Мощность постоянного тока. Соотношение силы тока и мощности

Электричество. Мощность тока

Изучение электричества как физического явления начинается ещё со школьной скамьи. Многие педагоги, чтобы упростить понимание учениками излагаемого материала, прибегают к сравнению электрического тока в проводнике с движением жидкости по трубе. И хотя это сравнение является приближённым, схематически всё же удаётся описать процессы, связанные с явлением электричества в целом и протекания электрического тока в проводнике в частности. Но, как показывает практика, гораздо проще освоить все тонкости этого обширного раздела физики, если сразу рассматривать реально происходящие процессы без попытки найти им аналог в мире механических явлений.

Для описания электрических явлений, происходящих в проводниках, используют целый набор различных величин и параметров. Конечно, для практического применения электричества нас интересует мощность тока, но для определения этого параметра придётся познакомиться с другими основными характеристиками протекания электричества в проводнике.

Сила является одной из важных характеристик действия электрического тока. По своему физическому смыслу она показывает количество электричества (величину заряда), которое пропускает электрическая цепь в единицу времени. Для этого в расчёт берётся величина электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за единицу времени. В математическом виде эта величина выглядит как кулон (Кл) разделённый на секунду (с). За единицу измерения силы тока взята величина ампер (А).

Следующим параметром, который принимается во внимание, когда рассчитывается мощность тока, является напряжение. Учитывая то, что электрический ток – это упорядоченное перемещение частиц, имеющих заряд, для создания этого движения необходимо наличие электрического поля. Так, для определения величины напряжения рассчитывают отношение работы тока на конкретном участке цепи к заряду, протекающему по нему. За единицу напряжения было решено взять вольт (В), который физически равен отношению единицы работы Дж к единице заряда Кл.

Используя амперметр, подключенный к цепи последовательно, определяем величину силы тока, а вольтметром, подключенным параллельно – напряжение. Мощность тока определяем уже аналитически, умножая силу на напряжение. Учитывая ранее принятые физические определения параметров, получим единицу мощности Дж/с или один ватт (Вт). Практически мы рассмотрели пример расчета в идеальном случае, при котором определили мощность постоянного тока.

Вот только зачастую в повседневной практике мы имеем дело с трёхфазным током. Определяем мощность трехфазного тока как сумму мощностей каждой отдельной фазы. Учитывая то, что каждая из них работает в режиме переменного тока, то в расчёт мощности добавляется множителем коэффициент мощности нагрузки cos j.

Посчитав суммарную мощность тока для разных способов подключения нагрузки для трёхфазного тока (а мы знаем их два – треугольником и звездой) получаем, что после несложных математических преобразований формула для расчёта в обоих случаях приняла один и тот же вид. К произведению напряжения на силу линейного тока и на коэффициент мощности нагрузки cos j добавляется множитель, равный квадратному корню из трёх (или в приближённом исчислении 1,73).

Изучив понятие «мощность тока» стоит напомнить о существовании двух её основных видов. Для активной электрической мощности характерно преобразование в другие виды энергии. Ею может быть световая, тепловая, механическая и другие. Для измерения используются ватты, киловатты, мегаватты.

При рассмотрении реактивной электрической энергии подразумевают величину, которая характеризуется электрической нагрузкой, создаётся потребителями энергии колебания электромагнитного поля. Зачастую этот вид энергии характерен для двигателей. В качестве единицы измерения принимают вольт – ампер реактивный (ВАр).

fb.ru

Мощность постоянного тока

Мощность постоянного тока P – это величина, которая показывает какую работу совершил постоянный ток по перемещению электрического заряда за единицу времени. Измеряется электрическая мощность, как и механическая – в ваттах.

Для того чтобы понять что такое электрическая мощность представим себе электрическое поле, в котором находится свободная частица.

Под действием напряженности E электрического поля, частица перемещается из точки a в точку b.  

При перемещении частицы из точки a в точку b электрическое поле совершает работу А. Эта работа зависит от напряженности, заряда и расстояния между a и b. 

Так как работа зависит еще и от величины заряда, то энергетической характеристикой электрического поля служит напряжение, которое является отношением работы A по перемещению заряда к величине самого заряда Q.

Если заряд равен единичному (Q=1), то получается, что напряжение это есть работа по перемещению единичного заряда из точки a в точку b.

Мощность определяется как отношение работы к  промежутку времени , за который была совершена эта работа.

Выходит, что мощность, затрачиваемая на единичный заряд равна

А на некоторое количество зарядов Q

Если присмотреться ко второму множителю, то можно рассмотреть в нем электрический ток, который выражен как скорость изменения заряда. Таким образом, получаем всем известную формулу

Для того чтобы узнать, какое количество энергии выделилось источником постоянного тока, нужно воспользоваться законом Джоуля –Ленца. 

Пример

Узнать какое количество энергии получит резистор от источника за 10 секунд, если его сопротивление равно 100 Ом, а ЭДС источника равно 12 В. Сопротивление источника принять равным нулю.

Найдем силу тока по закону Ома 

Посчитаем мощность

Такое количество энергии получает резистор за секунду, а за десять секунд он получит в десять раз больше

Рекомендуем прочесть статью о балансе мощностей и о мгновенной мощности.

www.electroandi.ru

что такое коэффициент мощности? он чем-нибудь отличается от мощности , если да , то чем?

КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ (косинус фи) - отношение активной мощности к полной. В случае синусоидального тока равен косинусу угла сдвига фаз между напряжением и током или отпределяется отношением активного сопротивления цепи (r) к полному (Z): cos ф = r/Z. В советское время КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ являлся важнейшим показателем электрических сетей, рассматривался совместно с вопросами компенсации реактивной мощности и фактически на него списывались потери от недозагрузок и перегрузок сетей - Ведь от того, включили вы лампочку или двигатель, турбина меньше топлива от этого потреблять не стала. Поэтому сегодня когда пошел спад диссертаций на эту тему, а практики уже понимают, что нагромождение коонденсаторных батарей и их техническое обслуживание намного дороже потерь мощности КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ по сути превратился в коэффииент загрузки электростанции и определяет ее отдачу в энергосистему и как термин уже фактически не применяется. Многие дилетанты в электроэнергетике по наивности думают, что поставили дома АД с КЗ ротором на какой то агрегат (например, циркулярку) и прицепили пару десятков конденсаторов и на этом решили все проблемы с реактивной мощностью - глубоко заблуждаются. КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ СЕТИ - это понятие распространяется на всю сеть, а не конкретного потребителя и решения по компенсации реактисной мощности должны быть глобальны.

Коэффициент мощности — безразмерная физическая величина, являющаяся энергетической характеристикой электрического тока. Коэффициент мощности характеризует приёмник электроэнергии переменного тока, а именно — степень линейности нагрузки. Численно равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активная мощность расходуется на совершение работы. Полная мощность — геометрическая сумма активной и реактивной мощностей (в случае синусоидальных тока и напряжения) . В общем случае полную мощность можно определить как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения в цепи. В качестве единицы измерения полной мощности принято использовать вольт-ампер (В∙А) вместо ватта (Вт) . В связи с этим на маркировках электроприборов не требуется специально указывать, о какой мощности идёт речь. Согласно неравенству Коши — Буняковского, активная мощность, равная среднему значению произведения тока и напряжения, всегда не превышает произведение соответствующих среднеквадратических значений. Поэтому коэффициент мощности принимает значения от нуля до единицы (или, что то же, от 0 до 100 %). Коэффициент мощности математически можно интерпретировать как косинус угла между векторами тока и напряжения. Поэтому в случае синусоидальных напряжения и тока величина коэффициента мощности совпадает с косинусом угла, на который отстоят соответствующие фазы. В электроэнергетике для коэффициента мощности приняты обозначения cos φ (где φ — сдвиг фаз между силой тока и напряжением) либо λ. Когда для обозначения коэффициента мощности используется λ, его величину обычно выражают в процентах. При наличии реактивной составляющей в нагрузке кроме значения коэффициента мощности иногда также указывают характер нагрузки: активно-ёмкостный или активно-индуктивный. В этом случае коэффициент мощности соответственно называют опережающим или отстающим. Когда нагрузка чисто активная (то есть имеются только искажения формы тока, но его знак соответствует знаку напряжения) , коэффициент мощности равен доле мощности первой гармоники тока в общей мощности, потребляемой нагрузкой.

touch.otvet.mail.ru

• 
  220 в светодиод
• 
  Измерив сопротивление катушки включенной в сеть переменного тока
• 
  Обозначение электрических кнопок на схемах
• 
  Высокочастотные токи
• 
  Формула тока в трехфазной цепи переменного тока
• 
  Вода из крана то горячая то холодная вода
• 
  Чем источник эдс отличается от источника тока
• 
  Класс напряжения что это
• 
  Формула емкости цилиндрического конденсатора
• 
  Передать показания гук жилфонд
• 
  Устройство ветряной электростанции