Det watts lov gælder for elektriske kredsløb og angiver, at elektrisk strøm P leveret af et kredsløbselement, er direkte proportionalt med produktet mellem forsyningsspændingen V kredsløb og strømintensitet jeg der cirkulerer gennem det.
Elektrisk kraft er et meget vigtigt begreb, fordi det indikerer, hvor hurtigt et element er til at omdanne elektrisk energi til en anden form for energi. Matematisk udtrykkes den givne definition af Watts lov således:
P = V.I
I det internationale system for enheder (SI) kaldes magtenheden watt og W forkortes til ære for James Watt (1736-1819), skotsk ingeniørpioner inden for den industrielle revolution. Da effekt er energi pr. Tidsenhed, svarer 1 W til 1 joule / sekund.
Vi er alle fortrolige med begrebet elektrisk kraft på en eller anden måde. For eksempel har husholdningselektriske apparater til almindelig brug altid deres strøm specificeret, herunder blandt andet pærer, elektriske brændere eller køleskabe..
Artikelindeks
Watts lov gælder for kredsløbselementer med forskellig opførsel. Det kan være et batteri, en modstand eller et andet. En potentiel forskel etableres mellem ekstremerne af elementet VB - VTIL = VAB og strømmen strømmer i retning fra A til B, som angivet i følgende figur:
På meget kort tid dt, videregive et bestemt beløb dq, således at arbejdet med det er givet af:
dW = V.dq
Hvor dq er relateret til nuværende som:
dq = I.dt
Derefter:
dW = V. I.dt
dW / dt = V. I
Og da strøm er arbejde pr. Tidsenhed:
P = V.I
-Hvis VAB > 0 får de ladninger, der passerer gennem elementet, potentiel energi. Elementet leverer energi fra en eller anden kilde. Kan være et batteri.
-Hvis VAB < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.
Bemærk, at strømmen fra en kilde ikke kun afhænger af spændingen, men også af strømmen.. Dette er vigtigt for at forklare, hvorfor bilbatterier er så store, i betragtning af at de næppe leverer 12 V.
Hvad der sker er, at startmotoren har brug for en høj strøm i kort tid for at give den nødvendige strøm til at starte bilen.
Hvis kredsløbselementet er en modstand, kan Watt's lov og Ohms lov kombineres. Sidstnævnte siger, at:
V = I. R
Hvilket ved at erstatte i Watts lov fører til:
P = V. I = (I.R). I = Ito.R
En version afhængig af spænding og modstand kan også fås:
P = V. (V / R) = Vto / R
De mulige kombinationer mellem de fire størrelser: effekt P, strøm I, spænding V og modstand R vises på diagrammet i figur 5. Ifølge de data, der tilbydes af et problem, vælges de mest praktiske formler.
Antag for eksempel, at i et bestemt problem bliver du bedt om at finde modstanden R, som er i nederste venstre kvartal på kortet.
Afhængigt af de størrelser, hvis værdi er kendt, vælges en af de tre relaterede ligninger (i grøn farve). Antag for eksempel, at de kender hinanden V og jeg, derefter:
R = V / I
Hvis de i stedet kender hinanden P og jeg, og der anmodes om modstand, bruges den:
R = P / Ito
Endelig når de mødes P Y V, modstand opnås ved:
R = Pto / V
Watts lov kan anvendes i elektriske kredsløb for at finde den elektriske strøm, der leveres eller forbruges af elementet. Pærer er gode eksempler på anvendelse af Watts lov.
En speciel pære til at opnå flere lys i en, har to wolframfilamenter, hvis modstand er RTIL = 48 ohm og R.B = 144 ohm. De er forbundet med tre punkter, betegnet som 1, 2 og 3, som det kan ses i figuren.
Enheden styres af afbrydere for at vælge par af terminaler og også forbinde den til 120 V. netværk. Find alle de mulige kræfter, der kan opnås.
- Når terminal 1 og 2 er tilsluttet, er kun modstand RTIL forbliver aktiveret. Da vi har spændingen, som er 120 V og modstandsværdien, erstattes disse værdier direkte i ligningen:
P = Vto/ R = (120 V)to/ 48 ohm = 300 W
- Tilslutning af klemme 2 og 3 aktiveres modstand RB, hvis magt er:
P = Vto/ R = (120 V)to/ 144 ohm = 100 W
- Terminal 1 og 3 gør det muligt at forbinde modstandene i serie. Den ækvivalente modstand er:
Rækv = RTIL + RB = 48 ohm + 144 ohm = 192 ohm
Derfor:
P = Vto/ R = (120 V)to / 192 ohm = 75 W
- Endelig er den resterende mulighed at forbinde modstandene parallelt som vist i diagram d). Den tilsvarende modstand i dette tilfælde er:
1 / Rækv = (1 / R.TIL) + (1 / R.B) = (1/48 ohm) + (1/144 ohm) = 1/36 ohm.
Derfor er den tilsvarende modstand Rækv = 36 ohm. Med denne værdi er effekten:
P = Vto / R = (120 V)to / 36 ohm = 400 W
Udover watt er en anden meget anvendt enhed til magt kilowatt (eller kilowatt), forkortet kW. 1 kW svarer til 1000 watt.
Virksomheder, der leverer elektricitet til hjem, regner med hensyn til forbrugt energi og ikke strøm. Enheden, de bruger er kilowatt-timen (kW-h), som til trods for navnet watt er en enhed til energi.
1 kilowatt-time eller kW-h er den energi, der tilføres på 1 time gennem en effekt på 1000 watt, hvilket i joule ville være lig med:
1 kW-h = 1000 W x 3600 s = 3,6 x 10 6 J
a) Antag, at en husstand bruger 750 kWh i en given måned. Hvad bliver elregningen for den måned? Følgende forbrugsplan følges:
- Basistakst: $ 14,00.
- Pris: 16 cent / kWh op til 100 kWh pr. Måned.
- De næste 200 kWh pr. Måned er 10 cent / kWh værd.
- Og over 300 kWh pr. Måned opkræves 6 cent / kWh.
b) Find de gennemsnitlige omkostninger ved elektrisk energi.
- Kunden bruger 750 kW-t pr. Måned og overstiger derfor de omkostninger, der er angivet i hvert trin. For de første 100 kWh er pengeværdien: 100 kWh x 16 cent / kWh = 1600 cent = $ 16,00
- De næste 200 kWh omkostninger: 200 kWh x 10 cent / kWh = 2000 cent = $ 20,00.
- Over disse 300 kW-t bruger forbrugeren yderligere 450 kW-h, i alt 750 kW-h. Omkostningerne i dette tilfælde er: 450 kWh x 6 cent / kWh = 2.700 cent = $ 27,00.
- Endelig tilføjes alle opnåede beløb plus basissatsen for at få prisen på kvitteringen for den måned:
Pris at betale = $ 14,00 + $ 16,00 + $ 20,00 + $ 27,00 = $ 77.
Den gennemsnitlige pris er: $ 77/750 kWh = $ 0,103 / kW-h = 10,3 cent / kWh.
Endnu ingen kommentarer