Показатели вторичных источников электропитания

Коэффициент полезного действия

Основной характеристикой любого энергетического устройства является его КПД, который равен отношению активных мощностей
на выходе (Рвых) и на входе (Р — мощность, потребляемая от первичной сети):

где Pвых = P = U×I — выходная мощность.

Если первичная сеть постоянного тока, то потребляемую мощность определяют P = U_ВХ×I_ВХ. Если
первичная сеть переменного тока, то мощность, потребляемая от сети при гармоническом токе равна:

S = U×I — полная мощность
P = U×I×cos φ — активная мощность
Q = U×I×sin φ — реактивная мощность, 

где U, I — действующие значения напряжения и тока.

Справедлив треугольник мощностей (рисунок 1):

Если ток потребления несинусоидальный, то активная мощность потребляется только на той частоте, которая совпадает с
частотой напряжения сети. Здесь в полной мощности появляется ещё одно слагаемое — мощность искажений (Т)

но активная мощность потребляется только по первой гармонике P=U×I₁×cos φ₁, где I₁ —
действующее значение первой гармоники тока и угол сдвига этой гармоники — φ₁.

Почему важны коэффициент мощности и THD?

Коэффициент мощности и THD являются важными показателями для источников питания по нескольким причинам:

Энергоэффективность: источник питания с низким коэффициентом мощности будет потреблять больше тока, чем необходимо для подачи требуемой мощности на нагрузку. Это приводит к потере энергии и снижает общую энергоэффективность системы. Методы коррекции коэффициента мощности (PFC) могут использоваться для улучшения коэффициента мощности и сокращения потерь энергии.

Качество электроэнергии: THD может вызвать искажение формы волны переменного тока, что может вызвать проблемы с качеством электроэнергии в электрической распределительной сети. Высокие уровни THD могут вызвать проблемы со стабильностью напряжения, электромагнитные помехи (EMI) и повреждение оборудования.

Соответствие: во многих странах действуют нормы по коэффициенту мощности и гармоническим искажениям для электронного оборудования. Соблюдение этих правил необходимо для обеспечения безопасной работы электронного оборудования и отсутствия проблем с качеством электроэнергии в электрической распределительной сети.

Как рассчитать коэффициент мощности светильника

25.06.2018

Ежегодно во всем мире делаются разнообразные открытия, которые впоследствии предоставляют возможность намного упростить жизнедеятельность человечества. Одним из важнейших моментов современного человека является оплата коммунальных услуг. Не последнее место в этих платежах занимает электричество.

Не всегда получается расходовать электрическую энергию меньше собственных потребностей. С появлением светодиодной технологии освещения появилась возможность платить за электроэнергию гораздо меньше, при этом использовать свет в необходимом количестве.

Все это благодаря малой мощности светодиодных светильников, при которой они излучают аналогичный световой поток, к примеру, стандартных лампочек накаливания, мощность которых в разы больше.

Особенности, технические параметры светодиодного источника света

LED лампы на сегодняшний день активно вытесняют с рынка светотехнической продукции прочие световые источники. Они намного эффективнее и экономичнее в плане расходования электрической энергии, а также отличаются наиболее максимальным сроком эксплуатации.

Важно! Светодиодные элементы – это световые источники современного поколения, которые принципиально отличаются от стандартных лампочек с нитью накаливания и люминесцентных моделей светотехники

Преимущества led осветителей

• Достаточно продолжительный эксплуатационный период.
• Безопасность использования.
• Повышенная удельная мощность.
• Высокая энергетическая эффективность.
• Не представляют опасности для экологии окружающей среды.
• Высокий коэффициент цветовой передачи.

Важно! Единственный минус лед-светотехники – это высокая цена изделия. Поэтому многие пользователи еще пока отдают предпочтение более дешевым источникам света

Но если разобраться, то светодиодные светильники благодаря значительной экономии электрической энергии и продолжительному сроку эксплуатации полностью окупаются.

Характеристики LED источников света

• Мощность светильника – от 1 Вт.
• Напряжение – 170-240 В.
• Световая передача – 88,8 Лм/Вт.
• Цветопередача – теплый, белый холодный световой поток.
• Цветовая температура – 2700 К.
• Поток света – 800 Лм.
• Эксплуатационный период – порядка 50 тысяч часов.

Важно! Основной параметр, по которому необходимо ориентироваться, покупая светодиодные приборы освещения – это мощность светового источника и коэффициент мощности, который также называют – косинус «Фи»

На что нужно обращать внимание при покупке ЛЕД оборудования

При замене в квартире или частном доме осветительной системы, организованной на основе потолочных люстр, настенных бра и прочих световых устройствах, на которых в качестве светового источника выступают лампочки накаливания, стоит учитывать мощность светодиодных изделий, а также ее коэффициент. Это базовые показатели освещения.

К сведению! Лампы разного типа, имеющие одинаковые характеристики, способны излучать абсолютно разный световой поток, в том числе и светодиодные светильники разных производителей.

Сравнительная таблица потока света разных типов световых источников

Этот параметр предоставляет возможность понять, сколько электрической энергии будет расходовать светотехническое оборудование, что важно при смене одной осветительной системы на другую

Таблица эквивалентности мощностей разных световых источников

Как видно из таблицы, при использовании ЛЕД осветителей мощностью всего лишь 5 Вт интенсивность освещения будет аналогична стандартной лампочке накаливания на 50 Вт. Соответственно, можно подсчитать возможную экономию электрической энергии.

К сведению! Все показатели, представленные в таблице, являются усредненными значениями. У разных производителей могут быть небольшие отклонения от этих цифр.

Также, чтобы понимать выгоду светодиодных источников, можно сравнить их эффективность светового излучения с лампами накаливания: LED – 100 Лм/Вт, ЛН – 12 Лм/Вт.

Как рассчитать удельную мощность автомобиля

Для того чтобы рассчитать удельную мощность своего транспортного средства, необходимо взять его снаряженную массу, а после разделить на число лошадиных сил, заявленных производителем. Также, автолюбители могут произвести замеры в специальных сервисных центрах, по той простой причине, что некоторые автопроизводители искусственно завышают такой показатель, как максимальная мощность мотора. Кроме того, необходимо помнить, что предельная отдача двигателя внутреннего сгорания достигается только при пиковых оборотах. Для бензиновых силовых агрегатов атмосферного типа это показатели от 2,5 – 3 тысяч оборотов в минуту. Что касается дизельных установок, то здесь пик наступает на низкой скорости вращения коленвала, а именно начиная с 1,5 тысяч. Если брать в пример моторы с турбокомпрессорами, то на них максимальные показатели достигаются в тот момент, когда нагнетатель генерирует максимальное давление.

Эффективность выработки электроэнергии

Эффективность выработки электрической энергии η является зависимостью между выработанной полезной электрической мощностью за определённое время и потреблённой генерирующим устройством энергией за это же время.

Для генераторов на основе паровых турбин эффективность может достигать 65% при любых видах топлива.

Максимальный теоретический КПД более детально определён в . Для современных систем это около 40%, но он гораздо меньше для более старых электростанций.

Эффективность снижается, если используются топлива с меньшим содержанием энергии, например, используется для выработки тепловой энергии.

Влияние выходной мощности на эффективность работы

Выходная мощность является важным параметром для оценки эффективности работы различных устройств. Она указывает на количество энергии, которую устройство может выдать на своем выходе. В замкнутой системе мощность равна произведению напряжения на силу тока.

Выходная мощность непосредственно влияет на производительность и функциональность устройства. Чем выше выходная мощность, тем более эффективно устройство может выполнять свои функции

Это особенно важно для устройств, которые работают с большими нагрузками или выполняют сложные задачи

Например, при выборе электронного устройства, такого как видеокарта или процессор, выходная мощность становится основным критерием для оценки его производительности. Чем выше выходная мощность, тем быстрее и качественнее может быть обработана информация и выполнены задачи.

Также выходная мощность влияет на энергоэффективность устройства. Чем меньше выходная мощность, тем меньше энергии будет расходоваться на его работу

Это важно для электропитания устройств и экономии энергоресурсов

Выходная мощность также может оказывать влияние на надежность работы устройств. При большой выходной мощности устройство может нагреваться и изнашиваться быстрее, что может привести к снижению срока службы. Таким образом, оптимальный баланс выходной мощности является важным фактором при разработке и использовании устройств.

Примеры влияния выходной мощности
Устройство
Выходная мощность
Влияние на работу

Процессор
Высокая
Быстрая обработка информации

Видеокарта
Высокая
Высокое качество графики

Батарея мобильного устройства
Низкая
Длительное время работы без подзарядки

Таким образом, выходная мощность играет ключевую роль в определении эффективности работы устройства. При выборе или разработке устройств необходимо учитывать требования по выходной мощности, чтобы достичь оптимальной производительности, энергоэффективности и надежности.

Масса и объём

Энергетические устройства одинакового назначения сравнивают между собой по удельным массо-объёмным показателям с
размерностью: Вт/дм&sup3 и Вт/кг (иногда кг/Вт). Габариты любого электротехнического устройства определяются либо
требуемой поверхностью теплопровода (VT), либо конструктивным объёмом, необходимым для размещения деталей V_к.
Применение интегральной и гибридно-плёночной технологии изготовления диодов, транзисторов, резисторов, дросселей и
других деталей, повышает их коэффициент загрузки, т.е. увеличивается плотность тока j (А/мм&sup2) и частота преобразования,
что приводит к уменьшению массы и объёма конструкции V_к. С другой стороны повышение коэффициента загрузки приводит
к увеличению потерь, следовательно, возрастает и требуемый «тепловой» объём (V_т). Это положение иллюстрируется
графиком, приведенным на рис.7, где по оси абсцисс отложен интегральный параметр —
частота f, плотность тока j, индукция В.

Можно предположить, что увеличивая частоту, можно снизить объём конструкции, однако при этом возрастает минимальный
тепловой объём (мощный транзистор ставится на радиатор!). Поэтому нет смысла уходить за точку оптимума. Попадание в эту
точку на этапе проектирования системы может быть только случайным, поскольку задача многопараметрическая. Любое отклонение
от неё в ту или другую сторону является основанием для оптимизации режимов работы с целью повышения удельной мощности и
КПД вторичного источника.

Современные выпрямители (ВБВ — импульсные) работают в районе точки оптимума и характеризуются удельной
мощностью 400 … 600 Вт/дм&sup3 при частоте преобразования 50 … 100 кГц. Классические
выпрямители, работающие на промышленной частоте 50 Гц, имеют удельную мощность 7 … 10 Вт/дм&sup3.

Что такое удельная установленная мощность?

Согласно ГОСТ Р 19431-84 ,установленная мощность электрической установки — это наибольшая активная электрическая мощность, с которой электроустановка может длительно работать без перегрузки в соответствии с техническими условиями или паспортом на оборудование. В данном случае — применительно к освещению — этосуммарная номинальная мощность всех светильников, входящих в состав осветительной установки .Удельная установленная мощность — согласноСП 52.13330.2016 — этоустановленная мощность искусственного освещения в помещении, отнесённая к полезной площади . Если говорить простыми словами, то удельная установленная мощность показывает, сколько ватт электрической мощности будет затрачено системой искусственного освещения на 1 квадратный метр освещаемой площади. Чтобы подсчитать её значение нужно сложить все номинальные мощности установленных в помещении светильников (эти значения всегда указываются в паспорте прибора) и разделить полученное число на площадь помещения.

Для наружного освещения используется понятие относительной удельной мощности установки утилитарного освещения. Методика расчёта в этом случае немного сложнее, чем для помещений. С подробностями можно ознакомиться в Приложении М к СП 52.13330.2016

. Специализированное программное обеспечение — DIALux, например — как правило рассчитывает этот параметр автоматически. Соответствующие нормативные значения для освещения улиц и дорог приведены в соответствующей статье и здесь рассматриваться не будут.

Также стоит отметить, что все грамотно сделанные системы светодиодного освещения с запасом укладываются в приведённые здесь значения. По крайней мере среди всех расчётов, сделанных нашими специалистами за последнее время, не было ни одного, удельная установленная мощность в котором оказалась бы выше максимально допустимого значения. Достигается это за счёт высоких показателей световой отдачи, в разной степени свойственных всем светодиодным светильникам.

Приведённые в таблицах значения необходимо рассчитывать с учётом энергопотребления пускорегулирующей арматуры и систем управления освещением, если таковые используются.

Роль удельной мощности в приточно-вытяжной вентиляции

Удельная мощность электродвигателей играет важную роль в приточно-вытяжной вентиляции. Она определяет энергоэффективность работы вентиляционной системы и ее способность осуществлять эффективный обмен воздуха в здании.

Удельная мощность электродвигателей — это отношение активной мощности, потребляемой электродвигателем, к объемному расходу воздуха, вытягиваемого или подаваемого вентиляционной системой. Она выражается в Вт/(м³/с) или Вт/(л/с).

Чем ниже удельная мощность, тем более эффективно работает вентиляционная система. Это означает, что меньше энергии требуется для перемещения воздуха определенного объема. Таким образом, удельная мощность электродвигателей непосредственно влияет на энергопотребление и энергоэффективность всей вентиляционной системы.

Для оптимального выбора электродвигателей в приточно-вытяжной вентиляции необходимо учитывать не только их удельную мощность, но также и другие характеристики, такие как максимальное потребление энергии, скорость вращения, тип ротора и эффективность работы. Оптимальное сочетание этих параметров позволяет достичь оптимального баланса между энергоэффективностью и производительностью вентиляционной системы.

Единицы измерения мощности

Мощность измеряется в различных единицах, в зависимости от того, о каком типе мощности идет речь. Ниже приведены некоторые распространенные единицы измерения мощности:

• Ватт (Вт) — основная единица измерения мощности в системе СИ. Она определяется как энергия, передаваемая или преобразуемая за одну секунду. Например, 100 Вт означает, что за одну секунду происходит передача или преобразование энергии в размере 100 Дж.
• Киловатт (кВт) — равен 1000 Вт. Киловатты часто используются для измерения мощности в промышленных и бытовых условиях. Например, мощность бытового электрического чайника обычно составляет около 1-3 кВт.
• Мегаватт (МВт) — равен 1 000 000 Вт или 1000 кВт. Мегаватты часто используются для измерения мощности электростанций и больших промышленных объектов.
• Мегавольт-ампер (МВА) — это единица измерения «полной мощности» в электрических системах переменного тока. Она вычисляется путем умножения напряжения в вольтах на ток в амперах и деления на 1000000.

Кроме того, в некоторых случаях мощность может измеряться в других единицах, таких как «лошадиные силы» или «кгсм/сек». Однако эти единицы редко используются в научных или технических расчетах и преимущественно используются в историческом контексте или в некоторых отраслях, например, в автомобильной промышленности.

Что такое удельная мощность автомобиля

Так как многие автомобилисты привыкли оценивать транспортное средство только по таким характеристикам, как мощность двигателя и величина крутящего момента, такой показатель, как удельная мощность для них остается чем-то неизведанным и малозначимым. Но в то же самое время, как показывает практика, именно эта характеристика напрямую и влияет на динамику транспортного средства. В частности, можно привести характерный пример: многие современные внедорожники оборудуются мощными силовыми агрегатами от 2,0 литров, способными вырабатывать порядка 300 и более лошадиных сил, а также 500 и выше Н*м крутящего момента. Однако, при стандартных условиях эти автомобили проигрывают в динамике менее мощным машинам с 2,0-литровыми, а порой даже и с 1,6-литровыми моторами. Кто-то скажет, что проблема заключается в разнице массы, и будет отчасти прав.

Как раз именно от соотношения массы транспортного средства, а также числа вырабатываемых лошадиных сил и зависят его динамические характеристики. Иными словами, удельная мощность – это соотношение снаряженного веса автомобиля к числу лошадиных сил, вырабатываемых двигателем внутреннего сгорания в момент достаточного числа оборотов, когда выдается пиковая мощность и наивысший крутящий момент. Учитывая данный показатель, автолюбитель сможет в полной мере оценить возможности конкретного транспортного средства, а после подобрать для себя оптимальный вариант, чтобы не испытывать дискомфорт при опережении попутно движущихся авто и при выполнении такого маневра, как обгон с выездом на встречную полосу.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром. Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Что такое фазное и линейное напряжение?

Как рассчитать падение напряжения по длине кабеля в электрических сетях

Закон Ома: формулировка, формулы, графическая интерпретация и применение

Перевод ампер (А) в ватты (Вт) и ватт (Вт) в амперы (А): подробное руководство

Что такое делитель напряжения и как его рассчитать?

Минимально рекомендуемые значения световой отдачи приборов

Понятие удельной установленной мощности тесно связано с понятием световой отдачи

осветительных приборов. В том случае, если светильник имеет низкую световую отдачу, спроектированная на его основе осветительная установка может выйти за рамки регламентированных удельных установленных мощностей. Поэтому здесь же мы предлагаем к ознакомлению ещё одну таблицу, в которой приведены минимально рекомендуемые значения световой отдачи приборов, используемых в современных системах освещения. Рекомендуемая световая отдача приборов в зависимости от их индекса цветопередачи

Что такое удельная установленная мощность?

Согласно ГОСТ Р 19431-84 ,установленная мощность электрической установки — это наибольшая активная электрическая мощность, с которой электроустановка может длительно работать без перегрузки в соответствии с техническими условиями или паспортом на оборудование. В данном случае — применительно к освещению — этосуммарная номинальная мощность всех светильников, входящих в состав осветительной установки .Удельная установленная мощность — согласноСП 52.13330.2016 — этоустановленная мощность искусственного освещения в помещении, отнесённая к полезной площади . Если говорить простыми словами, то удельная установленная мощность показывает, сколько ватт электрической мощности будет затрачено системой искусственного освещения на 1 квадратный метр освещаемой площади. Чтобы подсчитать её значение нужно сложить все номинальные мощности установленных в помещении светильников (эти значения всегда указываются в паспорте прибора) и разделить полученное число на площадь помещения.

Для наружного освещения используется понятие относительной удельной мощности установки утилитарного освещения. Методика расчёта в этом случае немного сложнее, чем для помещений. С подробностями можно ознакомиться в Приложении М к СП 52.13330.2016

. Специализированное программное обеспечение — DIALux, например — как правило рассчитывает этот параметр автоматически. Соответствующие нормативные значения для освещения улиц и дорог приведены в соответствующей статье и здесь рассматриваться не будут.

Также стоит отметить, что все грамотно сделанные системы светодиодного освещения с запасом укладываются в приведённые здесь значения. По крайней мере среди всех расчётов, сделанных нашими специалистами за последнее время, не было ни одного, удельная установленная мощность в котором оказалась бы выше максимально допустимого значения. Достигается это за счёт высоких показателей световой отдачи, в разной степени свойственных всем светодиодным светильникам.

Приведённые в таблицах значения необходимо рассчитывать с учётом энергопотребления пускорегулирующей арматуры и систем управления освещением, если таковые используются.

Что такое мощность и как ее измерить?

Мощность – это мера того, сколько работы можно выполнить за определенный промежуток времени. Работа обычно определяется как поднятие груза против силы тяжести. Чем больше масса, и/или чем выше она поднимается, тем больше работы должно быть выполнено. Мощность – это мера того, насколько быстро выполняется стандартный объем работы.

Для американских автомобилей мощность двигателя оценивается в единицах, называемых «лошадиные силы», которые изначально были придуманы производителями паровых двигателей для количественной оценки работоспособности своих машин с точки зрения самого распространенного в их время источника энергии: лошадей. Одна лошадиная сила определяется в британских единицах как 550 фут·фунтов работы в секунду. Мощность двигателя автомобиля не будет указывать на высоту холма, на которую он может подняться, или какую массу он может тащить, но она указывает, насколько быстро он может подняться на определенный холм или протащить определенную массу.

Мощность механического двигателя зависит как от скорости двигателя, так и от его крутящего момента на выходном валу. Скорость выходного вала двигателя измеряется в оборотах в минуту или об/мин (RPM). Крутящий момент – это величина вращательной силы, создаваемой двигателем, и обычно измеряется в ньютон-метрах (или в фунт-футах). Ни скорость, ни крутящий момент сами по себе не являются мерой мощности двигателя.

Дизельный тракторный двигатель мощностью 100 лошадиных сил вращает вал относительно медленно, но обеспечивает большой крутящий момент. Двигатель мотоцикла мощностью 100 лошадиных сил вращает вал очень быстро, но обеспечивает относительно небольшой крутящий момент. Оба будут производить 100 лошадиных сил, но с разной скоростью и разным крутящим моментом. Уравнение для мощности на валу простое:

\

где

• S – скорость вращения вала в об/мин;
• T – крутящий момент в фунт-футах.

Обратите внимание на то, что в правой части уравнения есть только две переменных, S и T. Все остальные члены в этой части постоянны: 2, π и 33 000 – константы (они не меняют своего значения)

Мощность в лошадиных силах меняется только при изменении скорости и крутящего момента, больше ничего. Мы можем переписать уравнение, чтобы показать эту взаимосвязь:

Лошадинная сила ∝ ST

∝ – означает «пропорциональна»

Поскольку единица «лошадиных сил» не совпадает в точности со скоростью в оборотах в минуту, умноженной на крутящий момент в фунт-футах, мы не можем сказать, что мощность равна ST. Однако они пропорциональны друг другу. По мере изменения математического произведения ST значение мощности изменится в той же пропорции.

Потребляемая мощность и энергосбережение

Потребляемая мощность электроприбора — это количество энергии, которое он потребляет для своей работы. Мощность измеряется в ваттах и указывается на устройстве или в его технической документации.

Когда мы покупаем электроприбор, нам часто говорят о его потребляемой мощности

Это важно для понимания, сколько электроэнергии будет использоваться при работе прибора и, следовательно, сколько электроэнергии будет списываться с нашего счета

Однако не всегда высокая потребляемая мощность говорит о хорошей производительности прибора. Иногда электроприборы с более низкой потребляемой мощностью могут быть эффективнее и экологически более дружественными.

Чтобы понять, насколько энергоэффективен электроприбор, полезно обратить внимание на его энергетический класс. Обычно он указывается на этикетке прибора и имеет буквенно-цифровое обозначение — от «A+++» (самый энергоэффективный) до «G» (наименее энергоэффективный)

Также стоит учитывать, что мощность электроприбора может изменяться в зависимости от его режима работы. Например, в режиме ожидания потребляемая мощность может быть значительно ниже, чем при активной работе прибора.

Для повышения энергоэффективности и снижения потребляемой мощности при использовании электроприборов можно принять ряд мер:

Выбирать энергоэффективные модели — обратите внимание на энергетический класс при покупке электрического прибора;

Выключать приборы, когда они не используются — это особенно важно для приборов в режиме ожидания;

Оптимизировать использование приборов — например, стирать белье при максимальной загрузке стиральной машины;

Использовать энергосберегающие режимы работы — многие современные приборы имеют специальные режимы, которые позволяют снизить потребляемую мощность;

Следить за состоянием приборов и их износом — поврежденные или неисправные приборы могут потреблять больше электроэнергии;

Не перегружать электрическую сеть — избегайте подключения одновременно множества приборов с высокой потребляемой мощностью.

Соблюдение этих рекомендаций поможет снизить потребление электроэнергии и сэкономить деньги, а также будет выгодно с точки зрения экологии и устойчивого развития.

Все формулы мощности

Формула мощности — это , где P — мощность, A — работа, t — время. Также мощность можно вычислить как произведение силы тока и напряжения: , где P — мощность, I — сила тока, U — напряжение.

• Пример: для лампочки мощностью 60 Вт при напряжении 220 В:
• ≈ 0.27) А

Зная определения, несложно понять формулы мощности, используемые в разных разделах физики — в механике и электротехнике.

В механике

Механическая мощность (N) равна отношению работы ко времени, за которое она была выполнена.

Основная формула:

N = A / t, где A — работа, t — время ее выполнения.

Если вспомнить, что работой называется произведение модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними, мы получим формулу измерения работы.

Если направления модуля приложения силы и модуля перемещения объекта совпадают, угол будет равен 0 градусов, а его косинус равен 1. В таком случае формулу можно упростить:

A = F × S

Используем эту формулу для вычисления мощности:

N = A / t = F × S / t = F × V

В последнем выражении мы исходим из того, что скорость (V) равна отношению перемещения объекта на время, за которое это перемещение произошло.

В электротехнике

В общем случае электрическая мощность (P) говорит о скорости передачи энергии. Она равна произведению напряжения на участке цепи на величину тока, проходящего по этому участку.

P = I × U, где I — сила тока, U — напряжение.

В электротехнике существует несколько видов мощности: активная, реактивная, полная, пиковая и т. д. Но это тема отдельного материала, сейчас же мы потренируемся решать задачи на основе общего понимания этой величины. Посмотрим, как найти мощность, используя вышеуказанные формулы по физике.

Задача 1

Допустим, человек поднимает ведро воды из колодца, прикладывая силу 60 Н. Глубина колодца составляет 10 м, а время, необходимое для поднятия — 30 сек. Какова будет мощность человека в этом случае?

Решение:

Найдем вначале величину работы, используя тот факт, что мы знаем расстояние перемещения (глубину колодца 10 м) и приложенную силу 60 Н.

A = F × S = 60 Н × 10 м = 600 Дж

Когда известно значение работы и времени, найти мощность несложно:

N = A / t = 600 Дж / 30 сек = 20 Вт

Ответ: мощность человека при поднятии ведра — 20 ватт.

Задача 2

В комнате включена лампа мощностью 100 Вт. Напряжение домашней электросети — 220 В. Какая сила тока проходит через эту лампу?

Решение:

Мы знаем, что Р = 100 Вт, а U = 220 В.

Поскольку P = I × U, следовательно I = P / U.

I = 100 / 220 = 0,45 А.

Ответ: через лампу пройдет сила тока 0,45 А.