लिए क्राउबार का उपयोग करता है। पहले मामले में, बल के साथ एक कार्यकर्ता एफक्राउबार के अंत को दबाता है बी, दूसरे में - अंत उठाता है बी.

कार्यकर्ता को भार के भार को दूर करने की जरूरत है पी- बल लंबवत नीचे की ओर निर्देशित। इसके लिए, वह एकल . से गुजरने वाली धुरी के चारों ओर क्राउबार को घुमाता है स्तब्धविराम बिंदु - इसके समर्थन का बिंदु हे... बल एफजिसके साथ कार्यकर्ता लीवर पर कार्य करता है, कम बल पीइस प्रकार कार्यकर्ता हो जाता है ताकत में लाभ... लीवर की मदद से आप इतना भारी भार उठा सकते हैं कि आप खुद नहीं उठा सकते।

चित्र में एक लीवर दिखाया गया है जिसका घूर्णन अक्ष है हे(फुलक्रम) बलों के आवेदन के बिंदुओं के बीच स्थित है एतथा वी... एक अन्य दृष्टांत इस लीवर का एक योजनाबद्ध दिखाता है। दोनों बल एफ 1 और एफ 2 लीवर पर अभिनय एक दिशा में निर्देशित होते हैं।

फुलक्रम और सीधी रेखा के बीच की सबसे छोटी दूरी जिसके साथ लीवर पर बल कार्य करता है, बल भुजा कहलाती है।

बल के कंधे को खोजने के लिए, बल की क्रिया की रेखा के आधार से लंबवत को कम करना आवश्यक है।

इस लंबवत की लंबाई दिए गए बल का कंधा होगा। आंकड़ा दर्शाता है कि ओए-कंधे की ताकत एफ 1; ओवी-कंधे की ताकत एफ 2. लीवर पर कार्य करने वाले बल इसे अक्ष के चारों ओर दो दिशाओं में घुमा सकते हैं: आगे या वामावर्त। तो, ताकत एफ 1 लीवर को दक्षिणावर्त घुमाता है, और बल एफ 2 इसे वामावर्त घुमाता है।

जिस स्थिति में लीवर उस पर लागू बलों की कार्रवाई के तहत संतुलन में है, उसे प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया जा सकता है। यह याद रखना चाहिए कि बल की क्रिया का परिणाम न केवल उसके संख्यात्मक मान (मापांक) पर निर्भर करता है, बल्कि उस बिंदु पर भी जिस पर यह शरीर पर लागू होता है, या इसे कैसे निर्देशित किया जाता है।

विभिन्न भारों को लीवर से निलंबित कर दिया जाता है (अंजीर देखें।) फुलक्रम के दोनों किनारों पर ताकि हर बार लीवर संतुलन में रहे। लीवर पर कार्य करने वाले बल इन भारों के भार के बराबर होते हैं। प्रत्येक मामले के लिए, बल मॉड्यूल और उनके कंधों को मापा जाता है। चित्र 154 में दिखाए गए अनुभव से यह देखा जा सकता है कि बल 2 एचसंतुलन शक्ति 4 एच... उसी समय, जैसा कि आकृति से देखा जा सकता है, कम ताकत वाला कंधा अधिक ताकत वाले कंधे से 2 गुना बड़ा होता है।

ऐसे प्रयोगों के आधार पर लीवर के संतुलन की स्थिति (नियम) स्थापित की गई।

लीवर संतुलन में होता है जब उस पर कार्य करने वाले बल इन बलों के कंधों के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं।

इस नियम को सूत्र के रूप में लिखा जा सकता है:

एफ 1/एफ 2 = मैं 2/ मैं 1 ,

कहां एफ 1तथाएफ 2 - लीवर पर कार्य करने वाले बल, मैं 1तथामैं 2 , - इन बलों के कंधे (अंजीर देखें।)

लीवर का संतुलन नियम आर्किमिडीज द्वारा 287-212 के आसपास स्थापित किया गया था। ईसा पूर्व एन.एस. (लेकिन क्या पिछले पैराग्राफ में कहा गया था कि लीवर का इस्तेमाल मिस्रवासियों द्वारा किया जाता था? या यहाँ महत्वपूर्ण भूमिकाशब्द "इंस्टॉल" खेल रहा है?)

इस नियम से यह निष्कर्ष निकलता है कि एक लीवर के साथ एक बड़े बल को संतुलित करने के लिए कम बल का उपयोग किया जा सकता है। मान लीजिए कि लीवर की एक भुजा दूसरी भुजा से 3 गुना बड़ी है (अंजीर देखें।) फिर, बिंदु बी पर एक बल लागू करना, उदाहरण के लिए, 400 एन, 1200 एन वजन के पत्थर को उठाना संभव है। एक भी भारी भार उठाने के लिए, लीवर आर्म की लंबाई बढ़ाना आवश्यक है जिस पर कार्यकर्ता कार्य करता है।

उदाहरण... लीवर का उपयोग करते हुए, एक कार्यकर्ता 240 किलो वजन का एक स्लैब उठाता है (अंजीर। 149)। यदि छोटी भुजा 0.6 मीटर के बराबर है, तो वह 2.4 मीटर के बराबर लीवर की बड़ी भुजा पर कितना बल लगाता है?

आइए समस्या की स्थिति को लिखें और इसे हल करें।

दिया गया:

समाधान:

लीवर के संतुलन नियम के अनुसार, F1 / F2 = l2 / l1, जहाँ से F1 = F2 l2 / l1 है, जहाँ F2 = P पत्थर का भार है। पत्थर का वजन asd = gm, F = 9.8 N 240 किग्रा 2400 N

फिर, एफ1 = 2400 एन 0.6 / 2.4 = 600 एन।

उत्तर: एफ1 = 600 एन।

हमारे उदाहरण में, कार्यकर्ता 2400 N के बल पर काबू पाता है, लीवर पर 600 N का बल लगाता है, लेकिन साथ ही जिस कंधे पर कार्यकर्ता कार्य करता है, वह उस कंधे से 4 गुना अधिक लंबा होता है जिस पर पत्थर का भार कार्य करता है ( मैं 1 : मैं 2 = २.४ मीटर: ०.६ मीटर = ४)।

उत्तोलन के नियम को लागू करने से, कम बल अधिक बल को संतुलित कर सकता है। इस मामले में, कम ताकत वाला कंधा अधिक ताकत वाले कंधे से लंबा होना चाहिए।

शक्ति का क्षण।

आप लीवर के लिए संतुलन नियम पहले से ही जानते हैं:

एफ 1 / एफ 2 = मैं 2 / मैं 1 ,

अनुपात के गुण का उपयोग करते हुए (इसके चरम सदस्यों का गुणनफल इसके मध्य पदों के गुणनफल के बराबर होता है), हम इसे इस रूप में लिखते हैं:

एफ 1मैं 1 = एफ 2 मैं 2 .

समानता के बाईं ओर बल का गुणनफल है एफ 1 उसके कंधे पर मैं 1, और दाईं ओर - बल का गुणनफल एफ 2 उसके कंधे पर मैं 2 .

शरीर को उसके कंधे पर घुमाने वाले बल के मापांक के उत्पाद को कहा जाता है शक्ति का क्षण; इसे एम अक्षर से दर्शाया जाता है। तो,

एक लीवर दो बलों की क्रिया के तहत संतुलन में होता है यदि बल का क्षण इसे दक्षिणावर्त घुमाता है तो बल के क्षण के बराबर होता है जो इसे वामावर्त घुमाता है।

यह नियम कहा जाता है पल का नियम , सूत्र के रूप में लिखा जा सकता है:

एम1 = एम2

दरअसल, प्रयोग में हमने (§ 56) माना है, अभिनय बल 2 एन और 4 एन के बराबर थे, उनके कंधे क्रमशः 4 और 2 लीवर दबाव थे, यानी इन बलों के क्षण समान होते हैं जब लीवर संतुलन में है।

किसी भी भौतिक राशि की तरह बल के क्षण को भी मापा जा सकता है। 1 N के बल का क्षण, जिसका कंधा ठीक 1 मीटर है, बल के क्षण की एक इकाई के रूप में लिया जाता है।

इस इकाई को कहा जाता है न्यूटन मीटर (एन एम).

बल का क्षण बल की क्रिया की विशेषता है, और यह दर्शाता है कि यह बल के मापांक और उसके कंधे पर एक साथ निर्भर करता है। दरअसल, हम पहले से ही जानते हैं, उदाहरण के लिए, एक दरवाजे पर बल की कार्रवाई बल के मापांक और बल लागू होने पर दोनों पर निर्भर करती है। दरवाजे को मोड़ना जितना आसान होता है, रोटेशन की धुरी से उतना ही आगे उस पर लगने वाला बल लगाया जाता है। अखरोट को एक छोटी रिंच की तुलना में लंबे रिंच के साथ खोलना बेहतर है। हैंडल जितना लंबा होगा, बाल्टी को कुएं से उठाना उतना ही आसान होगा, आदि।

प्रौद्योगिकी, रोजमर्रा की जिंदगी और प्रकृति में लीवर।

उत्तोलन का नियम (या क्षणों का नियम) प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के उपकरणों और उपकरणों की क्रिया को रेखांकित करता है जहां ताकत या सड़क पर लाभ की आवश्यकता होती है।

कैंची से काम करने पर हमें ताकत मिलती है। कैंची - यह एक लीवर है(अंजीर), जिसके रोटेशन की धुरी कैंची के दोनों हिस्सों को जोड़ने वाले पेंच के माध्यम से होती है। अभिनय बल एफ 1 कैंची को निचोड़ने वाले व्यक्ति के हाथ की मांसपेशियों की ताकत है। विरोध बल एफ२ - ऐसी सामग्री का प्रतिरोध बल जो कैंची से काटा जाता है। कैंची के उद्देश्य के आधार पर, उनका उपकरण अलग होता है। कागज काटने के लिए डिज़ाइन की गई कार्यालय कैंची में लंबे ब्लेड और हैंडल की लगभग समान लंबाई होती है। कागज काटने के लिए अधिक बल की आवश्यकता नहीं होती है, और एक लंबे ब्लेड के साथ एक सीधी रेखा में काटना अधिक सुविधाजनक होता है। शीट धातु काटने के लिए कैंची (चित्र।) ब्लेड की तुलना में अधिक लंबे समय तक संभालती है, क्योंकि धातु का प्रतिरोध बल बड़ा होता है और इसे संतुलित करने के लिए अभिनय बल के कंधे को काफी बढ़ाना पड़ता है। हैंडल की लंबाई और कटर की दूरी और रोटेशन की धुरी के बीच एक और भी बड़ा अंतर है शिकंजा(अंजीर।), तार काटने के लिए अभिप्रेत है।

लीवर विभिन्न प्रकार केकई मशीनों पर उपलब्ध हैं। सिलाई मशीन के नॉब्स, साइकिल के पैडल या हैंडब्रेक, कार और ट्रैक्टर के पैडल, पियानो की चाबियां इन मशीनों और उपकरणों में इस्तेमाल होने वाले लीवर के उदाहरण हैं।

लीवर के लिए अनुप्रयोगों के उदाहरण हैं वाइस और वर्कबेंच हैंडल, ड्रिल आर्म आदि।

बीम संतुलन की क्रिया भी लीवर (चित्र) के सिद्धांत पर आधारित है। चित्र ४८ (पृष्ठ ४२) में दिखाया गया प्रशिक्षण संतुलन इस प्रकार कार्य करता है बराबर भुजा ... वी दशमलव पैमानेजिस कंधे पर भार वाला कप लटका हुआ है, वह भार ढोने वाले कंधे से 10 गुना लंबा है। इससे बड़े भार का वजन बहुत आसान हो जाता है। दशमलव पैमाने पर वजन का वजन करते समय, वजन के वजन को 10 से गुणा करें।

कार मालवाहक कारों के वजन के लिए वजनी उपकरण भी लीवर नियम पर आधारित है।

लीवर जानवरों और इंसानों के शरीर के अलग-अलग हिस्सों में भी पाए जाते हैं। ये हैं, उदाहरण के लिए, हाथ, पैर, जबड़े। कीड़ों के शरीर में (कीड़ों और उनके शरीर की संरचना के बारे में एक किताब पढ़ने के बाद), पक्षियों, पौधों की संरचना में कई लीवर पाए जा सकते हैं।

लीवर संतुलन कानून को ब्लॉक में लागू करना।

खंडएक पिंजरे में तय एक नाली के साथ एक पहिया है। ब्लॉक की ढलान के माध्यम से एक रस्सी, केबल या चेन को पारित किया जाता है।

फिक्स्ड ब्लॉक ऐसे ब्लॉक को कहा जाता है, जिसकी धुरी स्थिर होती है, और भार उठाते समय यह न तो ऊपर उठता है और न ही गिरता है (चित्र)।

स्थिर ब्लॉक को एक समान भुजा वाले लीवर के रूप में माना जा सकता है, जिसमें बलों की भुजाएं पहिये की त्रिज्या के बराबर होती हैं (चित्र): = = आर... ऐसा ब्लॉक ताकत हासिल नहीं करता है। ( एफ 1 = एफ 2), लेकिन आपको बल की कार्रवाई की दिशा बदलने की अनुमति देता है। चल ब्लॉक एक ब्लॉक है। जिसकी धुरी भार के साथ उठती और गिरती है (अंजीर।) आंकड़ा इसी लीवर को दिखाता है: हे- लीवर का आधार, ओए-कंधे की ताकत आरतथा ओवी-कंधे की ताकत एफ... कंधे के बाद से ओवी 2 बार कंधे ओएफिर ताकत एफ 2 गुना कम ताकत आर:

एफ = पी / 2 .

इस प्रकार, जंगम ब्लॉक 2 गुना ताकत में लाभ देता है .

यह बल के क्षण की अवधारणा का उपयोग करके सिद्ध किया जा सकता है। जब ब्लॉक संतुलन में होता है, तो बलों के क्षण एफतथा आरएक दूसरे के बराबर हैं। लेकिन ताकत का कंधा एफ 2 गुना कंधे की ताकत आर, जिसका अर्थ है कि स्वयं शक्ति एफ 2 गुना कम ताकत आर.

आमतौर पर, व्यवहार में, एक चल ब्लॉक के साथ एक निश्चित ब्लॉक के संयोजन का उपयोग किया जाता है (चित्र।) फिक्स्ड ब्लॉक केवल सुविधा के लिए है। यह ताकत में लाभ नहीं देता है, लेकिन बल की कार्रवाई की दिशा बदल देता है। उदाहरण के लिए, यह आपको जमीन पर खड़े होकर भार उठाने की अनुमति देता है। यह कई लोगों या श्रमिकों के काम आता है। हालांकि, यह सामान्य शक्ति लाभ से दोगुना प्रदान करता है!

सरल तंत्र का उपयोग करते समय काम की समानता। यांत्रिकी का "सुनहरा नियम"।

हमने जिन सरल तंत्रों पर विचार किया है, उनका उपयोग उन मामलों में कार्य करते समय किया जाता है जब एक बल की क्रिया द्वारा दूसरे बल को संतुलित करना आवश्यक होता है।

स्वाभाविक रूप से, प्रश्न उठता है: शक्ति या पथ में लाभ देकर, क्या कार्य में लाभ के सरल तंत्र नहीं देते हैं? इस प्रश्न का उत्तर अनुभव से प्राप्त किया जा सकता है।

लीवर पर विभिन्न मापांक के दो बलों को संतुलित करके एफ 1 और एफ 2 (अंजीर।), हम लीवर को गति में सेट करते हैं। इस मामले में, यह पता चला है कि एक ही समय के लिए एक छोटे बल के आवेदन का बिंदु एफ 2 बहुत आगे जाता है एस 2, और अधिक बल के आवेदन का बिंदु एफ१ - छोटा रास्ता एस 1. इन पथों और बलों के मॉड्यूल को मापने के बाद, हम पाते हैं कि लीवर पर बलों के आवेदन के बिंदुओं द्वारा तय किए गए पथ बलों के विपरीत आनुपातिक हैं:

एस 1 / एस 2 = एफ 2 / एफ 1.

इस प्रकार, लीवर की लंबी भुजा पर कार्य करते हुए, हम ताकत से जीतते हैं, लेकिन साथ ही हम रास्ते में उसी राशि से हार जाते हैं।

बल का उत्पाद एफरास्ते में एसकाम है। हमारे प्रयोगों से पता चलता है कि लीवर पर लगाए गए बलों द्वारा किया गया कार्य एक दूसरे के बराबर है:

एफ 1 एस 1 = एफ 2 एस२, अर्थात् ए 1 = ए 2.

इसलिए, लीवर के प्रयोग से काम में कोई लाभ नहीं होगा।

उत्तोलन के साथ, हम या तो ताकत या दूरी में जीत सकते हैं। एक छोटे लीवर आर्म पर बल द्वारा कार्य करते हुए, हम दूरी में लाभ प्राप्त करते हैं, लेकिन उतनी ही मात्रा में ताकत खो देते हैं।

एक किंवदंती है कि आर्किमिडीज ने लीवर नियम की खोज से प्रसन्न होकर कहा: "मुझे एक पैर जमा दो और मैं पृथ्वी को घुमा दूंगा!"

बेशक, आर्किमिडीज ऐसे कार्य का सामना नहीं कर सकता था, भले ही उसे एक आधार (जो पृथ्वी के बाहर होना चाहिए था) और आवश्यक लंबाई का लीवर दिया गया हो।

जमीन को केवल 1 सेमी ऊपर उठाने के लिए, लीवर की लंबी भुजा को विशाल लंबाई के चाप का वर्णन करना होगा। इस पथ के साथ हाथ के लंबे सिरे को स्थानांतरित करने में लाखों वर्ष लगेंगे, उदाहरण के लिए, 1 m/s की गति से!

एक स्थिर ब्लॉक काम में लाभ नहीं देता है,जिसे अनुभव से सत्यापित करना आसान है (अंजीर देखें।) बलों के आवेदन के बिंदुओं द्वारा तय किए गए रास्ते एफतथा एफ, समान हैं, और बल समान हैं, जिसका अर्थ है कि कार्य समान है।

आप चल इकाई के साथ किए गए कार्य को माप सकते हैं और एक दूसरे से तुलना कर सकते हैं। एक जंगम ब्लॉक का उपयोग करके भार को ऊंचाई तक उठाने के लिए, रस्सी के अंत को स्थानांतरित करना आवश्यक है जिससे डायनेमोमीटर जुड़ा हुआ है, जैसा कि अनुभव से पता चलता है (चित्र), 2h की ऊंचाई तक।

इस प्रकार, 2 गुना ताकत हासिल करने पर रास्ते में 2 गुना नुकसान होता है, इसलिए चल ब्लॉक काम में लाभ नहीं देता है।

सदियों पुरानी प्रथा ने दिखाया है कि कोई भी तंत्र प्रदर्शन में लाभ नहीं देता है।वे काम करने की परिस्थितियों के आधार पर ताकत या सड़क पर जीतने के लिए विभिन्न तंत्रों का उपयोग करते हैं।

पहले से ही प्राचीन वैज्ञानिक सभी तंत्रों पर लागू होने वाले नियम को जानते थे: हम कितनी बार ताकत से जीतते हैं, कितनी बार हम दूरी में हार जाते हैं। इस नियम को यांत्रिकी का "सुनहरा नियम" कहा गया है।

तंत्र की दक्षता।

लीवर की संरचना और क्रिया पर विचार करते समय, हमने घर्षण के साथ-साथ लीवर के वजन को भी ध्यान में नहीं रखा। इन आदर्श स्थितियों में, लागू बल द्वारा किया गया कार्य (हम इस कार्य को कहेंगे पूर्ण) के बराबर है उपयोगीभार उठाने या किसी प्रतिरोध पर काबू पाने पर काम करना।

व्यवहार में, एक तंत्र द्वारा किया गया एक पूर्ण कार्य हमेशा कुछ अधिक उपयोगी कार्य होता है।

काम का एक हिस्सा तंत्र में घर्षण बल के खिलाफ और उसके अलग-अलग हिस्सों की गति पर किया जाता है। तो, एक चल ब्लॉक का उपयोग करके, ब्लॉक को स्वयं उठाने के लिए, रस्सी और ब्लॉक की धुरी में घर्षण बल को निर्धारित करने के लिए अतिरिक्त रूप से काम करना आवश्यक है।

हमने जो भी तंत्र अपनाया है, उसकी मदद से किया गया उपयोगी कार्य हमेशा पूर्ण कार्य का एक हिस्सा ही होता है। इसलिए, अक्षर एपी के साथ उपयोगी कार्य को दर्शाते हुए, एज़ अक्षर के साथ पूर्ण (व्यय) कार्य, हम लिख सकते हैं:

एपी< Аз или Ап / Аз < 1.

उपयोगी कार्य का अनुपात पूरा कामगुणांक कहा जाता है उपयोगी क्रियातंत्र।

दक्षता को दक्षता के रूप में संक्षिप्त किया जाता है।

दक्षता = एपी / एज़।

दक्षता को आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है और इसे ग्रीक अक्षर η द्वारा दर्शाया जाता है, इसे "यह" के रूप में पढ़ा जाता है:

= एपी / एज़ · 100%।

उदाहरण: लीवर की छोटी भुजा पर 100 किग्रा भार लटकाया जाता है। इसे उठाने के लिए, लंबी भुजा पर 250 N का बल लगाया गया था। भार को h1 = 0.08 मीटर की ऊंचाई तक उठाया गया था, जबकि अनुप्रयोग बिंदु प्रेरक शक्ति h2 = 0.4 मीटर की ऊंचाई तक गिरा लीवर की दक्षता का पता लगाएं।

आइए समस्या की स्थिति को लिखें और इसे हल करें।

दिया गया :

समाधान :

= एपी / एज़ · 100%।

पूर्ण (व्यय) कार्य Az = Fh2.

उपयोगी कार्य An = Ph1

पी = 9.8 100 किलो ≈ 1000 एन।

एपी = 1000 एन 0.08 = 80 जे।

एज़ = २५० एन · ०.४ मीटर = १०० जे।

= ८० जे / १०० जे १००% = ८०%।

उत्तर : = 80%।

परंतु " सुनहरा नियम"इस मामले में किया जाता है। उपयोगी कार्य का हिस्सा - इसका 20% - लीवर की धुरी और वायु प्रतिरोध में घर्षण पर काबू पाने के साथ-साथ लीवर की गति पर भी खर्च किया जाता है।

किसी भी तंत्र की दक्षता हमेशा 100% से कम होती है। तंत्र का निर्माण करके लोग अपनी दक्षता बढ़ाने का प्रयास करते हैं। इसके लिए तंत्र की कुल्हाड़ियों में घर्षण और उनके वजन को कम किया जाता है।

ऊर्जा।

कारखानों और कारखानों में, मशीन टूल्स और मशीनें इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित होती हैं, जो विद्युत ऊर्जा (इसलिए नाम) का उपभोग करती हैं।

संपीडित स्प्रिंग (अंजीर), सीधा करना, कार्य करना, भार को ऊँचाई तक उठाना, या ट्रॉली को गतिमान करना। जमीन के ऊपर उठाया गया एक स्थिर भार काम नहीं करता है, लेकिन अगर यह भार गिरता है, तो यह काम कर सकता है (उदाहरण के लिए, यह ढेर को जमीन में गाड़ सकता है)। किसी भी गतिमान शरीर में भी कार्य करने की क्षमता होती है। इस प्रकार, एक स्टील की गेंद ए (चावल) जो एक झुके हुए विमान से लुढ़कती है, एक लकड़ी के ब्लॉक बी से टकराती है, उसे एक निश्चित दूरी तक ले जाती है। साथ ही काम किया जा रहा है। यदि कोई पिंड या कई परस्पर क्रिया करने वाले निकाय (शरीरों की एक प्रणाली) काम कर सकते हैं, तो ऐसा कहा जाता है कि उनमें ऊर्जा है। ऊर्जा - एक भौतिक मात्रा जो दर्शाती है कि एक शरीर (या कई शरीर) किस तरह का काम कर सकता है। एसआई प्रणाली में ऊर्जा को उसी इकाइयों में काम के रूप में व्यक्त किया जाता है, जो कि में है जूल. शरीर जितना अधिक काम कर सकता है, उसके पास उतनी ही अधिक ऊर्जा होती है। जब काम हो जाता है, तो शरीरों की ऊर्जा बदल जाती है। सिद्ध कार्य ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है। संभावित और गतिज ऊर्जा। संभावित (अक्षांश से।शक्ति - अवसर) ऊर्जा को ऊर्जा कहा जाता है, जो परस्पर क्रिया करने वाले निकायों और एक ही शरीर के अंगों की पारस्परिक स्थिति से निर्धारित होती है। उदाहरण के लिए, संभावित ऊर्जा पृथ्वी की सतह के सापेक्ष उठाए गए शरीर के पास होती है, क्योंकि ऊर्जा इसकी और पृथ्वी की सापेक्ष स्थिति पर निर्भर करती है। और उनका आपसी आकर्षण। यदि हम पृथ्वी पर पड़े किसी पिंड की स्थितिज ऊर्जा को शून्य के बराबर मानते हैं, तो एक निश्चित ऊंचाई तक उठाए गए शरीर की स्थितिज ऊर्जा उस कार्य से निर्धारित होगी जो शरीर के पृथ्वी पर गिरने पर गुरुत्वाकर्षण करेगा। आइए शरीर की संभावित ऊर्जा को नामित करें इएन के बाद से ई = ए, और कार्य, जैसा कि हम जानते हैं, पथ द्वारा बल के गुणनफल के बराबर है, तो ए = एफएच, कहां एफ- गुरुत्वाकर्षण। इसका मतलब है कि संभावित ऊर्जा एन के बराबर है: ई = एफएच, या ई = जीएमएच, कहां जी- गुरुत्वाकर्षण का त्वरण, एम- शरीर का भार, एच- जिस ऊंचाई तक शरीर को उठाया जाता है। बांधों द्वारा रखे गए नदियों के पानी में अत्यधिक संभावित ऊर्जा होती है। नीचे गिरना, पानी काम करता है, बिजली संयंत्रों के शक्तिशाली टर्बाइन चला रहा है। पाइल हैमर (चित्र) की स्थितिज ऊर्जा का उपयोग निर्माण में पाइल्स चलाने पर कार्य करने के लिए किया जाता है। स्प्रिंग से दरवाजा खोलकर स्प्रिंग को स्ट्रेच (या कंप्रेस) करने का काम किया जाता है। अर्जित ऊर्जा के कारण, वसंत, संकुचन (या सीधा), काम करता है, दरवाजा बंद करता है। कंप्रेस्ड और अनवाउंड स्प्रिंग्स की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, कलाई घड़ी, विभिन्न विंड-अप खिलौने आदि। किसी भी लोचदार विकृत शरीर में संभावित ऊर्जा होती है।संभावित ऊर्जा संपीडित गैसइनका उपयोग ऊष्मा इंजनों के काम में, जैकहैमर में किया जाता है, जिनका व्यापक रूप से खनन उद्योग में, सड़क निर्माण में, कठोर मिट्टी की खुदाई आदि में उपयोग किया जाता है। गति के कारण शरीर में जो ऊर्जा होती है उसे गतिज कहा जाता है (ग्रीक से।किनेमा - आंदोलन) ऊर्जा। शरीर की गतिज ऊर्जा को अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है इप्रति। जल को हिलाना, पनबिजली संयंत्रों के टर्बाइनों को घूर्णन में चलाना, इसकी गतिज ऊर्जा की खपत करता है और कार्य करता है। चलती हवा - हवा में भी गतिज ऊर्जा होती है। गतिज ऊर्जा किस पर निर्भर करती है? आइए अनुभव की ओर मुड़ें (अंजीर देखें।) यदि आप गेंद ए को अलग-अलग ऊंचाई से रोल करते हैं, तो आप देख सकते हैं कि क्या अधिक ऊंचाईगेंद लुढ़कती है, उसकी गति जितनी अधिक होती है और वह बार को जितना आगे ले जाती है, वह बहुत काम करती है। इसका अर्थ है कि किसी पिंड की गतिज ऊर्जा उसकी गति पर निर्भर करती है। गति के कारण, एक उड़ने वाली गोली में उच्च गतिज ऊर्जा होती है। किसी पिंड की गतिज ऊर्जा भी उसके द्रव्यमान पर निर्भर करती है। हम अपने प्रयोग को दोहराएंगे, लेकिन हम झुके हुए तल से एक और गेंद को रोल करेंगे - एक बड़ा द्रव्यमान। बार बी आगे बढ़ेगा, जिसका अर्थ है कि अधिक काम होगा। इसका अर्थ है कि दूसरी गेंद की गतिज ऊर्जा पहली गेंद से अधिक है। किसी पिंड का द्रव्यमान जितना अधिक होता है और जिस गति से वह चलता है, उसकी गतिज ऊर्जा उतनी ही अधिक होती है। शरीर की गतिज ऊर्जा निर्धारित करने के लिए, सूत्र लागू किया जाता है: एक = एमवी ^ 2/2, कहां एम- शरीर का भार, वी- शरीर की गति की गति। प्रौद्योगिकी में निकायों की गतिज ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, बांध द्वारा बनाए गए पानी में बड़ी संभावित ऊर्जा है। बांध से गिरने पर, पानी चलता है और उसकी गतिज ऊर्जा समान होती है। यह एक जनरेटर से जुड़े टर्बाइन को चलाता है। विद्युत प्रवाह... जल की गतिज ऊर्जा के कारण विद्युत ऊर्जा उत्पन्न होती है। राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में बहते पानी की ऊर्जा का बहुत महत्व है। इस ऊर्जा का उपयोग शक्तिशाली पनबिजली संयंत्रों द्वारा किया जाता है। गिरते पानी की ऊर्जा ईंधन ऊर्जा के विपरीत ऊर्जा का पर्यावरण के अनुकूल स्रोत है। सशर्त शून्य मान के सापेक्ष प्रकृति में सभी निकायों में या तो संभावित या गतिज ऊर्जा होती है, और कभी-कभी दोनों एक साथ होते हैं। उदाहरण के लिए, एक उड़ने वाले विमान में पृथ्वी के सापेक्ष गतिज और स्थितिज ऊर्जा दोनों होती हैं। हम दो प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा से परिचित हुए। भौतिकी पाठ्यक्रम के अन्य वर्गों में अन्य प्रकार की ऊर्जा (विद्युत, आंतरिक, आदि) पर विचार किया जाएगा। एक प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा का दूसरे में रूपांतरण। एक प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा के दूसरे में परिवर्तन की घटना को चित्र में दिखाए गए उपकरण पर देखना बहुत सुविधाजनक है। धुरी पर धागे को घुमाकर, डिवाइस की डिस्क उठाई जाती है। ऊपर की ओर उठी हुई डिस्क में कुछ स्थितिज ऊर्जा होती है। यदि आप इसे छोड़ देते हैं, तो यह गिरते समय घूमना शुरू कर देगा। जैसे ही यह गिरता है, डिस्क की स्थितिज ऊर्जा कम हो जाती है, लेकिन साथ ही इसकी गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है। गिरावट के अंत में, डिस्क में गतिज ऊर्जा का इतना भंडार होता है कि यह फिर से लगभग उसी ऊंचाई तक बढ़ सकता है। (कुछ ऊर्जा घर्षण बल के खिलाफ काम करने के लिए खर्च की जाती है, इसलिए डिस्क अपनी मूल ऊंचाई तक नहीं पहुंचती है।) ऊपर उठने के बाद, डिस्क फिर से गिरती है, और फिर उठती है। इस प्रयोग में, जब डिस्क नीचे की ओर जाती है, तो इसकी स्थितिज ऊर्जा गतिज में बदल जाती है, और जब यह ऊपर जाती है, तो गतिज ऊर्जा संभावित में बदल जाती है। एक प्रकार से दूसरे प्रकार में ऊर्जा का परिवर्तन तब भी होता है जब दो लोचदार पिंड टकराते हैं, उदाहरण के लिए, फर्श पर एक रबर की गेंद या स्टील की प्लेट पर एक स्टील की गेंद। यदि आप स्टील की प्लेट के ऊपर स्टील की गेंद (चावल) उठाकर अपने हाथों से छोड़ते हैं, तो वह गिर जाएगी। जैसे ही गेंद गिरती है, इसकी संभावित ऊर्जा कम हो जाती है, और गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है, क्योंकि गेंद की गति की गति बढ़ जाती है। जब गेंद प्लेट से टकराती है, तो गेंद और प्लेट दोनों संकुचित हो जाएंगे। गेंद की गतिज ऊर्जा को संपीड़ित प्लेट और संपीड़ित गेंद की संभावित ऊर्जा में परिवर्तित किया जाएगा। फिर, लोचदार बलों की कार्रवाई के लिए धन्यवाद, प्लेट और गेंद अपना मूल आकार ले लेंगे। गेंद प्लेट से उछलेगी, और उनकी स्थितिज ऊर्जा फिर से गेंद की गतिज ऊर्जा में बदल जाएगी: गेंद उस गति के लगभग बराबर गति से ऊपर की ओर उछलेगी, जो उस समय प्लेट से टकराई थी। जैसे-जैसे गेंद ऊपर की ओर उठती है, गेंद की गति और इसलिए उसकी गतिज ऊर्जा घटती जाती है और स्थितिज ऊर्जा बढ़ती है। प्लेट से उछलकर गेंद लगभग उसी ऊँचाई तक ऊपर उठ जाती है, जहाँ से वह गिरनी शुरू हुई थी। चढ़ाई के शीर्ष पर, इसकी सारी गतिज ऊर्जा फिर से संभावित में बदल जाएगी। प्राकृतिक घटनाएं आमतौर पर एक प्रकार की ऊर्जा के दूसरे में परिवर्तन के साथ होती हैं। ऊर्जा को एक शरीर से दूसरे शरीर में स्थानांतरित किया जा सकता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, धनुष से शूटिंग करते समय, एक फैली हुई बॉलस्ट्रिंग की संभावित ऊर्जा एक उड़ने वाले तीर की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

यदि आपको बिजली की माप की इकाइयों को एक प्रणाली में लाने की आवश्यकता है, तो हमारी शक्ति का रूपांतरण - एक ऑनलाइन कनवर्टर काम आएगा। और नीचे आप पढ़ सकते हैं कि शक्ति कैसे मापी जाती है।

शक्ति एक भौतिक मात्रा है जो एक निश्चित अवधि में इस अवधि के लिए किए गए कार्य के अनुपात के बराबर है।

शक्ति को कैसे मापा जाता है?

शक्ति की माप की इकाइयाँ जो प्रत्येक छात्र को ज्ञात हैं और अंतर्राष्ट्रीय समुदाय में स्वीकार की जाती हैं, वाट हैं। वैज्ञानिक जे। वाट के सम्मान में नामित। लैटिन W या W द्वारा दर्शाया गया है।

1 वाट शक्ति के मापन की एक इकाई है जिस पर 1 जूल प्रति सेकंड के बराबर कार्य होता है। एक वाट एक धारा की शक्ति के बराबर है, जिसकी शक्ति 1 एम्पीयर है, और वोल्टेज 1 वोल्ट है। प्रौद्योगिकी में, एक नियम के रूप में, मेगावाट और किलोवाट का उपयोग किया जाता है। 1 किलोवाट 1000 वाट के बराबर होता है।
पावर को एर्ग प्रति सेकेंड में भी मापा जाता है। 1 एर्ग प्रति सेकंड एक वाट की १० से ७वीं शक्ति के बराबर। तदनुसार, 1 वाट erg/sec की सातवीं शक्ति के 10 के बराबर है।

और शक्ति की माप की इकाई को ऑफ-सिस्टम "अश्वशक्ति" भी माना जाता है। इसे अठारहवीं शताब्दी में प्रचलन में लाया गया था और आज भी मोटर वाहन उद्योग में इसका उपयोग जारी है। इसे निम्नानुसार नामित किया गया है:

• एल.एस. (रूसी में),
• एचपी (अंग्रेजी में)।
• पीएस (जर्मन में),
• सीवी (फ्रेंच में)।

शक्ति का अनुवाद करते समय, याद रखें कि अश्वशक्ति को वाट में परिवर्तित करते समय रनेट में एक अकल्पनीय भ्रम होता है। रूस, सीआईएस देशों और कुछ अन्य देशों में, 1 अश्वशक्ति। 735.5 वाट के बराबर। इंग्लैंड और अमेरिका में, 1 hp 745.7 वाट के बराबर होता है।

नमस्कार! शक्ति नामक भौतिक मात्रा की गणना करने के लिए, सूत्र का उपयोग करें, जहां भौतिक मात्रा - कार्य को उस समय से विभाजित किया जाता है जिसके दौरान यह कार्य किया गया था।

यह इस तरह दिख रहा है:

पी, डब्ल्यू, एन = ए / टी, (डब्ल्यू = जे / एस)।

पाठ्यपुस्तकों और भौतिकी के वर्गों के आधार पर, सूत्र में शक्ति को P, W या N अक्षरों से दर्शाया जा सकता है।

अक्सर, भौतिकी और विज्ञान की ऐसी शाखाओं में यांत्रिकी, इलेक्ट्रोडायनामिक्स और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के रूप में शक्ति का उपयोग किया जाता है। प्रत्येक मामले में, गणना के लिए कार्डिनैलिटी का अपना सूत्र होता है। प्रत्यावर्ती और प्रत्यक्ष धारा के लिए, यह भी अलग है। बिजली मीटर का उपयोग बिजली मापने के लिए किया जाता है।

अब आप जानते हैं कि शक्ति को वाट में मापा जाता है। अंग्रेजी में, वाट - वाट, अंतर्राष्ट्रीय पदनाम - डब्ल्यू, रूसी संक्षिप्त नाम - डब्ल्यू। यह याद रखना महत्वपूर्ण है, क्योंकि सभी घरेलू उपकरणों में ऐसा पैरामीटर होता है।

शक्ति एक अदिश राशि है, यह एक सदिश नहीं है, एक बल के विपरीत जिसमें एक दिशा हो सकती है। यांत्रिकी में, शक्ति सूत्र का सामान्य रूप इस प्रकार लिखा जा सकता है:

पी = एफ * एस / टी, जहां एफ = ए * एस,

सूत्रों से यह देखा जा सकता है कि कैसे ए के बजाय हम बल एफ को पथ एस से गुणा करते हैं। नतीजतन, यांत्रिकी में शक्ति को गति से गुणा बल के रूप में लिखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक निश्चित शक्ति वाली कार को चढ़ाई करते समय धीमा करने के लिए मजबूर किया जाता है, क्योंकि इसके लिए अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है।

औसत मानव शक्ति को 70-80 W के रूप में लिया जाता है। कारों, हवाई जहाजों, जहाजों, मिसाइलों और औद्योगिक प्रतिष्ठानों की शक्ति को अक्सर अश्वशक्ति के संदर्भ में मापा जाता है। वाट्स की शुरूआत से बहुत पहले अश्वशक्ति का उपयोग किया जाता था। एक हॉर्स पावर 745.7W के बराबर होती है। इसके अलावा, रूस में यह स्वीकार किया जाता है कि एल। साथ। 735.5 वाट के बराबर।

यदि आपसे अचानक 20 साल बाद राहगीरों के बीच एक साक्षात्कार में शक्ति के बारे में पूछा जाता है, और आपको याद है कि शक्ति कार्य ए का अनुपात है, जो समय टी की एक इकाई में किया जाता है। यदि आप इसे इस तरह रख सकते हैं, तो भीड़ को सुखद आश्चर्यचकित करें। दरअसल, इस परिभाषा में, याद रखने वाली मुख्य बात यह है कि यहाँ भाजक कार्य A है, और लाभांश समय t है। अंत में, काम और समय होने और पहले को दूसरे से विभाजित करने पर, हमें लंबे समय से प्रतीक्षित शक्ति मिलती है।

दुकानों में चुनते समय, डिवाइस की शक्ति पर ध्यान देना महत्वपूर्ण है। केतली जितनी अधिक शक्तिशाली होगी, वह उतनी ही तेजी से पानी को गर्म करेगी। एयर कंडीशनर की शक्ति यह निर्धारित करती है कि अत्यधिक इंजन लोड के बिना यह कितनी जगह को ठंडा कर सकता है। विद्युत उपकरण की जितनी अधिक शक्ति होगी, वह जितना अधिक करंट की खपत करेगा, उतनी ही अधिक बिजली खर्च करेगा, बिजली का बिल उतना ही अधिक होगा।

सामान्य तौर पर, विद्युत शक्ति सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

जहां मैं - वर्तमान ताकत, यू-वोल्टेज

कभी-कभी इसे वोल्ट-एम्पीयर में भी मापा जाता है, इसे बी * ए के रूप में लिखा जाता है। कुल शक्ति को वोल्ट-एम्पीयर में मापा जाता है, और सक्रिय शक्ति की गणना करने के लिए, आपको डिवाइस की दक्षता (दक्षता) से कुल शक्ति को गुणा करने की आवश्यकता होती है, फिर हमें वाट में सक्रिय शक्ति मिलती है।

अक्सर, एयर कंडीशनर, रेफ्रिजरेटर, आयरन जैसे उपकरण थर्मोस्टैट से चक्रीय रूप से काम करते हैं, चालू और बंद होते हैं, और कुल परिचालन समय में उनकी औसत शक्ति कम हो सकती है।

बारी-बारी से चालू सर्किट में, तात्कालिक शक्ति की अवधारणा के अलावा, जो सामान्य भौतिक के साथ मेल खाती है, सक्रिय, प्रतिक्रियाशील और स्पष्ट शक्तियां होती हैं। स्पष्ट शक्ति सक्रिय और प्रतिक्रियाशील शक्ति के योग के बराबर है।

शक्ति मापने के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग किया जाता है - वाटमीटर। माप की इकाई, वाट को इसका नाम बेहतर भाप इंजन के आविष्कारक के सम्मान में मिला, जिसने उस समय के बिजली संयंत्रों में क्रांति ला दी। इस आविष्कार के लिए धन्यवाद, औद्योगिक समाज के विकास में तेजी आई, ट्रेनों, स्टीमशिप, कारखानों ने उत्पादों को स्थानांतरित करने और निर्माण करने के लिए भाप इंजन की शक्ति का उपयोग किया।

हम सभी कई बार सत्ता की अवधारणा से रूबरू हुए हैं। उदाहरण के लिए, विभिन्न कारों में अलग-अलग इंजन शक्ति होती है। साथ ही, बिजली के उपकरणों में अलग-अलग क्षमताएं हो सकती हैं, भले ही उनका उद्देश्य एक ही हो।

शक्ति एक भौतिक मात्रा है जो कार्य की गति को दर्शाती है।

क्रमश, यांत्रिक शक्ति एक भौतिक मात्रा है जो यांत्रिक कार्य की गति को दर्शाती है:

अर्थात्, शक्ति समय की प्रति इकाई कार्य है।

SI शक्ति को वाट में मापा जाता है: [ एन] = [वाट्स]।

1 W, 1 s में किया गया 1 J कार्य है।

शक्ति मापने के लिए अन्य इकाइयाँ हैं, उदाहरण के लिए, जैसे अश्वशक्ति:

यह अश्वशक्ति में है कि कार इंजन की शक्ति को अक्सर मापा जाता है।

आइए शक्ति के सूत्र पर वापस जाएं: वह सूत्र जिसके द्वारा कार्य की गणना की जाती है, हमें ज्ञात है: इसलिए, हम कार्डिनैलिटी के लिए अभिव्यक्ति को बदल सकते हैं:

फिर, सूत्र में, विस्थापन मापांक का समय अंतराल से अनुपात बनता है। यह, जैसा कि आप जानते हैं, गति है:

बस ध्यान दें कि परिणामी सूत्र में हम गति मॉड्यूल का उपयोग करते हैं, क्योंकि हमने आंदोलन को ही नहीं, बल्कि इसके मॉड्यूल को कुछ समय के लिए विभाजित किया है। इसलिए, शक्ति बल के मापांक, गति के मापांक और उनकी दिशाओं के बीच के कोण की कोज्या के गुणनफल के बराबर होती है।

यह काफी तार्किक है: कहते हैं, पिस्टन की शक्ति को उसकी क्रिया के बल को बढ़ाकर बढ़ाया जा सकता है। अधिक बल लगाने से वह उतने ही समय में अधिक कार्य करेगा, अर्थात शक्ति में वृद्धि करेगा। लेकिन भले ही आप बल को स्थिर छोड़ दें और पिस्टन को तेज गति दें, यह निस्संदेह प्रति यूनिट समय में किए गए कार्य को बढ़ाएगा। नतीजतन, शक्ति में वृद्धि होगी।

समस्या समाधान के उदाहरण।

उद्देश्य १.मोटरसाइकिल की शक्ति 80 hp है। एक क्षैतिज खंड के साथ चलते हुए, मोटरसाइकिल चालक 150 किमी / घंटा की गति विकसित करता है। वहीं, इंजन अपनी अधिकतम शक्ति के 75% पर चलता है। मोटरसाइकिल पर घर्षण बल का निर्धारण करें।

उद्देश्य २.क्षितिज पर 45 ° के कोण पर निर्देशित एक निरंतर जोर बल की कार्रवाई के तहत लड़ाकू, 150 m / s से 570 m / s तक गति करता है। उसी समय, लड़ाकू की ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज गति समय के प्रत्येक क्षण में समान मान से बढ़ जाती है। लड़ाकू का द्रव्यमान 20 टन है यदि लड़ाकू एक मिनट के भीतर तेज हो जाता है, तो उसके इंजन की शक्ति क्या है?

तात्कालिक शक्ति विद्युत सर्किट के किसी भी हिस्से में तात्कालिक वोल्टेज और वर्तमान मूल्यों का उत्पाद है।

एकदिश धारा बिजली

चूंकि वर्तमान और वोल्टेज के मान स्थिर हैं और किसी भी समय तात्कालिक मूल्यों के बराबर हैं, इसलिए शक्ति की गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है:

पी = आई ⋅ यू (\ डिस्प्लेस्टाइल पी = आई \ सीडीटी यू) .

एक निष्क्रिय रैखिक परिपथ के लिए जिसमें ओम का नियम मनाया जाता है, आप लिख सकते हैं:

पी = आई 2 ⋅ आर = यू 2 आर (\ डिस्प्लेस्टाइल पी = आई ^ (2) \ सीडॉट आर = (\ फ्रैक (यू ^ (2)) (आर))), कहां आर (\ डिस्प्लेस्टाइल आर)- विद्युतीय प्रतिरोध ।

यदि सर्किट में ईएमएफ स्रोत होता है, तो इसके द्वारा दी गई या अवशोषित विद्युत शक्ति बराबर होती है:

पी = आई ⋅ ई (\ डिस्प्लेस्टाइल पी = आई \ सीडॉट (\ मैथकल (ई))), कहां ई (\ डिस्प्लेस्टाइल (\ मैथकल (ई)))- ईएमएफ।

यदि ईएमएफ के अंदर की धारा संभावित ढाल के विपरीत है (ईएमएफ के अंदर प्लस से माइनस में प्रवाहित होती है), तो नेटवर्क से ईएमएफ स्रोत द्वारा बिजली को अवशोषित किया जाता है (उदाहरण के लिए, जब इलेक्ट्रिक मोटर चल रही हो या जब बैटरी चल रही हो) चार्जिंग), यदि यह सह-दिशात्मक है (ईएमएफ के अंदर माइनस से प्लस तक प्रवाहित होता है), तो यह स्रोत द्वारा नेटवर्क में दिया जाता है (जैसे, जब एक गैल्वेनिक बैटरी या जनरेटर चल रहा हो)। ईएमएफ स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को ध्यान में रखते हुए, उस पर जारी शक्ति p = I २ r (\ displaystyle p = I ^ (२) \ cdot r)अवशोषित में जोड़ा गया या दिए गए से घटाया गया।

ए सी पॉवर

एसी सर्किट में, डीसी पावर के सूत्र का उपयोग केवल तात्कालिक शक्ति की गणना के लिए किया जा सकता है, जो समय के साथ बहुत भिन्न होता है और सबसे सरल व्यावहारिक गणनाओं के लिए सीधे बहुत उपयोगी नहीं होता है। औसत शक्ति की प्रत्यक्ष गणना के लिए समय के साथ एकीकरण की आवश्यकता होती है। सर्किट में बिजली की गणना करने के लिए जहां वोल्टेज और करंट समय-समय पर बदलता रहता है, औसत शक्ति की गणना अवधि के दौरान तात्कालिक शक्ति को एकीकृत करके की जा सकती है। अभ्यास पर सबसे बड़ा मूल्यबारी-बारी से साइनसॉइडल वोल्टेज और करंट के सर्किट में शक्ति की गणना है।

कुल, सक्रिय, प्रतिक्रियाशील शक्ति और शक्ति कारक की अवधारणाओं को जोड़ने के लिए, जटिल संख्याओं के सिद्धांत की ओर मुड़ना सुविधाजनक है। हम मान सकते हैं कि एसी सर्किट में शक्ति व्यक्त की जाती है जटिल संख्याजैसे कि सक्रिय शक्ति इसका वास्तविक हिस्सा है, प्रतिक्रियाशील शक्ति काल्पनिक हिस्सा है, स्पष्ट शक्ति मापांक है, और कोण (चरण शिफ्ट) तर्क है। ऐसे मॉडल के लिए, नीचे लिखे गए सभी संबंध मान्य हैं।

सक्रिय शक्ति

एसआई इकाई वाट है।

अवधि के लिए औसत टी (\ डिस्प्लेस्टाइल टी)तात्कालिक शक्ति के मान को सक्रिय विद्युत शक्ति या विद्युत शक्ति कहा जाता है: पी = 1 टी ∫ 0 टी पी (टी) डी टी (\ डिस्प्लेस्टाइल पी = (\ फ्रैक (1) (टी)) \ int \ सीमाएं _ (0) ^ (टी) पी (टी) डीटी)... सिंगल-फेज साइनसॉइडल करंट सर्किट में P = U ⋅ I ⋅ cos (\ displaystyle P = U \ cdot I \ cdot \ cos \ varphi), कहां यू (\ डिस्प्लेस्टाइल यू)तथा मैं (\ डिस्प्लेस्टाइल I)- वोल्टेज और करंट के rms मान, (\ डिस्प्लेस्टाइल \ varphi)उनके बीच चरण कोण है। गैर-साइनसॉइडल वर्तमान सर्किट के लिए, विद्युत शक्ति व्यक्तिगत हार्मोनिक्स की संबंधित औसत शक्तियों के योग के बराबर होती है। सक्रिय शक्ति विद्युत ऊर्जा के अन्य प्रकार की ऊर्जा (थर्मल और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक) में अपरिवर्तनीय परिवर्तन की दर को दर्शाती है। सक्रिय शक्ति को वर्तमान शक्ति, वोल्टेज और सर्किट के प्रतिरोध के सक्रिय घटक के संदर्भ में भी व्यक्त किया जा सकता है। आर (\ डिस्प्लेस्टाइल आर)या इसकी चालकता जी (\ डिस्प्लेस्टाइल जी)सूत्र के अनुसार पी = आई 2 ⋅ आर = यू 2 ⋅ जी (\ डिस्प्लेस्टाइल पी = आई ^ (2) \ सीडीटी आर = यू ^ (2) \ सीडीओटी जी)... साइनसॉइडल और गैर-साइनसॉइडल दोनों धाराओं के किसी भी विद्युत सर्किट में, पूरे सर्किट की सक्रिय शक्ति सर्किट के अलग-अलग हिस्सों की सक्रिय शक्तियों के योग के बराबर होती है; तीन-चरण सर्किट के लिए, विद्युत शक्ति के रूप में निर्धारित किया जाता है व्यक्तिगत चरणों की शक्तियों का योग। पूरी ताकत एस (\ डिस्प्लेस्टाइल एस)सक्रिय अनुपात से संबंधित है P = S cos (\ displaystyle P = S \ cdot \ cos \ varphi).

.

Var को 1 V rms और 1 A rms पर एक साइनसॉइडल अल्टरनेटिंग करंट सर्किट की प्रतिक्रियाशील शक्ति के रूप में परिभाषित किया जाता है, यदि चरण करंट और वोल्टेज के बीच शिफ्ट होता है 2 (\ डिस्प्लेस्टाइल (\ frac (\ pi) (2))) .

प्रतिक्रियाशील शक्ति - एक मान जो ऊर्जा के उतार-चढ़ाव से विद्युत उपकरणों में बनाए गए भार को दर्शाता है विद्युत चुम्बकीयएक साइनसॉइडल प्रत्यावर्ती धारा सर्किट में, आरएमएस वोल्टेज मूल्यों के उत्पाद के बराबर है यू (\ डिस्प्लेस्टाइल यू)और वर्तमान मैं (\ डिस्प्लेस्टाइल I)चरण कोण की ज्या का गुणा (\ डिस्प्लेस्टाइल \ varphi)के बीच में: क्यू = यू ⋅ मैं ⋅ पाप ⁡ (\ डिस्प्लेस्टाइल क्यू = यू \ cdot I \ cdot \ sin \ varphi)(यदि करंट वोल्टेज से पीछे रहता है, तो फेज शिफ्ट को पॉजिटिव माना जाता है, अगर आगे - नेगेटिव)। प्रतिक्रियाशील शक्ति कुल शक्ति से संबंधित है एस (\ डिस्प्लेस्टाइल एस)और सक्रिय शक्ति पी (\ डिस्प्लेस्टाइल पी)अनुपात: | क्यू | = एस 2 - पी 2 (\ डिस्प्लेस्टाइल | क्यू | = (\ sqrt (एस ^ (2) -पी ^ (2)))).

प्रतिक्रियाशील शक्ति का भौतिक अर्थ स्रोत से रिसीवर के प्रतिक्रियाशील तत्वों (प्रेरक, कैपेसिटर, मोटर वाइंडिंग) तक पंप की गई ऊर्जा है, और फिर इन तत्वों द्वारा एक दोलन अवधि के दौरान स्रोत पर वापस लौटाया जाता है, जिसे इस अवधि के लिए संदर्भित किया जाता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मूल्यों के लिए मूल्य (\ डिस्प्लेस्टाइल \ varphi) 0 से जमा 90 ° एक धनात्मक मान है। मात्रा पाप (\ डिस्प्लेस्टाइल \ पाप \ varphi)मूल्यों के लिए (\ डिस्प्लेस्टाइल \ varphi) 0 से -90° ऋणात्मक होता है। सूत्र के अनुसार क्यू = यू मैं पाप (\ डिस्प्लेस्टाइल क्यू = यूआई \ पाप \ varphi), प्रतिक्रियाशील शक्ति या तो एक सकारात्मक मान हो सकती है (यदि लोड में एक सक्रिय-प्रेरक प्रकृति है), और नकारात्मक (यदि लोड में एक सक्रिय-कैपेसिटिव प्रकृति है)। यह परिस्थिति इस तथ्य पर जोर देती है कि प्रतिक्रियाशील शक्ति विद्युत प्रवाह के संचालन में भाग नहीं लेती है। जब किसी उपकरण में सकारात्मक प्रतिक्रियाशील शक्ति होती है, तो यह कहने की प्रथा है कि वह इसका उपभोग करता है, और जब नकारात्मक होता है, तो यह उत्पादन करता है, लेकिन यह एक शुद्ध सम्मेलन है, इस तथ्य के कारण कि अधिकांश बिजली की खपत करने वाले उपकरण (उदाहरण के लिए, एसिंक्रोनस मोटर्स), साथ ही एक ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से जुड़ा एक पूरी तरह से सक्रिय लोड सक्रिय-प्रेरक हैं।

बिजली संयंत्रों में स्थापित तुल्यकालिक जनरेटर जनरेटर के रोटर वाइंडिंग में बहने वाले उत्तेजना प्रवाह के परिमाण के आधार पर, प्रतिक्रियाशील शक्ति का उत्पादन और उपभोग दोनों कर सकते हैं। सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मशीनों की इस विशेषता के कारण, नेटवर्क के सेट वोल्टेज स्तर को नियंत्रित किया जाता है। अधिभार को खत्म करने और विद्युत प्रतिष्ठानों के पावर फैक्टर को बढ़ाने के लिए, प्रतिक्रियाशील बिजली मुआवजा किया जाता है।

माइक्रोप्रोसेसर तकनीक पर आधुनिक विद्युत मापने वाले ट्रांसड्यूसर का उपयोग एक वैकल्पिक वोल्टेज स्रोत के लिए एक अपरिवर्तनीय और कैपेसिटिव लोड से लौटाई गई ऊर्जा की मात्रा का अधिक सटीक मूल्यांकन करने की अनुमति देता है।

पूरी ताकत

एसआई इकाई वाट है। इसके अलावा, एक ऑफ-सिस्टम इकाई का उपयोग किया जाता है वाल्ट-एम्पीयर(रूसी पदनाम: बी 0 ए 0; अंतरराष्ट्रीय: वी ए) वी रूसी संघइस इकाई को "इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग" के दायरे के साथ असीमित अवधि के लिए गैर-सिस्टम इकाई के रूप में उपयोग के लिए अनुमोदित किया गया है।

स्पष्ट शक्ति - आवधिक विद्युत प्रवाह के आरएमएस मूल्यों के उत्पाद के बराबर मूल्य मैं (\ डिस्प्लेस्टाइल I)सर्किट और वोल्टेज में यू (\ डिस्प्लेस्टाइल यू)उसके क्लैंप पर: एस = यू ⋅ आई (\ डिस्प्लेस्टाइल एस = यू \ cdot I); अनुपात द्वारा सक्रिय और प्रतिक्रियाशील शक्ति से जुड़ा हुआ है: एस = पी 2 + क्यू 2, (\ डिस्प्लेस्टाइल एस = (\ sqrt (पी ^ (2) + क्यू ^ (2))),)कहां पी (\ डिस्प्लेस्टाइल पी)- सक्रिय शक्ति, क्यू (\ डिस्प्लेस्टाइल क्यू)- प्रतिक्रियाशील शक्ति (आगमनात्मक भार के साथ) क्यू> 0 (\ डिस्प्लेस्टाइल क्यू> 0), और एक कैपेसिटिव के लिए क्यू< 0 {\displaystyle Q<0} ).

कुल, सक्रिय और प्रतिक्रियाशील शक्ति के बीच वेक्टर निर्भरता सूत्र द्वारा व्यक्त की जाती है: एस = पी ⟶ + क्यू । (\ डिस्प्लेस्टाइल (\ स्टैकरेल (\ लॉन्गराइटएरो) (एस)) = (\ स्टैकरेल (\ लॉन्गराइटएरो) (पी)) + (\ स्टैकरेल (\ लॉन्गराइटएरो) (क्यू))।)

कुल शक्ति का व्यावहारिक महत्व है, एक मूल्य के रूप में जो उपभोक्ता द्वारा आपूर्ति नेटवर्क के तत्वों पर वास्तव में लगाए गए भार का वर्णन करता है (तारों को एक जटिल रूप में लिखा जा सकता है:

एस ˙ = यू ˙ मैं ˙ = आई २ जेड = यू २ जेड , (\ डिस्प्लेस्टाइल (\ डॉट (एस)) = (\ डॉट (यू)) (\ डॉट (आई)) ^ (*) = मैं ^ (२) \ mathbb (Z) = (\ frac (U ^ (२)) (\ mathbb (Z) ^ (*))),)कहां यू (\ डिस्प्लेस्टाइल (\ डॉट (यू)))- जटिल तनाव, मैं (\ डिस्प्लेस्टाइल (\ डॉट (आई)))- जटिल वर्तमान, जेड (\ डिस्प्लेस्टाइल \ मैथबीबी (जेड))- प्रतिबाधा, * - जटिल संयुग्मन संचालिका।

जटिल शक्ति मॉड्यूल | एस | (\ डिस्प्लेस्टाइल \ लेफ्ट | (\ डॉट (एस)) \ राइट |)पूर्ण शक्ति के बराबर एस (\ डिस्प्लेस्टाइल एस)... असली हिस्सा आर ई (एस ˙) (\ डिस्प्लेस्टाइल \ गणित (रे) ((\ डॉट (एस))))सक्रिय शक्ति के बराबर पी (\ डिस्प्लेस्टाइल पी)और काल्पनिक मैं एम (एस ˙) (\ डिस्प्लेस्टाइल \ गणित (आईएम) ((\ डॉट (एस))))तालिका कुछ विद्युत उपभोक्ताओं के शक्ति मूल्यों को दर्शाती है:

विद्युत उपकरण	पावर, डब्ल्यू
टॉर्च बल्ब	1
नेटवर्क राउटर, हब	10…20
पीसी सिस्टम यूनिट	100…1700
सर्वर सिस्टम ब्लॉक	200…1500
पीसी मॉनिटर सीआरटी	15…200
पीसी मॉनिटर एलसीडी	2…40
घरेलू फ्लोरोसेंट लैंप	5…30
घरेलू गरमागरम दीपक	25…150
घरेलू रेफ्रिजरेटर	15…700
इलेक्ट्रिक वैक्यूम क्लीनर	100… 3000
एलेक्ट्रिक इस्त्री	300…2 000
वॉशर	350…2 000
विद्युत संचालित कूकर	1 000…2 000
घरेलू वेल्डिंग मशीन	1 000…5 500
कम वृद्धि लिफ्ट मोटर	3 000…15 000
ट्राम इंजन	45 000…50 000
इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव इंजन	650 000
मेरा उत्थापन मशीन इलेक्ट्रिक मोटर	1 000 000…5 000 000