>

Care a deschis puterea în fizică. Energie electrică

Din scrisoarea clientului:
Spuneți-mi, pentru numele lui Dumnezeu, de ce puterea up-urilor este indicată în Volt-amperi și nu în kilowațiul obișnuit. Tulpina greu. La urma urmei, toată lumea a fost mult timp obișnuită cu kilowați. Da, iar puterea tuturor dispozitivelor este în principal indicată în kW.
Alexei. 21 iunie 2007.

În caracteristicile tehnice ale oricăror UPS, capacitatea totală [kVA] și puterea activă a [kW] se caracterizează prin capacitatea de încărcare UPS. Exemplu, vezi fotografiile de mai jos:

Puterea de a nu toate dispozitivele este indicată în W, de exemplu:

  • Puterea transformatoarelor este indicată în VA:
    http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (TP Transformers: A se vedea aplicația)
    http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszgll__tszgl__tszglf.pdf (TSGL Transformers: CM App)
  • Capacitatea condensatoarelor este indicată în varia:
    http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (K78-39 Condensatoare: CM App)
    http://www.kvar.su/produckciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatoare din Marea Britanie: CM App)
  • Exemple de alte încărcături - a se vedea aplicațiile de mai jos.

Caracteristicile de putere ale încărcăturii pot fi setate cu precizie la un singur parametru (putere activă în W) numai pentru cazul curentului direct, deoarece există un singur tip de rezistență în circuitul DC - rezistență activă.

Caracteristicile de putere ale încărcăturii pentru Cazul AC nu pot seta cu precizie un singur parametru, deoarece există două tipuri diferite de rezistență în circuitul AC - activ și reactiv. Prin urmare, numai doi parametri: puterea activă și puterea reactivă caracterizează cu exactitate sarcina.

Principiul funcționării rezistențelor active și reactive este complet diferit. Rezistența activă - convertește ireversibil energia electrică în alte tipuri de energie (termică, lumină etc.) - exemple: lampă cu incandescență, încălzitor electric (punctul 39, fizician 11 clasa V.A. Kasyanov M.: Drop, 2007).

Rezistența reactivă - acumulează alternativ energia, apoi o dă înapoi în rețea - exemple: condensator, bobină de inductanță (punctul 40.41, fizica 11 clasa V.A. Kasyanov M.: Drop, 2007).

În plus, în orice manual de inginerie electrică, puteți citi că puterea activă (dispercată pe rezistența activă) este măsurată în wați și puterea reactivă (circulantă prin rezistență reactivă) este măsurată în culoarea; De asemenea, încă doi parametri sunt utilizați pentru a caracteriza capacitatea de încărcare: putere completă și factorul de putere. Toți acești 4 parametri:

  1. Putere activă: Denumire P., unitate: Watt
  2. Putere reactivă: Denumire Q., unitate: Var. (Volt Ampere Jet)
  3. Putere completă: desemnare S., unitate: V. (Volt ampere)
  4. Factorul de putere: Denumire k. sau cosf., Unitate de măsurare: valoare fără dimensiuni

Acești parametri sunt asociați cu relațiile: S * S \u003d P * P + Q * Q, COSF \u003d K \u003d P / S

De asemenea cosf. numit coeficient de putere ( Factor de putere – Pf.)

Prin urmare, oricare dintre acești parametri sunt stabiliți în inginerie electrică la caracteristicile de putere, deoarece restul pot fi găsite din aceste două.

De exemplu, motoarele electrice, lămpile (descărcare) - în acestea. Date specificate P [kW] și COSF:
http://www.mez.by/dvagatel/air_table2.shtml (motoare cu aer: a se vedea Anexa)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num\u003d38 (lămpi DRL: a se vedea Anexa)
(exemple de date tehnice pentru diferite sarcini, consultați aplicația de mai jos)

Același lucru cu sursele de alimentare. Puterea lor (capacitatea de încărcare) este caracterizată de un parametru pentru sursele de alimentare DC - putere activă (W) și doi parametri pentru est. AC Power. În mod tipic, acești doi parametri sunt o putere completă (BA) și active (W). Vedeți, de exemplu, parametrii DSU și UPS.

Cele mai multe aparate de birou și de uz casnic, active (rezistență reactivă absent sau un pic), astfel încât puterea lor este indicată în wați. În acest caz, la calcularea încărcăturii, se utilizează valoarea puterii UPS-urilor în wați. Dacă sarcina sunt computere cu surse de alimentare (BP) fără corectarea factorului de alimentare de intrare (APFC), o imprimantă laser, un frigider, aer condiționat, un motor electric (de exemplu, o pompă submersibilă sau un motor în mașină), Lămpi de balast luminescent etc. - Când se calculează toate Outs. Date UPS: KVA, KW, Caracteristici de suprasarcină etc.

Vedeți manuale electrice, de exemplu:

1. Evdokimov F. E. Fundamentele teoretice ale ingineriei electrice. - M.: Centrul de publicare "Academia", 2004.

2. Nemtsov M. V. Echipamente electrice și electronice. - M.: Centrul de publicare "Academia", 2007.

3. Freewomans L. A. Ingineria electrică. - M.: Școala superioară, 1989.

Doar vezi puterea de curent alternativ, factor de putere, rezistență electrică, reactanță http://en.wikipedia.org
(Traducere: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

aplicație

Exemplul 1: Puterea transformatoarelor și autotransformatoarelor este indicată în VA (volt · amperi)

http://metz.by/download_files/catalog/transformform /tsgl__tszgl__tszglf.pdf (Transformatoare TSGL)

Autotransformatoare cu o singură fază

Tdgc2-0,5 kVa, 2a
AOSN-2-220-82.
Tdgc2-1.0 kVa, 4a Ulterior 1.25. AOSN-4-220-82.
TDGC2-2.0 kVA, 8A Ulterior 2.5. AOSN-8-220-82.
Tdgc2-3,0 kVA, 12A

Tdgc2-4,0 kVA, 16A

Tdgc2-5.0 kVa, 20a
AOSN-20-220.
Tdgc2-7,0 kVa, 28a

Tdgc2-10 kVa, 40a
Aomenn-40-220.
TDGC2-15 KVA, 60A

TDGC2-20 kVA, 80A

http://www.gstransformers.com/products/volsage-regulators.html (LATR / Laborator Autotransformers TDGC2)

Exemplul 2: Puterea condensatoarelor este indicată în varia (volți · ampeps de jeturi)

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

http://www.kvar.su/produckciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatoare CC)

Exemplul 3: Datele tehnice ale motoarelor electrice conțin puterea activă (kW) și COSF

Pentru astfel de sarcini ca electromotoare, lămpi (descărcare), surse de alimentare cu computer, încărcături combinate etc. - în datele tehnice p [kW] și COSF (puterea activă și coeficientul de putere) sau S [KVA] și COSF (putere completă și coeficientul Putere).

http://www.weiku.com/products/10359463/stainless_steel_cuTing_machine.html.
(Încărcare combinată - mașină de tăiat cu plasmă / tăietor de plasmă invertor LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid\u003d365&AREA\u003dEN (sursa de alimentare PC)

Supliment 1.

Dacă sarcina are un factor de putere mare (0,8 ... 1.0), atunci proprietățile sale se apropie de sarcina activă. O astfel de sarcină este ideală atât pentru linia de rețea, cât și pentru sursele de energie electrică, deoarece Nu generează curenți reactivi și o putere în sistem.

Prin urmare, multe țări au adoptat standardele normalizarea factorului de putere a echipamentului.

Supliment 2.

Echipamente cu o singură încărcare (de exemplu, PC BP) și multi-pass combinate (de exemplu, o mașină industrială de frezat, având mai multe motoare, PC-uri, iluminare etc.) au coeficienți de putere redusă (mai puțin de 0,8) unități interne (de exemplu , Redresorul PC BP sau motorul electric are coeficient de putere 0,6 .. 0.8). Prin urmare, în prezent, majoritatea echipamentelor au un bloc de intrare al corectorului factorului de putere. În acest caz, factorul de putere de intrare este de 0,9 ... 1.0, care corespunde standardelor de reglementare.

Supliment 3. Notă importantă privind factorul de putere al stabilizatoarelor UPS și Tensiune

Capacitatea de încărcare a UPS și DGU este normalizată la sarcina industrială standard (coeficientul de putere de 0,8 cu caracter inductiv). De exemplu, UPS 100 kVA / 80 kW. Aceasta înseamnă că dispozitivul poate alimenta sarcina activă a puterii maxime de 80 kW sau o sarcină mixtă (reactivă activă) a puterii maxime de 100 kVA cu un coeficient de putere inductiv de 0,8.

În stabilizatorii de tensiune, este diferit. Pentru stabilizator, coeficientul de capacitate de încărcare este indiferent. De exemplu, stabilizatorul de tensiune 100 kVA. Aceasta înseamnă că dispozitivul poate alimenta sarcina activă a puterii maxime de 100 kW sau orice alt (pur activ, pur reactiv, amestecat, amestecat 100 kVa sau 100 karuri cu orice coeficient de putere capacitivă sau inductivă. Rețineți că acest lucru este valabil pentru o sarcină liniară (fără curent armonic mai mare). Cu distorsiuni armonice mari ale curentului de încărcare (cărți înalte), puterea de ieșire a stabilizatorului este redusă.

Supliment 4.

Exemple vizuale de sarcini pure active și curate curate:

  • Rețeaua AC 220 VAC este conectată la o lampă cu incandescență de 100 W - peste tot în circuit există un curent de conducere (prin conductoare de fire și lămpi de păr de tungsten). Caracteristicile încărcării (lămpi): Power S \u003d P ~ \u003d 100 VA \u003d 100 W, Pf \u003d 1 \u003d\u003e Toate energia electrică este activă, ceea ce înseamnă că este în întregime în vrac în lampă și se transformă în puterea căldurii și a luminii.
  • Un condensator non-polar 7 al ICF este conectat la rețeaua AC 220 VAC - în circuitul de fir Există un curent de conducere, un curent de offset (printr-o dielectrică) se află în condensator. Caracteristicile încărcării (condensator): Power S \u003d Q ~ \u003d 100 Va \u003d 100 var, Pf \u003d 0 \u003d\u003e Toate reactivele electrice de alimentare și, prin urmare, circulă în mod constant de la sursă pentru a încărca și înapoi, din nou la sarcină etc.
Anexa 5.

Pentru a desemna factor de putere reactiv predominant (inductiv sau capacitiv) atribuit semnului:

+ (plus) - Dacă rezistența reactivă totală este inductivă (exemplu: Pf \u003d + 0,5). Faza actuală este întârziată în spatele fazei de tensiune la unghiul lui F.

- (minus) - Dacă rezistența totală reactivă este o consumă (exemplu: PF \u003d -0,5). Faza actuală este înaintea fazei de tensiune la unghiul lui F.

Supliment 6.

Întrebări suplimentare

Intrebarea 1:
De ce în toate manualele echipamentelor electrice la calcularea circuitelor de curent alternativ, sunt utilizate numere / valori imaginare (de exemplu, puterea reactivă, rezistența reactivă etc.) care nu există în realitate?

Răspuns:
Da, toate valorile individuale din lumea înconjurătoare sunt valabile. Inclusiv temperatura, rezistența reactivă etc. Utilizarea numerelor imaginare (integrate) este doar o recepție matematică care facilitează calculele. Ca urmare a calculului, se obține un număr valid. Exemplu: Capacitatea de încărcare a jetului (condensator) 20kvar este un curent real de energie, adică Wați reali care circulă în circuitul de sarcină sursă. Dar ceea ce se va distinge prin aceste wați de la Watts, încărcare încărcată irevocabilă, aceste "wați circulante" au decis să apeleze volt · cu Amperas Reactive.

Cometariu:
Anterior, numai valorile unice au fost utilizate în fizică și în calculul tuturor valorilor matematice corespunde valorilor reale ale lumii înconjurătoare. De exemplu, distanța este viteza de înmulțire după timp (S \u003d v * t). Apoi, cu dezvoltarea fizicii, adică ca obiecte mai complexe, lumina, valurile, curentul electric alternativ, un atom, spațiu etc.) au apărut un număr mare de cantități fizice că era imposibil să se numără fiecare separat. Aceasta este o problemă nu numai calculul manual, ci și problema compilării programelor pentru computere. Pentru a rezolva această problemă, valorile unice apropiate au început să se combine în mai complexe (inclusiv 2 sau mai multe valori unice), respectând legile de transformare cunoscute în matematică. Deci, au existat cantități scalare (unice) (temperatură etc.), vector și complex (impedanță etc.), structura vectorului (vector magnetic, etc.) și valori mai complexe - matrice și tensori (constantă dielectrică , Tensor Ricci și colab.) Pentru a simplifica așteptările în ingineria electrică, se utilizează următoarele valori imaginare (complexe) duale:

  1. Rezistență completă (impedanță) z \u003d R + IX
  2. Power Full S \u003d P + IQ
  3. Dielectrică constantă E \u003d E "+ IE"
  4. Permeabilitatea magnetică M \u003d M "+ IM"
  5. si etc.

Intrebarea 2:

Pe pagina http://ro.wikipedia.org/wiki/ac_power, S P Q F este arătat în complex, adică un plan imaginar / inexistent. Ce are toate acestea cu realitatea?

Răspuns:
Conducerea calculelor cu sinusoiduri reale este dificilă, prin urmare, o reprezentare vectorială (integrată) este utilizată pentru a simplifica calculele ca în fig. de mai sus. Dar acest lucru nu înseamnă că cele prezentate în figura S P Q nu sunt legate de realitate. Valorile reale ale S P Q pot fi reprezentate în formă normală, pe baza măsurătorilor semnalelor de osciloscop sinusoidal. Valorile S P Q F I U în circuitul AC "Source-Load" depind de sarcină. Mai jos este un exemplu de semnale sinusoidale reale S P Q și F pentru cazul unei sarcini constând dintr-o rezistență activă și reactivă (inductivă) conectată secvențial (inductivă).

Întrebarea 3:
Coturile convenționale curente și multimetrul au fost măsurate prin curentul de încărcare 10 A, iar tensiunea de pe sarcină 225 V. este alternativă și obținerea puterii de încărcare în W: 10 A · 225V \u003d 2250 W.

Răspuns:
Aveți (calculat) capacitatea completă de încărcare de 2250 Va. Prin urmare, răspunsul dvs. va fi corect numai dacă încărcătura dvs. este pur activă, apoi într-adevăr Volt · Ampere este egală cu WATT. Pentru toate celelalte tipuri de încărcături (de exemplu, un motor electric) - nr. Pentru a măsura toate caracteristicile oricărei sarcini arbitrare, trebuie să utilizați un analizor de rețea, cum ar fi APPA137:

Consultați literatura suplimentară, de exemplu:

Evdokimov F. E. Fundamentele teoretice ale ingineriei electrice. - M.: Centrul de publicare "Academia", 2004.

Nemtsov M. V. Echipamente electrice și electronice. - M.: Centrul de publicare "Academia", 2007.

Lemnul Freewood L. A. Inginerie electrică. - M.: Școala superioară, 1989.

Putere de curent alternativ, factor de putere, rezistență electrică, reactanță
http://en.wikipedia.org (traducere: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Teoria și calculul transformatoarelor de putere mici Yu.N. Starodubtsev / Radiosoft Moscova 2005 / Rev D25D5R4Feb2013

Munca mecanica. Unități de muncă.

În viața de zi cu zi, sub conceptul de "muncă", înțelegem totul.

În fizică, conceptul muncă Oarecum altcineva. Aceasta este o anumită valoare fizică, ceea ce înseamnă că poate fi măsurată. În fizică este studiată în primul rând munca mecanica .

Luați în considerare exemple de muncă mecanică.

Trenul se deplasează sub acțiunea energiei electrice a locomotivelor electrice, în timp ce lucrarea mecanică este efectuată. Atunci când fotografiați dintr-o armă, presiunea presiunii gazului de pulbere face o lucrare - mișcă glonțul de-a lungul cilindrului, viteza glonțului crește.

Din aceste exemple se poate observa că lucrarea mecanică se efectuează atunci când organismul se deplasează sub acțiunea forței. Lucrările mecanice se desfășoară în cazul în care forța, care acționează asupra corpului (de exemplu, rezistența fricțiunii), reduce viteza mișcării sale.

Dorind să mute garderoba, îl apasăm cu forța pe el, dar dacă nu intră în mișcare, nu facem o lucrare mecanică. Vă puteți imagina cazul în care organismul se mișcă fără participarea forțelor (prin inerție), în acest caz lucrarea mecanică nu este de asemenea efectuată.

Asa de, lucrarea mecanică se efectuează numai atunci când forța acționează asupra corpului și se mișcă .

Nu este greu de înțeles că cu cât este mai mare puterea acționează asupra corpului și cu cât este mai lungă calea pe care corpul trece sub acțiunea acestei forțe, se efectuează lucrările mai mari.

Lucrarea mecanică este direct proporțională cu rezistența aplicată și direct proporțională cu calea .

Prin urmare, sa convenit să se măsoare activitatea mecanică prin activitatea forței pe calea a fost adoptată în această direcție a acestei forțe:

muncă \u003d forță × calea

unde DAR - Muncă, F. - Puterea I. s. - distanta parcursa.

Pentru o unitate de lucru, lucrarea este luată cu forță în 1n, pe calea egală cu 1 m.

Unitate de lucru - joule (J. ) Numit în onoarea Jourii de știință engleză. În acest fel,

1 j \u003d 1n · m.

Folosit și folosit kilodzhuley. (kJ.) .

1 kJ \u003d 1000 J.

Formulă A \u003d fs. Aplicabile în cazul în care puterea F. constant și coincide cu direcția mișcării corpului.

Dacă direcția forței coincide cu direcția mișcării corpului, atunci această forță face o funcționare pozitivă.

Dacă mișcarea corpului apare în direcția opusă direcției forței aplicate, de exemplu, forțele cursei, atunci această forță face o muncă negativă.

Dacă direcția forței care acționează asupra corpului este perpendiculară pe direcția mișcării, atunci această forță nu funcționează, lucrarea este zero:

În viitor, vorbind despre munca mecanică, o vom numi pe scurt într-un singur cuvânt.

Exemplu. Calculați lucrarea efectuată la ridicarea plăcii de granit cu un volum de 0,5 m3 la o înălțime de 20 m. Densitatea granitului este de 2500 kg / m 3.

Dano.:

ρ \u003d 2500 kg / m 3

Decizie:

unde F -set pe care doriți să le atașați pentru a ridica uniform plăcuța în sus. Această forță din modul este egală cu rezistența combustibilului greu, acționând pe sobă, adică F \u003d combustibil. Și puterea de greutate poate fi determinată de masa plăcii: Flay \u003d Gm. Masa plăcii este calculată, cunoscând volumul său și densitatea granitei: m \u003d ρv; S \u003d H, adică calea este egală cu înălțimea ascensorului.

Deci, m \u003d 2500 kg / m3 · 0,5 m3 \u003d 1250 kg.

F \u003d 9,8 N / kg · 1250 kg ≈ 12 250 N.

A \u003d 12 250 N · 20 m \u003d 245 000 J \u003d 245 kJ.

Răspuns: A \u003d 245 kJ.

Pârghii. Putere. Energie

La comisia aceleiași lucrări, diferite motoare necesită momente diferite. De exemplu, o macara de ridicare la un șantier de construcție durează câteva minute până la etajul superior al clădirii sute de cărămizi. Dacă aceste cărămizi trase muncitorul, atunci ar fi nevoie de acest timp. Alt exemplu. Hectare de pământ pot fi pompate timp de 10-12 ore, tractorul cu un plug multi-pământ ( lemeh. - o parte a plugului, tăind ținuturile pământului de jos și o transmite la dump; Multi-Pamant - Multe Lemhehov), această lucrare va funcționa cu 40-50 de minute.

Este clar că macara de ridicare aceeași lucrare face mai repede decât lucrătorul, iar tractorul este mai rapid decât calul. Viteza de performanță este caracterizată printr-o valoare specială numită putere.

Puterea este egală cu raportul de lucru pentru timpul pentru care a fost efectuată.

Pentru a calcula puterea, trebuie să lucrați la momentul în care această lucrare a fost făcută. Putere \u003d muncă / timp.

unde N. - putere, A. - Muncă, t. - timpul de lucru finalizat.

Puterea - valoarea este constantă atunci când aceeași lucrare este efectuată pentru fiecare secundă, în alte cazuri atitudinea A / T. Determină puterea medie:

N.mied \u003d. A / T. . Pentru o unitate de putere, a fost luată o astfel de putere, la care 1 s lucrează în J.

Această unitate este numită watt ( T.) În onoarea unui alt om de știință englez Watt.

1 watt \u003d 1 joule / 1 secundă, sau 1 W \u003d 1 J / s.

WATT (Joule pe secundă) - W (1 J / S).

Tehnica este folosită pe scară largă unități de putere mai mare - kilowatt (kW.), megawatt. (MW.) .

1 MW \u003d 1 000 000 W

1 kW \u003d 1000 W

1 MW \u003d 0,001 W

1 W \u003d 0,000001 MW

1 w \u003d 0,001 kW

1 W \u003d 1000 MW

Exemplu. Găsiți puterea fluxului de apă care curge prin baraj, dacă înălțimea scăderii apei este de 25 m, iar consumul său este de 120 m3 pe minut.

Dano.:

ρ \u003d 1000 kg / m3

Decizie:

Masa apa care intră: m \u003d ρv.,

m \u003d 1000 kg / m3 · 120 m3 \u003d 120 000 kg (12 · 104 kg).

Gravitate, acționând pe apă:

F \u003d 9,8 m / s2 · 120 000 kg ≈ 1 200 000 H (12 · 105 h)

Lucrări efectuate de un flux pe minut:

A - 1 200 000 N · 25 m \u003d 30 000 000 J (3,107 J).

Flow Power: N \u003d A / T,

N \u003d 30 000 000 J / 60 C \u003d 500 000 W \u003d 0,5 MW.

Răspuns: N \u003d 0,5 MW.

Diferitele motoare au o capacitate de la sute și zecimi de kilowatta (motor de ras electric, mașină de cusut) la sute de mii de kilowați (turbine cu apă și abur).

Tabelul 5.

Puterea unor motoare, KW.

Fiecare motor are un semn (pașaport motor), ceea ce indică câteva date despre motor, inclusiv puterea sa.

Puterea umană în condiții normale de funcționare în medie este de 70-80 W. Efectuarea de salturi, direcționarea scărilor, o persoană poate dezvolta putere de până la 730 W, iar în unele cazuri și chiar mai mare.

De la formula n \u003d a / t urmează acest lucru

Pentru a calcula lucrarea, este necesar să se multiplice puterea pentru timpul în care a fost efectuată această lucrare.

Exemplu. Motorul ventilatorului interior are o putere de 35 de wați. Ce muncă face el în 10 minute?

Noi scriem starea sarcinii și rezolvăm-o.

Dano.:

Decizie:

A \u003d 35 W * 600с \u003d 21 000 W * C \u003d 21 000 J \u003d 21 kJ.

Răspuns A. \u003d 21 kJ.

Mecanisme simple.

Din timp imemorial, o persoană utilizează diferite dispozitive pentru a efectua o lucrare mecanică.

Fiecare este cunoscut faptul că elementul greu (piatră, dulap, mașină), care nu poate fi deplasat de mâinile lor, poate fi mutat cu o pârghie lungă suficientă.

În momentul de față se crede că, cu ajutorul pârghiilor, acum trei mii de ani, în timpul construcției piramidelor din Egiptul antic, plăcile de piatră grele au fost ridicate la o înălțime mare.

În multe cazuri, în loc să ridicați sarcina grea pe o înălțime, poate fi fiartă sau inserată la aceeași înălțime de-a lungul planului înclinat sau ridicați cu blocurile.

Dispozitivele care servesc pentru conversia puterii sunt numite mecanisme .

Mecanismele simple includ: pârghii și soiuri - bloc, poarta; Planul înclinat și soiurile sale - Wedge, Șurub. În majoritatea cazurilor, mecanismele simple sunt folosite pentru a obține câștiguri, adică să sporească forța care acționează de mai multe ori pe corp.

Mecanismele simple sunt, de asemenea, disponibile în uz casnic, iar în toate mașinile complexe din fabrică și fabrică, care taie, răsucite și ștampilează foile mari de oțel sau trageți cele mai fine din care sunt fabricate țesuturile. Aceste mecanisme pot fi găsite în mașini complexe moderne, mașini imprimate și de numărare.

Maneta. Forțele de echilibru pe pârghie.

Luați în considerare cel mai simplu și mai comun mecanism - pârghie.

Pârghia este un solid, care se poate roti în jurul unui suport fix.

În cifre, este arătat ca lucrător pentru ridicarea încărcăturii ca o pârghie, utilizează resturi. În primul caz, lucrează cu forța F. Apăsați pe sfârșitul resturilor B., în al doilea - ridică sfârșitul B..

Lucrătorul trebuie să depășească greutatea în greutate P. - Forța îndreptată vertical în jos. El transformă resturile în jurul axei care trec prin singura fix Punctul de resturi - punctul sprijinului său DESPRE. Forta F.cu care lucrătorul acționează asupra pârghiei este mai mică P.așa că muncitorul devine câștigarea la putere. Cu ajutorul pârghiei, puteți ridica o sarcină atât de mare care nu poate fi ridicată pe cont propriu.

Figura arată pârghia, axa de rotație a cărei DESPRE (Punctul de sprijin) este situat între punctele forțelor de aplicare DAR și ÎN. Pe altă figură prezintă diagrama acestei pârghii. Ambele forțe F.1 I. F.2, acționând pe pârghie, sunt îndreptate într-o direcție.

Distanța cea mai scurtă dintre punctul de susținere și linia dreaptă, de-a lungul căreia forța acționează asupra pârghiei se numește umărul puterii.

Pentru a găsi umărul de forță, este necesar să se reducă perpendicularul pe linia de forță pe linia de acțiune.

Lungimea acestui perpendicular și va fi umărul acestei forțe. Figura arată că Oa. - Puterea umărului F.1; Ov. - Puterea umărului F.2. Forțele care acționează pe pârghie pot să-l transforme în jurul axei în două direcții: de-a lungul drumului sau împotriva cursului în sensul acelor de ceasornic. Deci, puterea F.1 rotește maneta de-a lungul săgeții în sensul acelor de ceasornic și de putere F.2 îl rotește în sens invers acelor de ceasornic.

Condiția la care pârghia este în echilibru sub acțiunea forțelor atașate la acesta poate fi instalat pe experiență. În acest caz, este necesar să ne amintim că rezultatul acțiunii forței depinde nu numai de valoarea sa numerică (modulul), ci și în ce punct este aplicat organismului sau conform instrucțiunilor.

La pârghie (vezi fig.) De pe ambele părți ale punctului suportului, diversele încărcături sunt suspendate astfel încât de fiecare dată când pârghia a rămas în echilibru. Punctele forte care acționează asupra pârghiei sunt egale cu greutățile acestor bunuri. Pentru fiecare caz, se măsoară modulele forțelor și umerii acestora. Din experiența descrisă în figura 154, se poate observa că rezistența 2 N. Forța în picioare 4. N.. În același timp, după cum se poate observa din desen, umărul mai puțin de rezistență este de 2 ori mai mare decât umărul unei forțe mai mari.

Pe baza unor astfel de experimente, a fost stabilită condiția (regula) echilibrului pârghiei.

Pârghia este în echilibru atunci când forțele care acționează pe ea sunt invers proporționale cu umerii acestor forțe.

Această regulă poate fi scrisă ca o formulă:

F.1/F.2 = l. 2/ l. 1 ,

unde F.1 șiF. 2 - forțele care acționează pe pârghie, l.1 șil. 2 - Umerii acestor forțe (vezi Fig.).

Regula de echilibru a pârghiei a fost stabilită prin arhimimensionare aproximativ 287-212. BC. e. (Dar, la urma urmei, în trecut, paragraful a spus că pârghiile au fost folosite de egipteni? Sau cuvântul "instalat" joacă un rol important?)

Din această regulă rezultă că puterea mai mică poate fi echilibrată cu ajutorul unei forțe mai mari a pârghiei. Lăsați o pârghie de umăr de 3 ori mai mare decât cealaltă (vezi Fig.). Apoi, aplicând la un punct în virtute, de exemplu, în 400 n, este posibilă ridicarea pietrei de cântărire 1200 N. That0bs Pentru a ridica o încărcătură și mai dificilă, trebuie să măriți lungimea pârghiei la care acționează lucrătorul .

Exemplu. Folosind pârghia, muncitorul ridică placa cântărind 240 kg (vezi figura 149). Ce forță se aplică la brațul mai mare al pârghiei, egal cu 2,4 m, dacă umărul mai mic este de 0,6 m?

Scriem starea sarcinii și rezolvăm-o.

Dano.:

Decizie:

Conform nivelului de echilibru al pârghiei F1 / F2 \u003d L2 / L1, de unde F1 \u003d F2 L2 / L1, unde F2 \u003d P este greutatea pietrei. Greutatea pietrei ASD \u003d GM, F \u003d 9,8 N · 240 kg ≈ 2400

Apoi, F1 \u003d 2400 N · 0.6 / 2.4 \u003d 600 N.

Răspuns : F1 \u003d 600 N.

În exemplul nostru, muncitorul depășește puterea de 2400 N, aplicând puterea de 600 N. Până la pârghie, dar în același timp, umărul pe care acționează lucrătorul este de 4 ori mai mare decât greutatea pietrei ( l.1 : l. 2 \u003d 2,4 m: 0,6 m \u003d 4).

Aplicând regula pârghiei, puteți să echilibrați cel mai puțin cea mai mare forță. În același timp, umărul mai puțin de rezistență trebuie să fie mai lung decât umărul unei forțe mai mari.

Momentul puterii.

Știți deja regula de echilibru a pârghiei:

F.1 / F. 2 = l.2 / l. 1 ,

Folosind proprietatea proporției (produsul membrilor săi extreme, egal cu produsul membrilor săi media), scrieți-l în această formă:

F.1l.1 = F. 2 l. 2 .

În partea stângă a egalității există o lucrare de forță F.1 pe umărul ei l.1, și în dreapta - lucrarea de forță F.2 pe umărul ei l.2 .

Produsul modulului de forță care rotește corpul pe umăr este numit momentul puterii; Este indicat de litera M. înseamnă

Pârghia este în echilibru sub acțiunea a două forțe, dacă momentul forței rotind-o în sensul acelor de ceasornic este egal cu momentul în care se rotește în sens invers acelor de ceasornic.

Această regulă a sunat momentul regulii , Poate fi scris ca o formulă:

M1 \u003d m2.

Într-adevăr, în experimentul pe care l-am considerat (§ 56), forțele actuale au fost egale cu 2 ore și 4 ore, respectiv, au fost de 4 și 2 presiune de pârghie, adică momentele acestor forțe sunt aceleași cu echilibrul pârghia.

Se poate măsura momentul forței, precum și orice valoare fizică. Pentru o unitate de forță, momentul forței este luat în 1 h, a cărei umăr este exact 1 m.

Această unitate este numită newton-meter. (N · M.).

Momentul forței caracterizează efectul forței și arată că depinde simultan din modulul de forță și de la umăr. Într-adevăr, deja știm, de exemplu, că efectul forței asupra ușii depinde de modulul de forță și de locul în care se aplică forța. Ușa este mai ușor de transformat mai departe de axa de rotație forța care acționează asupra ei. Piulița, este mai bine să deșurubați cheia lungă decât cea scurtă. Găleata este mai ușor de ridicat de la fântână, cu atât mânerul este mai lung pe toate, etc.

Pârghii în tehnică, viața de zi cu zi și natură.

Regula de pârghie (sau o regulă de momente) stă la baza acțiunii diferitelor tipuri de instrumente și dispozitive utilizate în tehnica și viața de zi cu zi, unde sunt necesare câștigurile sau pe drum.

Câștigarea în vigoare avem atunci când lucrăm cu foarfece. Foarfece - aceasta este o pârghie (Fig), axa de rotație a cărei lucru apare prin șurub care leagă ambele jumătăți de foarfece. Puterea acționată F.1 este puterea musculară a mâinii unui bărbat, comprimarea foarfecelor. Competențe contractive F.2 - Rezistența rezistenței unui astfel de material care este tăiată de foarfece. În funcție de numirea foarfecelor, dispozitivul lor este diferit. Foarfece de birou, concepute pentru tăierea hârtiei, au lame lungi și aproape aceeași lungime a mânerului. Pentru tăierea hârtiei, nu necesită o mulțime de putere și este mai convenabil să tăiați lama lungă într-o linie dreaptă. Foarfece pentru tăierea tablei (fig.) Au mânere mult mai mult decât lamele, deoarece puterea rezistenței la metal este mare și pentru echilibrarea sa a forței existente trebuie să fie semnificativ mărită. Chiar mai multă diferență între lungimea mânerelor și distanța piesei de tăiere și axa de rotație în cutii (Figura), conceput pentru a gusta sârmă.

Pârghiile diferitelor tipuri sunt disponibile în multe mașini. Mâner de mașini de cusut, pedale sau frână de biciclete manual, pedale și tractor, taste de pian - toate aceste exemple de pârghii utilizate în aceste mașini și unelte.

Exemple de utilizare a pârghiilor sunt mânere de viciu și bancnisioane, o pârghie a unei mașini de găurit etc.

Pe principiul pârghiei, se bazează acțiunea și scalele de pârghie (fig.). Cântarele de instruire prezentate în figura 48 (p. 42) acționează ca levier de egalitate . ÎN cântare zecimale Umăr, la care o ceașcă de greutăți sunt suspendate, de 10 ori mai mult decât umărul care transportă încărcătura. Acest lucru simplifică foarte mult cântărirea încărcăturii mari. Cântărirea încărcăturii pe scale zecimale, trebuie să multiplicați o greutate a greutății de 10.

Dispozitivul de ponderare pentru cântărirea autoturismelor de mărfuri se bazează, de asemenea, pe regula pârghiei.

Pârghiile se găsesc, de asemenea, în diferite părți ale corpului animalelor și ale oamenilor. Aceasta este, de exemplu, mâinile, picioarele, fălcile. Multe pârghii pot fi găsite în corpul insectelor (citirea cărții despre insecte și structura corpurilor lor), păsări, în structura plantelor.

Aplicarea legii echilibrului pârghiei la bloc.

bloc Este o roată cu un jgheab, fortificată în clip. O coardă, un cablu sau un lanț este sărită în jurul blocului blocului.

Blocul staționar. Acest bloc este numit axa care este fixă \u200b\u200bși când se ridică mărfurile, nu se ridică și nu omite (Fig.)

Blocul fix poate fi vizualizat ca o pârghie de curgere egală, în care umerii forțelor sunt egale cu raza roții (fig): Oa \u003d os \u003d r. Un astfel de bloc nu dă un câștigător. ( F.1 = F.2), dar vă permite să schimbați direcția forței. Bloc mobil - Acesta este un bloc. Axa care se ridică și scade împreună cu încărcătura (fig.). Figura arată pârghia corespunzătoare: DESPRE - Punctul de susținere a pârghiei Oa. - Puterea umărului R. și Ov. - Puterea umărului F.. De la umăr Ov. De 2 ori umărul Oa., acea forță F. De 2 ori mai puțină putere R.:

F \u003d P / 2 .

În acest fel, blocul mobil oferă o victorie de 2 ori .

Acest lucru poate fi dovedit și folosind conceptul de forță. Când echilibrează momentele de blocare a echilibrului F. și R. sunt egale unul cu celălalt. Dar puterea umărului F. De 2 ori umărul puterii R., deci înseamnă F. De 2 ori mai puțină putere R..

De obicei, în practică, se utilizează o combinație a unui bloc fix cu mobil (fig.). Unitatea fixă \u200b\u200bse aplică numai comodității. Nu oferă câștiguri, ci schimbă direcția forței. De exemplu, vă permite să ridicați încărcătura, în picioare pe pământ. Acest lucru este îndu pe mulți oameni sau muncitori. Cu toate acestea, el dă un casnic de 2 ori mai mult decât de obicei!

Egalitatea de muncă atunci când se utilizează mecanisme simple. Mecanica "regulii de aur".

Am considerat că mecanismele simple sunt aplicate atunci când se desfășoară activități în cazurile în care este necesar să se echilibreze altă forță de a echilibra o altă forță.

În mod natural, apare întrebarea: oferind câștiguri în putere sau cale dacă mecanismele simple de câștig în muncă nu dau? Răspunsul la întrebarea alocată poate fi obținut din experiență.

Echilibrarea pe pârghia două dintre un mod diferit F.1 I. F.2 (fig.), Dați pârghia în mișcare. Se pare că, în același timp, punctul de aplicare a forței inferioare F.2 trece o cale mai mare s.2, iar punctul de aplicare este o forță mai mare F.1 - calea redusă s.1. Măsurarea acestor căi și module de forțe, constatăm că căile acoperite de punctele forțelor de aplicare a pârghiei sunt invers proporționale cu forțele:

s.1 / s.2 = F.2 / F.1.

Astfel, acționând pe brațul lung al pârghiei, am câștigat în putere, dar în același timp pierdem în același timp.

Lucrare de putere F. Pe drum s. Există o muncă. Experimentele noastre arată că lucrările făcute de forțele atașate manetei sunt egale între ele:

F.1 s.1 = F.2 s.2, adică DAR1 = DAR2.

Asa de, când utilizați pârghia câștigătoare în lucrare nu va funcționa.

Profitând de pârghia, putem câștiga sau în vigoare sau în depărtare. Acționând cu forța pe brațul scurt al pârghiei, am câștigat în depărtare, dar în același timp pierd în vigoare.

Există o legendă pe care arhimedes o încântă de deschiderea regulilor pârghiei exclamă: "Dă-mi un punct de sprijin, și voi transforma Pământul!".

Desigur, Arhimedes nu au putut face față unei astfel de sarcini dacă chiar a dat un punct de sprijin (care ar trebui să fie în afara pământului) și pârghia lungimii dorite.

Pentru a ridica pământul, o pârghie de umăr lung de 1 cm ar trebui să descrie arcul unei lungimi uriașe. Pentru a deplasa capătul lung al pârghiei de-a lungul acestei căi, de exemplu, la o viteză de 1 m / s, ar fi nevoie de milioane de oameni!

Nu oferă o victorie în muncă și bloc fix, Ceea ce este ușor să vă asigurați că experiența (a se vedea Fig.). Modalități care se ocupă de puncte de aplicare a forțelor de aplicații F. și F., la fel, la fel și putere, ceea ce înseamnă același lucru și de lucru.

Puteți măsura și comparați reciproc, efectuați utilizând o unitate mobilă. Pentru a ridica încărcătura la înălțimea H Folosind o unitate mobilă, este necesar să se termine frânghia la care este atașat dinamometrul, deoarece experiența arată (fig.), se deplasează la o înălțime de 2 ore.

În acest fel, primirea unui câștig de 2 ori, pierzând de 2 ori pe drum, prin urmare, și blocul mobil, oferă câștiguri în lucrare.

Vechile practici vechi a arătat asta nici unul dintre mecanisme nu dă un câștig în muncă. Aplicați diferite mecanisme pentru a vă asigura că, în funcție de condițiile de lucru, să câștige în forță sau pe drum.

Deja un om de știință vechi, a fost cunoscută o regulă aplicată întregului mecanism: de câte ori câștigăm în vigoare, pierdem în același timp în depărtare. Această regulă a fost numită mecanica "regulii de aur".

Eficiența mecanismului.

Având în vedere dispozitivul și acțiunea pârghiei, nu am luat în considerare fricțiunea, precum și greutatea pârghiei. În aceste condiții ideale, lucrarea efectuată de forța atașată (vom numi această lucrare deplin), egal util Lucrați la ridicarea bunurilor sau depășirea oricărei rezistențe.

În practică, munca completă perfectă cu mecanismul este întotdeauna o muncă mai utilă.

O parte din lucrare se efectuează împotriva forței de frecare în mecanism și a mișcării părților sale individuale. Astfel, folosind o unitate mobilă, este necesar să se efectueze suplimentar lucrări pe creșterea blocului, cu frânghie și să determinați forța de frecare în axa blocului.

Ce fel de mecanism nu am luat, lucrare utilă, perfectă cu ea, este întotdeauna o parte din munca completă. Deci, denotă lucrarea utilă a literei AP, lucrul complet (petrecut) al scrisorii AZ, poate fi scris:

AP.< Аз или Ап / Аз < 1.

Raportul dintre munca utilă pentru munca completă se numește eficiența mecanismului.

O eficiență abreviată este indicată de eficiență.

Eficiență \u003d UP / AZ.

Eficiența este exprimată, de obicei, ca procent și este indicată de scrisoarea greacă η, este citită ca "acest":

η \u003d sus / az · 100%.

Exemplu: Pe umărul scurt al pârghiei a suspendat sarcina cântărind 100 kg. Pentru ridicarea sa la umărul lung, o putere de 250 N. Încărcarea a fost ridicată la înălțimea H1 \u003d 0,08 m, în timp ce punctul de aplicare a forței motrice a scăzut la înălțimea H2 \u003d 0,4 m. Găsiți pârghia KPD.

Noi scriem starea sarcinii și rezolvăm-o.

Dano. :

Decizie :

η \u003d sus / az · 100%.

Full (petrecut) de lucru AZ \u003d FH2.

Lucrare utilă AP \u003d Ph1

P \u003d 9,8 · 100 kg ≈ 1000 N.

Ap \u003d 1000 N · 0.08 \u003d 80 J.

AZ \u003d 250 N · 0,4 m \u003d 100 J.

η \u003d 80 J / 100 J · 100% \u003d 80%.

Răspuns : η \u003d 80%.

Dar în acest caz "regula de aur" este efectuată în acest caz. O parte din lucrarea utilă - 20% din acesta este cheltuit pentru depășirea frecării în axa pârghiei și rezistența aerului, precum și mișcarea manetei în sine.

Eficiența oricărui mecanism este întotdeauna mai mică de 100%. Construirea mecanismelor, oamenii încearcă să-și sporească eficiența. Pentru aceasta, fricțiunea în axele mecanismelor și greutatea lor sunt reduse.

Energie.

La fabrici și fabrici, mașinile și mașinile sunt acționate de motoare electrice care consumă energie electrică (prin urmare numele).

O primăvară comprimată (orez), îndreptare, faceți o lucrare, ridicați o încărcătură la înălțime sau faceți ca troleibuzul să se miște.

Marfa fixă \u200b\u200bridicată deasupra pământului nu face muncă, dar dacă această încărcătură cade, poate funcționa (de exemplu, poate scorul înscrie în pământ).

Orice corp în mișcare are capacitatea de a face muncă. Deci, care a plecat de la planul înclinat al unei minge de oțel a (Fig.), Lovind barul de lemn, se mișcă pentru o vreme. În același timp, se face munca.

Dacă corpul sau mai multe corpuri care interacționează între ele (corp) pot funcționa, se spune că au energie.

Energie - Valoarea fizică care arată ce fel de muncă poate face un corp (sau mai multe corpuri). Energia este exprimată în sistemul SI în aceleași unități care funcționează, adică în joules..

Lucrările mai mari pot face corpul, cu atât este mai mare energia pe care o posedă.

La îndeplinirea muncii, energia organismelor se schimbă. Lucrarea perfectă este egală cu schimbarea energiei.

Potențial și energie cinetică.

Potențial (de la lat.potență - Posibilitatea) Energia se numește energie, care este determinată de poziția reciprocă a corpurilor interacționale și a părților din același organism.

Energia potențială, de exemplu, are un corp ridicat în raport cu suprafața pământului, deoarece energia depinde de poziția reciprocă a acestuia și de Pământ. Și atracția lor reciprocă. Dacă luați în considerare energia potențială a corpului așezată pe pământ, egală cu zero, energia potențială a corpului ridicată la o înălțime este determinată de faptul că este făcută puterea gravitației atunci când corpul cade pe pământ. Denotă energia potențială a corpului E.p, pentru că E \u003d A. , și de lucru, după cum știm, este egal cu lucrarea de forță pe calea, atunci

A \u003d fh.,

unde F. - gravitatie.

Aceasta înseamnă că energia potențială a PE este egală cu:

E \u003d fh sau e \u003d gmh,

unde g. - accelerarea gravitației, m. - masa corpului, h. - Înălțimea la care este ridicată corpul.

Apa din râurile deținute de baraje are o energie potențială imensă. Căzând în jos, apa face un loc de muncă, conducând în mișcare turbine puternice de centrale electrice.

Energia potențială a ciocanului unei COPRA (Fig.) Folosit în construcții pentru a face muncă la punctajul de grămezi.

Deschiderea ușii cu arcul, lucrarea este efectuată pe izvoare de întindere (sau comprimare). Datorită energiei dobândite a primăverii, micșorarea (sau îndreptarea), face un loc de muncă, închiderea ușii.

Energia izvoarelor comprimate și promovate este utilizată, de exemplu, în ceasuri manuale, o varietate de jucării cu ceasuri etc.

Orice organism elastic deformat are energie potențială. Energia potențială a gazului comprimat este utilizată în funcționarea motoarelor termice, în Jackhammers, care sunt utilizate pe scară largă în industria minieră, în timpul construcției de drumuri, extrudarea solului solid etc.

Energia pe care organismul le are din cauza mișcării sale se numește cinetică (din limba greacă.kinema. - mișcare) energie.

Energia cinetică a corpului este indicată de scrisoare E.la.

Apă în mișcare, ceea ce duce la rotirea turbinei centralelor hidroelectrice, consumă energia cinetică și face un loc de muncă. Energia cinetică are un aer în mișcare - vântul.

De ce depinde energia cinetică? Întoarceți-vă la experiență (vezi fig.). Dacă rotiți mingea și de la înălțimi diferite, atunci puteți vedea că cu o înălțime mai mare, mingea se rostogolește, cu atât mai mult viteza și cea mai îndepărtată promovează barul, adică face o treabă minunată. Deci, energia cinetică a corpului depinde de viteza sa.

Datorită vitezei energiei kinetice mari are un glonț care zboară.

Energia cinetică a corpului depinde de masa sa. Încă o dată vom face experiența noastră, dar vom merge cu o altă minge cu un plan înclinat - mai multă masă. Barul se va trece mai departe, adică, vor fi efectuate mai multe lucrări. Deci, energia cinetică a celei de-a doua minge este mai mare decât prima.

Cu cât este mai mare corpul și viteza cu care se mișcă, cu atât este mai mare energia cinetică.

Pentru a determina energia cinetică a corpului, formula este aplicată:

Ek \u003d mv ^ 2/2,

unde m. - masa corpului, v. - Viteza corpului.

Corpurile energetice cinetice sunt folosite în tehnică. Apa reținută de apă are, după cum sa menționat deja, o mare energie potențială. Când se încadrează din baraj, apa se mișcă și are aceeași energie cinetică mai mare. Aceasta duce la mișcarea turbinei conectată la generatorul de curent electric. Datorită energiei cinetice a apei, se produce energie electrică.

Energia apei în mișcare este de mare importanță în economia națională. Această energie este utilizată folosind centrale hidroelectrice puternice.

Energia apei care se încadrează este o sursă de energie ecologică, spre deosebire de energia combustibilului.

Toate corpurile în natură în raport cu valoarea zero condiționată au energie potențială, fie cinetică, și uneori atât împreună. De exemplu, o aeronavă care zboară are în raport cu solul și energia cinetică și potențială.

Ne-am familiarizat cu două tipuri de energie mecanică. Alte tipuri de energie (electrice, interne etc.) vor fi luate în considerare în alte secțiuni ale cursului fizicii.

Transformarea unui tip de energie mecanică în alta.

Fenomenul de conversie al unui tip de energie mecanică în alta este foarte convenabil pentru a observa pe instrumentul prezentat în figură. Având un fir pe axă, lift de disc. Discul, ridicat, are o anumită energie potențială. Dacă o eliberați, atunci el, rotirea, va începe să cadă. Pe măsură ce potențialul de energie disc scade, acesta scade, dar în același timp crește energia cinetică. La sfârșitul căderii, discul are o astfel de marjă de energie cinetică, care poate crește din nou aproape până la aceeași înălțime. (O parte a energiei este cheltuită pentru a lucra împotriva forței de frecare, astfel încât discul nu atinge înălțimea inițială.) Ridicarea în sus, discul scade din nou și apoi se ridică din nou. În acest experiment, atunci când discul se deplasează, energia sa potențială se transformă în cinetic și când se mișcă în sus, cineticul se transformă într-un potențial.

Conversia energiei de la o specie la altul are loc atunci când cele două corpuri elastice sunt lovite, de exemplu, o minge de cauciuc despre podea sau balon de oțel despre o placă de oțel.

Dacă ridicați mingea de oțel peste placa de oțel (orez) și eliberați-o din mâini, va cădea. Pe măsură ce mingea scade, energia sa potențială scade, iar cineticul crește, deoarece viteza mingea crește. Când ați lovit mingea despre aragaz, se vor produce compresia mingelor și plăcile. Energia cinetică pe care mingea posedată va deveni o energie potențială a unei plăci comprimate și a unei minge comprimate. Apoi, datorită acțiunii forțelor elastice, aragazul și mingea vor lua forma lor originală. Mingea va sări de pe placă, iar energia lor potențială se va transforma în energia cinetică a mingelor: mingea va scădea la viteză, aproape o viteză egală, care posedă în momentul aragazului. Atunci când ridicați viteza mingii și, prin urmare, energia sa cinetică scade, energia potențială crește. Bilele de la aragaz, mingea se ridică aproape la aceeași înălțime, cu care a început să cadă. În partea de sus a ascensorului, întreaga sa energie cinetică se va transforma într-un potențial.

Fenomenele naturii sunt, de obicei, însoțite de transformarea unui tip de energie în alta.

Energia poate fi transmisă de la un corp la altul. De exemplu, atunci când împușcați dintr-un arc, energia potențială a întinderii conicei intră în energia cinetică a brațului zburător.

Dacă aveți nevoie de o unitate de măsurare a energiei pentru a aduce un singur sistem, veți folosi transferul nostru de energie - un convertor online. Și mai jos puteți citi ce putere este măsurată.


Puterea este o valoare fizică egală cu raportul dintre lucrările efectuate pentru o anumită perioadă de timp, până în această perioadă de timp.

Care este puterea de măsurare?

Unitățile de măsurare a energiei care sunt cunoscute fiecărui elevilor sunt acceptați în comunitatea internațională - wați. Numit astfel în onoarea omului de știință J. Watt. Indicat latin w sau w.

1 WATT - o unitate de măsurare a puterii la care apare o a doua operație de joule într-o secundă. Watt este egal cu puterea curentului, a căror rezistență este 1 ampere, iar tensiunea este de 1 vol. Tehnica, de regulă, aplicați megawați și kilowați. 1 kilowatt este de 1000 watt.
Puterea este măsurată și în ERG pe secundă. 1 ERG pe secundă. Egală cu 10 în minus a șaptea grad Watt. În consecință, 1 watt este 10 în al șaptelea grad de erg / s.

Și o altă unitate de măsurare a puterii este considerată un incident "Putem". A fost introdusă în cifra de afaceri în secolul al XVIII-lea și continuă să fie aplicată în industria automobilelor. Este adevarat:

  • L.S. (in rusa),
  • HP (în engleză).
  • PS (în limba germană),
  • CV (Franceză).

La traducerea puterii, amintiți-vă că există o confuzie inimaginabilă în Runet cu plicul de cai putere în Watta. În Rusia, țările CSI și alte state 1 HP este egal cu 735, 5 wați. În Anglia și America 1 HP este egal cu 745, 7 wați.

Buna! Pentru a calcula cantitatea fizică, numită putere, utilizați formula în care cantitatea fizică - munca este împărțită pentru o perioadă pentru care a fost produsă această lucrare.

Arată așa:

P, w, n \u003d a / t, (w \u003d j / s).

În funcție de manualele și de secțiunile fizicii, puterea din formula poate fi notată cu literele P, W sau N.

Cele mai multe ori puterea este aplicată, în astfel de secțiuni de fizică și știință, ca mecanică, electrodinamică și inginerie electrică. În fiecare caz, puterea are o formulă proprie pentru calcularea. Pentru AC și DC, este, de asemenea, diferit. Wattmetrele sunt folosite pentru a măsura puterea.

Acum știți că puterea este măsurată în wați. În limba engleză Watt - Watt, desemnare internațională - W, abrevierea rusă - W. Este important să vă amintiți, deoarece în toate aparatele de uz casnic există un astfel de parametru.

Puterea este o valoare scalară, nu este un vector, spre deosebire de rezistența care poate avea direcția. În mecanică, viziunea generală a formulei de putere poate fi scrisă ca:

P \u003d f * s / t, unde f \u003d a * s,

Din formulele pot fi văzute, pe măsură ce noi, în loc să înlocuim puterea f înmulțit cu calea s. Ca rezultat, puterea în mecanică poate fi înregistrată, deoarece forța sa înmulțit cu viteza. De exemplu, o mașină având o anumită putere este forțată să reducă viteza la conducerea muntelui, deoarece necesită o forță mai mare.

Puterea medie a unei persoane este acceptată pentru 70-80 W. Puterea autoturismelor, a avioanelor, a navelor, a rachetelor și a instalațiilor industriale este adesea măsurată în cai putere. Cai putere folosită cu mult înainte de introducerea Watt. O cai putere este de 745,7W. Și în Rusia se face ca l. din. egal cu 735,5 W.

Dacă vă întrebați brusc în 20 de ani într-un interviu între trecători despre putere și vă amintiți că puterea este raportul dintre munca A, perfectă pe unitate de timp t. Dacă puteți spune așa, surprindeți plăcut mulțimea. La urma urmei, în această definiție, principalul lucru este să ne amintim că divizorul lucrează aici a, dar un timp egal. Ca rezultat, având un loc de muncă și timp și împărțirea primului la al doilea, vom obține o putere mult așteptată.

Atunci când alegeți în magazine, este important să acordați atenție puterii dispozitivului. Cu cât este mai puternic decât cea a fierului, cu atât va primi mai repede apă. Puterea aparatului de aer condiționat determină ce dimensiune a spațiului se poate răci fără o încărcătură extremă pe motor. Cu cât este mai mare puterea aparatului electric, cu cât consumă mai curentă, cu atât mai multă energie electrică va cheltui, cu atât este mai mare taxa pentru electricitate.

În cazul general, energia electrică este determinată prin formula:

unde eu sunt puterea curentă, u-tensiune

Uneori chiar se măsoară într-un volt-ampere, înregistrând ca în * a. În volt-amperi, măsurați puterea completă și pentru a calcula puterea activă, trebuie să multiplicați eficiența eficienței instrumentului, atunci obținem o putere activă în wați.

Adesea, astfel de dispozitive, cum ar fi aerul condiționat, frigiderul, lucrările de fier ciclic, incluzând și deconectarea de la termostat și puterea lor medie pentru timpul total de lucru pot fi mici.

În lanțurile de curent alternativ, în plus față de conceptul de putere instantanee, care coincide cu mass-media, există o putere activă, reactivă și completă. Puterea completă este egală cu cantitatea de putere activă și reactivă.

Dispozitivele electronice sunt utilizate pentru a măsura puterea - watmetrele. Unitatea de măsurare a WATT a primit numele său în onoarea inventatorului unei mașini de abur îmbunătățite, care a făcut o revoluție între atitudinile energetice ale acelei perioade. Datorită acestei invenții, dezvoltarea societății industriale accelerată, trenuri, aburi, instalații care utilizează motorul cu abur pentru mișcarea și producerea produselor.

Cu toții ne confruntăm de mai multe ori cu conceptul de putere. De exemplu, diferite mașini sunt caracterizate de o putere diferită a motorului. De asemenea, aparatele electrice pot avea o putere diferită, chiar dacă au aceeași destinație.

Puterea este o valoare fizică care caracterizează viteza de lucru.

Respectiv, puterea mecanică este o valoare fizică care caracterizează viteza lucrărilor mecanice:

Aceasta este. Puterea este o lucrare pe unitate de timp.

Puterea în sistemul SI este măsurată în wați: [ N.] \u003d [W].

1 W este un loc de muncă în 1 J, perfect pentru 1 s.

Există și alte unități de măsurare a energiei, cum ar fi cai putere:

Este în cai putere că puterea motorului auto este măsurată cel mai adesea.

Să ne întoarcem la formula pentru putere: formula pentru care se calculează lucrarea, știm: Prin urmare, putem converti expresia pentru putere:

Apoi, în formula, avem o relație a modulului de mișcare până la intervalul de timp. Acesta este modul în care știți viteza:

Doar rețineți că în formula rezultată folosim modulul de viteză, deoarece în momentul în care am împărțit că nu se mișcă, ci modulul său. Asa de, puterea este egală cu produsul modulului de forță, modulul de viteză și cosinul unghiului între direcțiile lor.

Este destul de logic: Să spunem că puterea pistonului poate fi mărită prin creșterea puterii sale. Aplicând o mare rezistență, va face mai multă muncă pentru același timp, adică va crește puterea. Dar chiar dacă părăsiți puterea constantă și faceți ca pistonul să se deplaseze mai repede, va crește, fără îndoială, lucrarea efectuată pe unitate de timp. În consecință, puterea va crește.

Exemple de rezolvare a problemelor.

Sarcina 1.Puterea motocicletei este egală cu 80 CP Trecerea de-a lungul site-ului orizontal, motociclistul dezvoltă viteza de 150 km / h. În același timp, motorul rulează 75% din puterea sa maximă. Determină forța de frecare care acționează pe o motocicletă.


Sarcina 2.Fighterul, sub acțiunea de împingere constantă, îndreptată spre un unghi de 45 ° față de orizont, accelerează de la 150 m / s la 570 m / s. În același timp, viteza verticală și orizontală a luptătorului crește la aceeași valoare la fiecare moment de timp. Masa luptătorului este de 20 de tone. Dacă lupanul accelerează timp de un minut, atunci care este puterea motorului său?



Puterea instantanee este un produs al tensiunii instantanee și valorile curente pe orice secțiune a circuitului electric.

DC Power.

Deoarece valorile rezistenței curente și de tensiune sunt constante și sunt egale cu valorile instantanee în orice moment, puterea poate fi calculată prin formula:

P \u003d i ⋅ u (\\ displaystyle p \u003d i \\ cdot u) .

Pentru un lanț liniar pasiv, în care se observă legea OHM, puteți scrie:

P \u003d i 2 ⋅ r \u003d u 2 r (\\ displaystyle p \u003d i ^ (2) \\ cdot r \u003d (\\ frac (U ^ (2)) (R)))Unde R (\\ displaystyle r) - rezistență electrică .

Dacă lanțul conține o sursă EDC, atunci puterea electrică absorbită pe ea sau absorbită pe ea este egală cu:

P \u003d i ⋅ E (\\ displaystyle p \u003d i \\ cdot (\\ Mathcal (E)))Unde E (\\ DisplayStyle (\\ Mathcal (E))) - FED.

Dacă curentul din interiorul EDC este echivalent cu gradientul potențial (care curge în interiorul EDC de la plus la minus), atunci alimentarea este absorbită de sursa EDC din rețea (de exemplu, atunci când motorul electric sau încărcarea bateriei), dacă Co-direcționate (curge în interiorul EDC de la un minus la plus), atunci sursa este dată în rețea (să spunem, când operează o baterie galvanică sau un generator). Când luați în considerare rezistența internă a sursei EDS alocată pe ea P \u003d i 2 ⋅ r (\\ displaystyle p \u003d i ^ (2) \\ cdot r) Adăugat la absorbția sau dedusă din partea dată.

AC Power.

În lanțurile de curent alternativ, formula pentru puterea DC poate fi aplicată numai pentru a calcula puterea instantanee, ceea ce este mult schimbat în timp și pentru majoritatea calculelor practice simple nu este prea utilă direct. Calculul direct al valorii medii de putere necesită integrarea timpului. Pentru a calcula puterea în lanțuri, în cazul în care tensiunea și schimbarea curentă periodic, puterea medie poate fi calculată, integrarea puterii instantanee în timpul perioadei. În practică, cea mai mare valoare este calculul puterii în lanțurile de tensiune sinusoidală variabilă și curentul.

Pentru a asocia conceptele de capacitate completă, activă, reactivă și a factorului de putere, este convenabil să se refere la teoria numerelor complexe. Se poate presupune că puterea din circuitul AC este exprimată într-un număr complex, astfel încât puterea activă este partea sa reală, partea reactivă - partea imaginară, modulul complet al puterii și unghiul (deplasarea fazei) - argument. Pentru un astfel de model, toate relațiile descărcate mai jos sunt valabile.

Putere activă

Unitate de măsurare în SI - Watt.

Media pentru perioada T (\\ displaystyle t) Valoarea puterii instantanee se numește o putere electrică activă sau o putere electrică: P \u003d 1 t ∫ 0 t p (t) d t (\\ displaystyle p \u003d (\\ frac (1) (t)) \\ int _ limite _ (0) ^ (t) p (t) dt). În lanțuri cu curent sinusoidal monusoidal monusoidal P \u003d u ⋅ i ⋅ cos \u2061 φ (\\ displaystyle p \u003d u \\ cdot i \\ cdot \\ cos \\ varfi)Unde U (\\ displaystyle u) și I (\\ displaystyle i) - tensiunea radantă și valorile curente, φ (\\ displaystyle \\ varfi) - unghiul de schimbare a fazei între ele. Pentru lanțurile curentului non-conjuncțional, energia electrică este egală cu suma puterii medii corespunzătoare a armonicii individuale. Puterea activă caracterizează rata de conversie ireversibilă a energiei electrice în alte tipuri de energie (termică și electromagnetică). Puterea activă poate fi, de asemenea, exprimată în rezistență la rezistență, tensiune și componentă activă a rezistenței la lanț R (\\ displaystyle r) sau conductivitatea sa G (\\ displaystyle g) Conform formulei P \u003d i 2 ⋅ r \u003d u 2 ⋅ g (\\ displaystyle p \u003d i ^ (2) \\ cdot r \u003d u ^ (2) \\ cdot g). În orice circuit electric atât cu curentul sinusoidal cât și ne-sinusoidal, puterea activă a întregului circuit este egală cu suma capacităților active ale părților individuale ale lanțului, pentru circuitele trifazate, energia electrică este definită ca sumă a capacităților fazelor individuale. Cu capacitate maximă S (\\ displaystyle s) Relație asociată activă P \u003d s ⋅ cos \u2061 φ (\\ displaystyle p \u003d s \\ cdot \\ cos \\ varfi).

.

Variază ca fiind o putere reactivă a unui lanț cu un curent alternativ sinusoidal la valori active ale tensiunii de 1 V și curentul 1 A, în cazul în care viteza de fază dintre curent și tensiune π 2 (\\ displaystyle (\\ frac (\\ pi) (2))) .

Puterea reactivă - o valoare care caracterizează încărcăturile create în dispozitivele electrice prin oscilațiile energiei câmpului electromagnetic în circuitul de curent alternativ sinusoidal este egal cu produsul valorilor de tensiune RMS U (\\ displaystyle u) și curent I (\\ displaystyle i)Multiplificat de unghiul sinusoidal al fazelor de schimbare φ (\\ displaystyle \\ varfi) Între ele: Q \u003d u ⋅ i ⋅ păcat \u2061 φ (\\ displaystyle q \u003d u \\ cdot i \\ cdot \\ SIN \\ VARPHI) (Dacă curentul este întârziat în spatele tensiunii, schimbarea de fază este considerată pozitivă dacă este negativă). Puterea reactivă este asociată cu capacitate maximă S (\\ displaystyle s) și puterea activă P (\\ displaystyle p) Prin raport: | Q | \u003d S 2 - P 2 (\\ DisplayStyle | q | \u003d (\\ sqrt (s ^ (2) -p ^ (2)))).

Semnificația fizică a puterii reactive este energia pompată din sursă la elementele reactive ale receptorului (inductanță, condensatori, înfășurarea motorului) și apoi revenind la sursa din sursă în timpul unei oscilații, denumită în această perioadă.

Trebuie remarcat faptul că valoarea valorilor φ (\\ displaystyle \\ varfi) De la 0 la plus 90 ° este o valoare pozitivă. Valoare SIN \u2061 φ (\\ DisplayStyle \\ Sin \\ varfi) Pentru valori φ (\\ displaystyle \\ varfi) De la 0 la -90 ° este o valoare negativă. În conformitate cu formula Q \u003d u i păcat \u2061 φ (\\ displaystyle q \u003d ui \\ păcat \\ varfi), Puterea reactivă poate fi ca o valoare pozitivă (dacă sarcina are un caracter activ-inductiv) și negativ (dacă sarcina are un caracter activ-capacitiv). Această circumstanță subliniază faptul că puterea reactivă nu participă la funcționarea curentului electric. Atunci când dispozitivul are o putere reactivă pozitivă, este obișnuită să spunem că o consumă și când este negativă - produce, dar este o convențională netă datorită faptului că cea mai mare parte a consumului de energie (de exemplu, motoarele asincrone), Ca și o sarcină pur activă, conectată prin transformator, sunt active inductive.

Generatoarele sincrone instalate la stațiile electrice pot produce și consuma o putere reactivă în funcție de magnitudinea curentului de excitație care curge în lichidarea rotorului generatorului. Datorită acestei caracteristici a mașinilor electrice sincrone, nivelul de tensiune de rețea specificat este ajustat. Pentru a elimina supraîncărcările și pentru creșterea factorului de putere al instalațiilor electrice, se face compensarea puterii reactive.

Utilizarea traductoarelor de măsurare electrice moderne pe echipamentul de microprocesor vă permite să produceți o estimare mai precisă a valorii energiei returnate de la sarcină inductivă și capacitivă în sursa de tensiune alternativă.

Toata puterea

Unitate de măsurare în SI - Watt. În plus, se utilizează o unitate suplimentară de sistem volt-ampere (Desemnarea rusă: B · A.; Internaţional: V · A.). În Federația Rusă, această unitate are dreptul să utilizeze ca unitate incidentă fără limitare a perioadei cu domeniul de utilizare al "ingineriei electrice".

Puterea completă - valoarea egală cu produsul valorilor curente ale curentului electric periodic I (\\ displaystyle i) În lanțuri și tensiuni U (\\ displaystyle u) Pe clemele ei: S \u003d u ⋅ i (\\ displaystyle s \u003d u \\ cdot i); asociate cu capacitatea activă și reactivă prin raport: S \u003d P 2 + Q2, (\\ SQRTStil S \u003d (\\ SQRT (P ^ (2) + Q ^ (2))),) Unde P (\\ displaystyle p) - putere activă, Q (\\ displaystyle q) - Putere reactivă (cu sarcină inductivă Q\u003e 0 (\\ displaystyle q\u003e 0)și când este capacitiv Q.< 0 {\displaystyle Q<0} ).

Relația vectorială dintre puterea completă, activă și reactivă este exprimată prin formula: S ⟶ \u003d p ⟶ + q ⟶. (\\ DisplayStyle (\\ Stackrel) \u003d (\\ Stackrel (\\ DeandRaw) (P)) + (\\ Stackrel (\\ DeandRaw) (Q)).)

Puterea completă are o valoare practică ca o valoare care descrie sarcinile impuse efectiv de către consumator la elementele rețelei de alimentare (firele, pot fi scrise într-o formă cuprinzătoare:

S ˙ \u003d u ˙ i ˙ * \u003d i 2 z \u003d u 2 z *, (\\ displaystyle (\\ dot (S)) \u003d (\\ dot (u)) ^ (*) \u003d i ^ (2) \\ matethbb (z) \u003d (\\ frac (U ^ (2)) (\\ MATHBB (Z) ^ (*))),) Unde U ˙ (\\ displaystyle (\\ dot (u))) - tensiune complexă, I ˙ (\\ displaystyle (\\ dot (i))) - curent complex, Z (\\ displaystyle \\ matethbb (z)) - Impedanță, * - un operator complex de asociere.

Modul de alimentare complex | S ˙ | (\\ Displaystyle \\ stânga | (\\ dot (s)) \\ dreapta |) egală cu puterea completă S (\\ displaystyle s). Partea actuală R E (S ˙) (\\ DisplayStyle \\ Mathrm (RE) ((\\ dot (S)))) egală cu puterea activă P (\\ displaystyle p)și imaginar I m (s ˙) (\\ displaystyle \\ mathrm (IM) ((\\ dot (punctele)))) Tabelul indică valorile de putere ale unor consumatori curenți electrici:

Aparat electric Power, W.
Lantern Light Bulb. 1
Router de rețea, hub 10…20
Unitatea de sistem PC. 100…1700
Serverul unității de sistem. 200…1500
Monitor pentru PC CRT 15…200
Monitor pentru LCD PC 2…40
Lumină de uz casnic luminescent. 5…30
Lampă de incandescență de uz casnic. 25…150
Frigider gospodărie 15…700
Fluxuri electrice 100… 3000
Fier de calcat. 300…2 000
Mașină de spălat 350…2 000
Țiglă electrică 1 000…2 000
Aparate de sudare gospodărie 1 000…5 500
Lift motor scăzut 3 000…15 000
Motor de tramvai 45 000…50 000
Electrozoza motorului 650 000
Motorul unei mașini de ridicare a arborelui 1 000 000…5 000 000