Precis Об электроэнергии и мощности
Мы используем электрическую энергию для питания различных электрических устройств в нашей повседневной жизни. Количество энергии, переданной в электрической цепи за определенный период времени, называется электрической мощностью. Энергия определяется как способность выполнять любую задачу. Работа совершается, когда сила перемещает тело из одной точки в другую. Каждый день мы используем энергию, которая приходит в различных формах. Электрическая энергия — это еще один тип энергии, которую заряженная частица может накапливать в электрическом поле. Области, окружающие заряженную частицу, известны как электрические поля. Иными словами, заряженные частицы образуют электрические поля, которые воздействуют на другие заряженные частицы внутри поля.
Электрическая энергия определяется как работа, совершаемая источником электроэнергии для поддержания скорости потока заряда в электрической цепи.
Движение электрического заряда производит электрическую энергию.
Кинетическая энергия — это перемещение зарядов из одного места в другое. Способность переносить больше электрической энергии растет по мере увеличения скорости передачи электрического заряда.
Согласно закону преобразования, «Энергия не может быть преобразована или уничтожена, но может быть преобразована из одной формы в другую. Таким же образом электрическая энергия переходит из одной формы в другую.
Например, когда вы включаете лампочку, электрическая энергия преобразуется в свет и тепло. Электрическая энергия может быть использована для питания и работы широкого спектра электрических устройств.
Электрическая энергия может обозначаться как «Вт» или «Э».
Функционирование электрической энергии
Для работы электричества необходимы электроны и протоны. Электроны в медной проволоке могут свободно двигаться; следовательно, это основной принцип. На каждом электроне имеется отрицательный заряд. Он движется благодаря силам притяжения между электронами и положительными электрическими зарядами (такими как протоны и положительно заряженные ионы) и силам отталкивания между электронами и отрицательными зарядами (такими как другие электроны и отрицательно заряженные ионы).
Другими словами, электрическое поле, окружающее заряженную частицу (в данном случае электрон), оказывает притягивающее или отталкивающее действие на другие заряженные частицы, заставляя их двигаться и, следовательно, выполнять работу. Электроны, протоны, атомные ядра, положительно заряженные ионы и анионы (отрицательно заряженные ионы) представляют собой заряженные частицы, способные производить электрическую энергию.
Формула электрической энергии
Рассмотрим базовую схему с источником питания (батареей), сопротивлением и проводником для завершения протекания тока.
Предположим, что «V» — это разность потенциалов, существующая в цепи, «I» — это ток, протекающий через нее, «Q» — заряд, а «R» — сопротивление.
Тогда работа электрического заряда будет равна
Вт = V*Q
Мы знаем, что
I = Q/t
Это можно записать как
Q = I t
‘I’ течет через проводник в течение ‘t’ секунд, полная работа, выполненная зарядом ‘Q’, равна
Вт = V*I*t
.
Следовательно, формула электрической энергии может быть представлена следующим образом:
E = V*I*t джоули
Основные единицы электрической энергии
Единицы СИ электрической энергии даны в джоулях или ватт-сек. Кроме того, электрическая энергия измеряется в других единицах, таких как эрги и калории.
Электрическая энергия (т.е. электричество) в основном измеряется в электрон-ваттах, киловатт-часах (кВтч) и мегаватт-часах (МВтч).
Поскольку V = IR
E= I2R*t или I = V/R
Таким образом, E = V2t/R
Определение электрической мощности
Электрическая мощность — это скорость, с которой выполняется работа в электрической цепи. Работа генерирует энергию, как мы уже обсуждали. В результате электрическая мощность может быть определена как скорость потребления электрической энергии в цепи в единицу времени.
Электрическая мощность может быть обозначена буквой «P».
Теперь мы знаем, что выполненная работа определяется как
Вт = VQ
Электрическая мощность определяется как количество электрической работы, выполняемой в единицу времени. В результате мы можем записать в производной форме как,
Мощность = dQ/dt
As, ток (I) = dQ/dT
Формула электрической мощности: единицы электрической мощности даны как Ватт (Вт) или Джоуль/Сек (Дж/с).
Иногда электрическая мощность измеряется в эргах в секунду.
Вольты используются для измерения напряжения, тогда как ампер измеряет силу тока.
Ватт является единицей мощности в результате. Однако, поскольку ватт представляет собой небольшое число, более высокие значения выражаются в киловатт-часах.
Следовательно, P = V*I
И V = I*R
Таким образом, P = I2R или I = V/R
Следовательно, P = V2t/R
Заключение
В результате этого объяснения мы можем заключить, что ток, протекающий через электрическую цепь, связан с электрической энергией и мощностью.
Электрическая энергия проявляется как тепло и мощность, измеряемая в единицах времени потребления. Единицы электрической энергии даны в джоулях, а электрическая энергия дана в ваттах. E обозначает электрическую энергию, а P обозначает электрическую мощность. Значение энергии рассчитывается как произведение мощности и времени. С другой стороны, мощность — это произведение разности потенциалов между концами двух проводников и тока, протекающего по ним.
Электроэнергия
Что такое электроэнергия? Какова формула электрической мощности? Что такое ватты, вольты и амперы? Эта статья представляет и иллюстрирует эти электрические основы и, в частности, формулу мощности. Поскольку это не учебник, формула не доказана и не выведена. Формула мощности просто введена и используется для демонстрации некоторых важных принципов, необходимых для понимания и поиска неисправностей в электрических или электронных устройствах.
Если вы считаете себя неграмотным в области электротехники, то вам рекомендуется прочитать это, чтобы вы были достаточно знакомы, чтобы вернуться и использовать это в качестве справочного материала в будущем.
Те из вас, у кого возникают мыслительные блоки, когда вы видите что-либо техническое или видите формулы, таблицы и графики, будьте уверены, что их здесь не слишком много, используется только минимум, необходимый для иллюстрации фундаментальных принципов электрической энергии.
Начнем с вопроса: Какой из этих автомобилей мощнее?
Конечно, трактор обладает большой силой толкания, тяги или рычания, поэтому его можно считать мощным, но он не может двигаться очень быстро. Гоночный автомобиль, напротив, едет чрезвычайно быстро и соответственно называется мощным, но он не может тянуть тяжелые грузы. Спорткар не может тянуть так же сильно, как трактор, и не может ехать так же быстро, как гоночный автомобиль, но, тем не менее, он очень мощный.
Итак, все сводится к нашему определению силы. Мы могли бы просто сказать, что мощность транспортного средства — это комбинация его способности толкать (или тянуть) и его скорости. То есть, если бы у нас была цифра толкающей (или тянущей) силы определенного транспортного средства (назовем это «хрюканьем»), и мы знали бы его скорость, то мы могли бы вывести формулу:
Мощность транспортного средства = Grunt x Speed
Если для получения «электрической» мощности сделаны следующие замены:
Grunt = Current Speed = Voltage
, то формула для электрической мощности выглядит следующим образом:
Электрическая мощность = Ток x Напряжение
Эта простая формула является одной из самых важных, которые вам нужно знать при работе с электричеством.
Знание общих символов и единиц измерения для этих характеристик полезно, и это может создать впечатление, что вы действительно знаете свое дело.
| Наименование | Символ | Единицы измерения |
|---|---|---|
| Power | P | watts (W) |
| Current | I | amperes or amps (A) |
| Voltage | V | volts (V) |
* В учебниках часто используется буква «Е» в качестве обозначения напряжения. Технически это правильно, поскольку правильное название напряжения — электродвижущая сила или ЭДС, которую символизирует буква «Е». Однако для простоты понимания будет использоваться буква «V», которую легче связать с общим пониманием напряжения 9.0173
То есть формула может быть записана как:
P = I x V
Это означает, что для прибора (например, светильника), который потребляет 1,5 ампера при 12 вольтах, мощность, потребляемая светом, равна рассчитывается по этой формуле, следовательно:
Мощность света = 1,5 ампер x 12 вольт = 18 Вт
Если вы знаете, что мощность (мощность) 12-вольтового светильника составляет 18 Вт, то, очевидно, формулу можно изменить для расчета ток, потребляемый светом.
То есть:
Ток = мощность, деленная на напряжение
или
I =
P / ВЧто все это значит?
Хорошо, пока достаточно теории. Что все это означает на практике? Попробуйте выполнить следующие примеры:
Пример 1: У вас есть лампочка мощностью 60 Вт и напряжением 240 вольт. Сколько тока он потребляет?
I = P / V , следовательно, ток = 60 / 240 = 1 / 4 ампер.
Пример 2: У вас есть еще одна лампочка на 60 Вт, но она от вашего автомобиля, поэтому она рассчитана на 12 вольт. Какой ток потребляет этот?
I = P / В , следовательно, ток = 60 / 12 = 5 ампер.
Это не означает, что один светильник мощнее другого, так как оба потребляют 60 Вт электроэнергии. Однако он показывает взаимосвязь между напряжением, током и электрической мощностью. То есть при заданной мощности (скажем 60 ватт) при низком напряжении (12 вольт) ток должен быть высокий (5 ампер), а при высоком напряжении (240 вольт) ток будет низкий ( ¼ ампера).
Немного похоже на нашу иллюстрацию трактора и гоночного автомобиля: если у вас нет скорости (напряжения), вам понадобится ворчание (ток), чтобы подняться на холм (например, трактор). Точно так же, если у вас нет ворчания (тока), вам понадобится скорость (напряжение), чтобы подняться на тот же холм (например, на быстрой машине). Обратите внимание, что, подобно трактору или автомобилю, не используйте лампочку, предназначенную для одной работы, чтобы попытаться выполнить другую работу. Другими словами, не подключайте 12-вольтовую лампочку к 240-вольтовой.
Практические советы
1) Прибор потребляет ровно столько электроэнергии, сколько ему требуется, вы не можете подать больше электроэнергии, чем ему нужно.
Пример: Если свет рассчитан на 60 Вт, а у вас есть генератор на 1000 Вт, то это нормально, но свет будет потреблять только свои 60 Вт.
2) Прибор потребляет столько тока, сколько ему требуется, вы не можете заставить его потреблять больше ампер, чем ему нужно.
Пример: если электронное устройство рассчитано на 6 вольт, 0,3 ампера, а источник питания (выпрямитель батареи или блок питания) рассчитан на 6 вольт, 0,5 ампера, то это тоже нормально, но устройство будет работать только потреблять требуемые 0,3 ампера.
3) Прибор обычно работает при напряжении немного выше или ниже номинального. Обычно вы должны стараться подавать правильное напряжение на все приборы.
4) Если мощность прибора составляет 1500 Вт, для правильной работы ему требуется 1500 Вт (при указанном напряжении) электроэнергии.
Пример: Если у вас есть электрическая дрель мощностью 1500 Вт, и вы пытаетесь запустить ее от генератора мощностью 1000 Вт, она не будет работать должным образом и может даже повредить дрель и/или генератор.
5) Номинальная мощность электроприбора относится либо к мощности, которую он выдает, либо к мощности, которую он потребляет. мощность, при указанном напряжении (например, 220 вольт).
Пример 2: Лампа мощностью 60 Вт означает, что для нормальной работы требуется 60 Вт электроэнергии.
Пример 3: Инвертор мощностью 300 Вт (скажем, 12 В в 110 В) показывает, что он выдает 300 Вт электроэнергии при 110 В, что означает, что он будет потреблять больше, чем 300 Вт (из-за потерь эффективности) от 12 В. батарея (Примечание: 300 Вт при 12 В составляет 25 ампер!)
6) Номинальная мощность фонаря указывает на потребляемую электрическую мощность, а не на количество излучаемого света. 20-ваттная люминесцентная лампа может дать больше света, чем 45-ваттная лампочка, потому что люминесцентная лампа более эффективно преобразует электрическую мощность в мощность освещения, чем лампочка.
7) Трансформаторы и двигатели часто измеряются в ВА (вольт-ампер) или кВА (киловольт-ампер, т. е. 1000 вольт-ампер). Для большинства целей этот показатель можно приравнять к электрической мощности в ваттах, хотя в строгом техническом смысле существуют различия (из-за того, что ток не совпадает по фазе с напряжением в индуктивной цепи).
8) Потребляемая электроприбором электрическая мощность измеряется в ваттах или ВА. Обычно это написано под или на задней панели прибора. Чтобы рассчитать ток, потребляемый прибором, разделите значение мощности в ваттах на напряжение.
Если у вас нет под рукой калькулятора, можно использовать приблизительные цифры. Для простоты расчета попробуйте использовать следующие цифры:
Для 240 вольт используйте 250 вольт, т.е. 1000/250 = 4 ампера
Для 220 вольт используйте 200 вольт, т.е. 1000/200 = 5 ампер
Для 110 вольт используйте 100 вольт, т.е. 1000/100 = 10 ампер
Упражнение. Осмотрите 10 различных электроприборов в вашем доме или офисе и определите, какой ток потребляет каждый из них. Используйте следующую таблицу или аналогичную ей.
9) Чтобы узнать, сколько ампер вы потребляете, просто сложите вместе ампер каждого используемого вами прибора.
Пример: Ваш утюг потребляет 4 ампера, ваш комнатный обогреватель потребляет 10 ампер, вместе они потребляют 14 ампер.
