Мощность — это… Что такое Мощность?
Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Различают среднюю мощность за промежуток времени
и мгновенную мощность в данный момент времени:
Интеграл от мгновенной мощности за промежуток времени равен полной переданной энергии за это время:
Единицы измерения
В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.
Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.
| Единицы | Вт | кВт | МВт | кгс·м/с | эрг/с | л. с.(мет.) | л. с.(анг.) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ватт | 1 | 10−3 | 10−6 | 0,102 | 107 | 1,36·10−3 | 1,34·10−3 |
| 1 киловатт | 103 | 1 | 10−3 | 102 | 1010 | 1,36 | 1,34 |
| 1 мегаватт | 106 | 103 | 1 | 102·103 | 1013 | 1,36·103 | 1,34·103 |
| 1 килограмм-сила-метр в секунду | 9,81 | 9,81·10−3 | 9,81·10−6 | 1 | 9,81·107 | 1,33·10−2 | 1,31·10 |
| 1 эрг в секунду | 10−7 | 10−10 | 10−13 | 1,02·10−8 | 1 | 1,36·10−10 | 1,34·10−10 |
| 1 лошадиная сила (метрическая) | 735,5 | 735,5·10−3 | 735,5·10−6 | 75 | 7,355·109 | 1 | 0,9863 |
| 1 лошадиная сила (английская) | 745,7 | 745,7·10−3 | 745,7·10−6 | 76,04 | 7,457·109 | 1,014 | 1 |
Мощность в механике
Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
где F — сила, v — скорость, — угол между вектором скорости и силы.
Частный случай мощности при вращательном движении:
M — момент силы, — угловая скорость, — число пи, n — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин.).
Электрическая мощность
Электри́ческая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной, реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно, и полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз.
Приборы для измерения мощности
См. также
Ссылки
Мощность (физика) — Традиция
Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Эффективная мощность, мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно). Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э. м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т. п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя.
| \(P = \frac{\Delta A}{\Delta t} \,\!\) — средняя мощность |
| \(P = \frac{dA}{dt} \,\!\) — мгновенная мощность |
Так как работа является мерой изменения энергии, мощность можно определить также как скорость изменения энергии системы.
Единицы измерения[править]
В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.
Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.
| Единицы | Вт | кВт | МВт | кгс·м/с | эрг/с | л. с. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ватт | 1 | 10-3 | 10-6 | 0,102 | 107 | 1,36·10-3 |
| 1 киловатт | 103 | 1 | 10-3 | 102 | 1010 | 1,36 |
| 1 мегаватт | 106 | 103 | 1 | 102·103 | 1013 | 1,36·103 |
| 1 килограмм-сила-метр в секунду | 9,81 | 9,81·10-3 | 9,81·10-6 | 1 | 9,81·107 | 1,33·10-2 |
| 1 эрг в секунду | 10-7 | 10-10 | 10-13 | 1,02·10-8 | 1 | 1,36·10-10 |
| 1 лошадиная сила[2] | 735,5 | 735,5·10-3 | 735,5·10-6 | 7,355·109 | 1 |
Мощность в механике[править]
Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
| \(P = \mathbf F \cdot \mathbf v = F \cdot v \cdot \cos\alpha \) |
F — сила, v — скорость, \(\alpha \) — угол между вектором скорости и силы.
Электрическая мощность[править]
Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
S=P+jQ
S — Полная мощность, ВА
P — Активная мощность, Вт
Q — Реактивная мощность, ВАр
Приборы для измерения мощности[править]
- ↑ Большая Советская энциклопедия
- ↑ «метрическая лошадиная сила»
определение, формула расчета, единица измерения. — КиберПедия
Мощность — физическая величина, измеряемая отношением работы к промежутку времени, в течение которого она произведена.
Другими словами, мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени (в СИ — за 1 с). Мощность определяется формулой:
.
где N — мощность, А — работа, совершенная за время М. Подставив в формулу
, получим:
Мощность равна произведению модулей векторов силы и скорости на косинус угла между этими векторами.
Мощность в системе СИ измеряется в ваттах (Вт). Один ватт (1 Вт) — это такая мощность, при которой за 1 с совершается работа 1 Дж: 1 Вт = 1 Дж/с.
Эта единица названа в часть английского изобретателя Дж. Ватта (Уатта), построившего первую паровую машину. Сам Дж. Ватт (1736-1819) пользовался другой единицей мощности — лошадиной силой (л. с), которую он ввел для того, чтобы можно было сравнивать работоспособности паровой машины и лошади: 1 л. с. = 735,5 Вт.
В технике часто применяются более крупные единицы мощности — киловатт и мегаватт: 1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт = 1000000 Вт.
Основные положения молекулярно-кинетической энергии и их опытные обоснования.
· Все тела состоят из частиц – атомов, молекул, ионов.
· Все частицы находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении.
· Между частицами любого тела существуют силы взаимодействия – притяжения и отталкивания.
Таким образом, в молекулярно-кинетической теории объектом исследования является система, состоящая из большого количества частиц
Для объяснения и предсказания явлений важно знатьосновные характеристики молекул:
Размеры
Оценка размера молекулы может быть сделана как размер кубика a в котором содержится одна молекула, исходя из плотности твердых или жидких веществ и массы одной молекулы:
Масса молекулОтношение массы вещества m к числу молекул N в данном веществе: 
Относительная молекулярная массаОтношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода:
Количество вещества
Количество вещества равно отношению числа частиц N в теле (атомов – в атомарном веществе, молекул – в молекулярном) к числу молекул в одном моле веществаNА:
Постоянная Авогадро
Количество молекул, содержащихся в 1 моль вещества.
Молярная масса
Молярной массой вещества называют массу вещества, взятого в количестве 1 моля.
В Международной системе единиц молярная масса вещества выражается в кг/моль.
Взаимодействие (количественно на основе опытов)
Для взаимодействия молекул характерно одновременно и притяжение, и отталкивание: на расстояниях r<r0доминирует отталкивание, на расстоянииr>r0 – притяжение, причем оно быстро убывает. На расстоянииr0 система двух молекул обладает минимумом потенциальной энергии (сила взаимодействия равна нулю) – это состояние устойчивого равновесия
Молекулярно-кинетическая теория дает возможность понять, почему вещество может находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях. С точки зрения МКТ агрегатные состояния различаются по значению среднего расстояния между молекулами и характеру движения молекул друг относительно друга.
Основные положения молекулярно-кинетической теории неоднократно подтверждались различными физическими экспериментами. Например, исследованием:
Диффу́зия — процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. В некоторых ситуациях одно из веществ уже имеет выравненную концентрацию и говорят о диффузии одного вещества в другом. При этом перенос вещества происходит из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией (вдоль вектора градиента концентрации).
Полезная мощность: определение в физике
Мощностью в физике называется скорость выполнения работы: сколько затрачивается энергии (или выполняется работы) в единицу времени.
$P = \frac{F \cdot S}{t} \implies P = F \cdot v_{ср}$, где:
- $F$ — действующая сила,
- $S$ — пройденное расстояние,
- $t$ — затраченное время,
- $v_{ср}$ — средняя скорость.
Средняя мощность при вращении вычисляется аналогично:
$P = \frac{F \cdot r \cdot \varphi}{t} = \frac{M \cdot \varphi}{t} \implies P = M \cdot \omega_{ср}$, где:
- $F$ — сила,
- $r$ — радиус до точки приложения силы,
- $M$ — вращающий момент,
- $\varphi$ — пройденное угловое расстояние,
- $\omega_{ср}$ — средняя угловая скорость.
В электротехнике мощность постоянного тока вычисляется как произведение напряжения на его силу:
$P = U \cdot I$
Мощность в системе СИ измеряется в ваттах. Ватт — количество джоулей, затрачиваемых в секунду.
$1 Вт = \frac{Н \cdot м}{с} = \frac{Дж}{с}$
Говоря о полезной мощности, следует делать различие между работой и энергией. С физической точки зрения эти величины взаимозаменяемы, обе измеряются в джоулях. Однако под работой, как правило, подразумевается целенаправленный расход энергии, тогда как просто энергия может означать и явление, происходящее вне человеческих представлений о полезности. Например, при случайном взрыве резервуара с топливом выделяется огромное количество энергии, но называть такое явление работой было бы неправильно.
Соотношение полезной работы к расходу энергии называются коэффициентом полезного действия (КПД). Например, можно поднять груз на высоту 10 м с помощью электролебедки (часть электроэнергии при этом неизбежно преобразуется в ненужное тепло), а можно затащить на ту же высоту по наклонной плоскости (часть энергии будет затрачена на преодоление силы трения). Сопоставляя разные способы подъема груза, мы можем решить, какой из них менее затратен.
Замечание 1
Это рассуждение применимо и к мощности: полезная мощность определяется как та часть затрачиваемой ежесекундно энергии, которая расходуется на выполнение полезной работы, т.е. затрачиваемая в единицу времени энергия за вычетом затрат на преодоление сил трения, паразитных токов, вязкости окружающей среды и т.п.
Расчет средней полезной мощности при поступательном движении производится по формуле
$P = F \cdot v_{ср} \cdot \cos(\alpha)$, где:
- $F$ — действующая сила,
- $S$ — пройденное расстояние,
- $\alpha$ — угол между векторами скорости и силы,
- $v_{ср}$ — средняя скорость.
Чем меньше угол между векторами скорости и силы, тем большая часть мощности будет затрачиваться производительно, т.е. на выполнение полезной работы.
Пример 1
Какой мощности требуется лебедка для подъема груза весом 30 кг на высоту 5,5 м за 5,5 с? КПД лебедки принять равным 0,8.
Учитывая, что направления силы и скорости совпадают ($\cos(\alpha) = \cos(0) = 1$), мощность можно найти как
$P = F \cdot v$
Найдем вес груза (действующую на него силу тяжести), умножив массу на ускорение свободного падения:
$F = 9,8 \cdot 20 \approx 300 Н$.
Скорость как отношение перемещения к времени:
$v = \frac{5,5}{5,5} = 1 \frac{м}{с}$
Мощность с учетом КПД:
$P = 0,8 \cdot 300 \cdot 1 \approx 240 Вт $
Ответ: $\approx 240 Вт$.
