Как посчитать мощность зная сопротивление и напряжение. Расчет мощности электрического тока: формулы и примеры

Как рассчитать мощность электрического тока по известным значениям напряжения и силы тока. Какие формулы используются для вычисления мощности в цепях постоянного и переменного тока. Примеры расчетов мощности для различных электроприборов.

Основные формулы для расчета мощности электрического тока

Мощность электрического тока — это скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Для расчета мощности используются следующие основные формулы:

• P = U * I — для цепей постоянного тока
• P = U * I * cosφ — для цепей переменного тока

Где:

• P — мощность (Вт)
• U — напряжение (В)
• I — сила тока (А)
• cosφ — коэффициент мощности (для переменного тока)

Расчет мощности в цепях постоянного тока

В цепях постоянного тока мощность рассчитывается по формуле:

P = U * I

Эта формула позволяет легко вычислить мощность, зная напряжение и силу тока в цепи.

Пример расчета мощности лампы накаливания

Рассчитаем мощность лампы накаливания, подключенной к источнику постоянного тока напряжением 12 В, если через нее протекает ток 0,5 А.

P = U * I = 12 В * 0,5 А = 6 Вт

Таким образом, мощность лампы составляет 6 Вт.

Расчет мощности в цепях переменного тока

В цепях переменного тока для расчета мощности используется формула:

P = U * I * cosφ

Здесь cosφ — коэффициент мощности, учитывающий сдвиг фаз между током и напряжением. Для активной нагрузки cosφ = 1.

Пример расчета мощности электродвигателя

Рассчитаем мощность трехфазного электродвигателя, подключенного к сети 380 В, если он потребляет ток 10 А при cosφ = 0,8.

P = √3 * U * I * cosφ = 1,73 * 380 В * 10 А * 0,8 = 5270 Вт ≈ 5,3 кВт

Мощность электродвигателя составляет около 5,3 кВт.

Закон Джоуля-Ленца для расчета мощности

Закон Джоуля-Ленца позволяет рассчитать мощность, выделяемую в виде теплоты на участке электрической цепи:

P = I² * R

Где R — сопротивление участка цепи (Ом).

Пример расчета мощности нагревательного элемента

Рассчитаем мощность, выделяемую в виде теплоты на нагревательном элементе с сопротивлением 20 Ом при протекании через него тока 5 А.

P = I² * R = 5² * 20 = 500 Вт

Мощность нагревательного элемента составляет 500 Вт.

Расчет мощности по закону Ома

Используя закон Ома, можно вывести дополнительные формулы для расчета мощности:

• P = U² / R
• P = I² * R

Эти формулы удобны, когда известны не все параметры цепи.

Пример расчета мощности электроплитки

Определим мощность электроплитки с сопротивлением нагревательного элемента 40 Ом, подключенной к сети 220 В.

P = U² / R = 220² / 40 = 1210 Вт ≈ 1,2 кВт

Мощность электроплитки составляет около 1,2 кВт.

Расчет номинальной мощности электроприборов

Номинальная мощность электроприбора — это мощность, на которую он рассчитан для нормальной длительной работы. Обычно указывается производителем на маркировке прибора.

Как определяется номинальная мощность электроприборов?

Номинальная мощность электроприбора определяется следующими факторами:

• Конструкцией и назначением прибора
• Допустимым нагревом токоведущих частей
• Требованиями по энергоэффективности
• Стандартами и нормативами для данного типа устройств

Производитель указывает номинальную мощность, исходя из оптимальных режимов работы прибора и требований безопасности.

Примеры номинальной мощности бытовых электроприборов

Рассмотрим типичные значения номинальной мощности некоторых распространенных бытовых электроприборов:

• Лампа накаливания — 40-100 Вт
• Энергосберегающая лампа — 5-30 Вт
• Холодильник — 100-200 Вт
• Телевизор — 50-400 Вт
• Электрочайник — 1500-2200 Вт
• Микроволновая печь — 700-1500 Вт
• Стиральная машина — 2000-2500 Вт
• Электрическая плита — 5000-10000 Вт

Зная номинальную мощность, можно оценить энергопотребление прибора и его влияние на электросеть.

Расчет потребляемой электроэнергии

Для расчета потребляемой электроэнергии используется формула:

W = P * t

Где:

• W — потребленная электроэнергия (Вт*ч или кВт*ч)
• P — мощность прибора (Вт или кВт)
• t — время работы (ч)

Пример расчета потребления электроэнергии

Рассчитаем, сколько электроэнергии потребит электрочайник мощностью 2000 Вт за 10 минут работы.

W = P * t = 2000 Вт * (10/60) ч = 333,33 Вт*ч = 0,333 кВт*ч

За 10 минут работы чайник потребит 0,333 кВт*ч электроэнергии.

Выбор электроприборов с учетом мощности

При выборе электроприборов важно учитывать их мощность по следующим причинам:

• Влияние на электропроводку и нагрузку на сеть
• Потребление электроэнергии и стоимость эксплуатации
• Производительность и эффективность работы
• Соответствие условиям эксплуатации

Выбирая прибор, следует оценить, насколько его мощность соответствует вашим потребностям и возможностям электросети.

Заключение

Расчет мощности электрического тока — важная задача при проектировании электрических цепей и выборе электроприборов. Зная основные формулы и принципы расчета, можно правильно подобрать оборудование, оценить энергопотребление и обеспечить безопасную эксплуатацию электроустановок.

Как выяснить мощность зная ток

Этот калькулятор потребляемой мощности неизменного тока определяет электрическую мощность по известным значениям напряжения, тока и сопротивления. Можно ввести любые два значения и получить два неведомых значения.

Пример 1: Высчитайте сопротивление нагрузки и мощность, потребляемую 12-вольтовой галогенной ксеноновой лампой, потребляющей ток 5,5 А.

Пример 2: Высчитайте мощность, потребляемую телефоном, присоединенным к зарядному устройству, и его сопротивление нагрузки, если напряжение зарядного устройства 5,05 В и зарядный ток 45 мА (см. набросок ниже).

Пример 3: Высчитайте ток в нагрузке и напряжение на ее выводах, если нагрузка потребляет 2 Вт мощности и ее сопротивление 10 Ом.

Для расчета введите любые две величины и нажмите на кнопку Высчитать.

Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные характеристики

Определения и формулы

Этот калькулятор применяется для расчета мощности неизменного тока и всё, о чем здесь говорится, относится, в главном, к неизменному току. Намного более непростой случай расчета мощности в цепях переменного тока рассматривается в нашем Калькуляторе мощности переменного тока. См. также Калькулятор пересчета ВА в ватты.

Электрический разряд

Линия электропередачи — пример устройства для передачи энергии от места, где она вырабатывается, до места, где она потребляется.

Электрический заряд либо количество электричества — скалярная физическая величина, определяющая способность тел создавать электромагнитные поля и учавствовать в электромагнитном содействии. На электрически заряженное тело, помещенное в электромагнитное поле, действует сила, при всем этом заряды обратного знака притягиваются друг к другу, а одноименные заряды — отталкиваются.

Единицей измерения электрического заряда в системе СИ является кулон, равный заряду, проходящему через поперечное сечение проводника с током один ампер в течение одной секунды. Невзирая на то, что мы смотрим перемещение зарядов в хоть какой электрической схеме, количество заряда не меняется, так как электроны не создаются и не разрушаются. Электрический заряд в движении представляет собой электрический ток, рассматриваемый ниже. При перемещении заряда из 1-го места в другое мы осуществляем передачу электроэнергии.

Сила тока

Сила тока — физическая величина, представляющая собой скорость перемещения заряженных частиц либо носителей заряда (электронов, ионов либо дырок) через некоторое сечение проводящего материала, который может быть металлом (к примеру, проводом), электролитом (к примеру, нейроном) либо полупроводником (к примеру транзистором). Если гласить более непосредственно, это скорость потока электронов, к примеру в схеме, показанной на рисунке выше.

В системе СИ единицей измерения силы тока является ампер (знак А). Один ампер — это ток, возникающий при движении заряженных частиц со скоростью один кулон за секунду. Обозначается электрический ток эмблемой I и происходит от французского intensité du courant («интенсивность тока»).

Электрический ток может протекать в любом направлении — от отрицательной к положительной клемме электрической схемы и напротив, зависимо от типа заряженных частиц. Положительные частички (положительные ионы в электролитах либо дырки в полупроводниках) движутся от положительного потенциала к отрицательному и это направление произвольно принято за направление электрического тока. Такое направление можно рассматривать как движение заряженных частиц от более высокого потенциала к более низкому потенциалу либо более высочайшей энергии к более низкой энергии. Это определение направления электрического тока сложилось исторически и стало пользующимся популярностью до того, как стало понятно, что электрический ток в проводах определяется движением отрицательных зарядов.

Такое произвольно принятое направление электрического тока можно также применять для разъяснения электрических явлений при помощи гидравлической аналогии. Мы осознаем, что вода движется из точки с более высочайшим давлением в точку с более низким давлением. Между точками с одинаковыми давлениями потока воды быть не может. Поведение электрического тока аналогично — он движется от точки с более высочайшим электрическим потенциалом (положительной клеммы) к точке с более низким потенциалом (отрицательной клемме).

Труба с водой ведет себя как проводник, а вода в ней — как электрический ток. Давление в трубе можно сопоставить с электрическим потенциалом. Мы также можем сопоставить главные элементы электрических схем с их гидравлическими аналогами: резистор эквивалентен сужению в трубе (к примеру, из-за застрявших там волос), конденсатор можно сопоставить с установленной в трубе гибкой диафрагмой. Катушку индуктивности можно сопоставить с тяжеленной турбиной, помещенной в поток воды, а диодик можно сопоставить с шариковым оборотным клапаном, который позволяет сгустку воды двигаться исключительно в одном направлении.

В системе СИ сила тока измеряется в амперах (А) и названа в честь французского физика Андре Ампера. Ампер — одна из 7 главных единиц СИ. В мае 2019 г. было принято новое определение ампера, основанное на использовании базовых физических констант. Ампер также можно найти как один кулон заряда, проходящий через определенную поверхность в секунду.

Подробную информацию об электрическом токе можно отыскать в наших конвертерах Электрический ток и Линейная плотность тока.

Скорость передачи заряда можно изменять, и эта возможность применяется для передачи инфы. Все системы передачи связи, такие как радио (естественно, сюда относятся и телефоны) и телевидение, основаны на этом принципе.

Электрическое напряжение

Электрическое напряжение либо разность потенциалов в статическом электрическом поле можно найти как меру работы, требуемой для перемещения заряда между выводами элемента электрической схемы. Элементом может быть, к примеру, лампа, резистор, катушка индуктивности либо конденсатор. Напряжение может существовать между 2-мя выводами элемента независимо от того протекает между ними ток либо нет. К примеру, у 9-вольтовой батарейки имеется напряжение между клеммами даже если к ней ничего не присоединено и ток не протекает.

Единицей напряжения в СИ является вольт, равный одному джоулю работы по переносу 1-го кулона заряда. Вольт назван в честь итальянского физика Алессандро Вольта.

В Северной Америке для обозначения напряжения обычно применяется буковка V, что не очень комфортно. Практически, это так же неловко, как и внедрение футов и дюймов. Сравните, к примеру, V = 5 V or U = 5 V. Что бы вы избрали? В почти всех других странах, считают, что для обозначения напряжения лучше применять буковку U — так как так удобнее. В германских, французских и российских учебниках применяется U. Считается, что эта буковка происходит от германского слова Unterschied, значащего разницу либо разность (напряжение — разность потенциалов).

Мы знаем, что энергия, которая была применена для перемещения заряда через элемент схемы, не может пропасть и должна кое-где показаться в той либо другой форме. Это именуется принципом сохранения энергии.

К примеру, если этим элементом был конденсатор либо аккумулятор, то энергия будет храниться в форме электроэнергии, готовой для незамедлительного применения. Если же этот элемент был, к примеру, нагревательным элементом в духовке, то электроэнергия была преобразована в термическую. В громкоговорителе электрическая энергия преобразуется в акустическую, другими словами механическую энергию, и термическую энергию. Фактически вся энергия, которую потребляет работающий компьютер, преобразуется в тепло, которое нагревает помещение, в каком он находится.

Сейчас разглядим электрический элемент в форме авто аккумуляторной батареи, присоединенной к генератору для зарядки. В данном случае энергия подается в элемент. Если же мотор не работает, но работает акустика автомобиля, то энергия подается самим элементом (батареей). Если ток заходит в одну из 2-ух клемм аккума и наружный источник тока (в нашем случае — генератор) должен расходовать энергию, дабы получить этот ток, то такая клемма именуется положительной по отношению к другой клемме аккума, которая именуется отрицательной. Отметим, что эти знаки «плюс» и «минус» выбраны условно и позволяют нам обозначить напряжение, имеющееся между 2-мя клеммами.

USB тестер с соединителями типа USB-C, присоединенный к зарядному устройству и телефону (см. Пример 2 выше)

На рисунке выше показан рассмотренный в Примере 2 USB тестер с соединителями USB Type C, присоединенный к зарядному устройству USB (слева). Справа к тестеру подключен заряжаемый телефон. Тестер определяет потребляемый телефоном ток. Красной стрелкой на тестере показано текущее направление тока. Другими словами, на экране тестера показано, что нагрузка (телефон) подключена к правому порту и заряжается. Отметим, что если заместо зарядного устройства к левому порту подключить какое-нибудь USB-устройство, к примеру, флэш-накопитель (флэшку), то данный тестер покажет оборотное направление движения тока и потребляемый флэшкой ток.

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая свойство тел препятствовать прохождению электрического тока. Оно равно отношению напряжения на выводах элемента к протекающему через него току:

Эта формула именуется законом Ома. Многие проводящие материалы имеют постоянную величину сопротивления R, потому U и I связаны прямой пропорциональной зависимостью. Сопротивление материалов определяется, в главном, 2-мя качествами: самим материалом и его формой и размерами. К примеру, электроны могут свободно двигаться через золотой либо серебряный проводник и не так просто через металлической проводник. Они совершенно не могут двигаться по изоляторам хоть какой формы. Естественно, и другие причины оказывают влияние на сопротивление, но в значимой наименьшей мере. Такими факторами являются, к примеру, температура, чистота проводящего материала, механическое напряжение проводящего материала (применяется в тензорезистивных датчиках) и его освещение (применяется в фоторезисторах).

Электрическая мощность

Мощность представляет собой скалярную физическую величину, равную скорости конфигурации, передачи либо употребления энергии в физической системе. В электродинамике мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи, преобразования либо употребления электроэнергии. В системе СИ единицей электрической мощности является ватт (Вт), определяемый как 1 джоуль за секунду. Скорость передачи электроэнергии равна одному ватту, если один джоуль энергии расходуется на перемещение 1-го кулона заряда в течение одной секунды.

Более подробную информацию о мощности вы отыщите в нашем Конвертере единиц мощности.

Расчет электрической мощности на неизменном токе

Мощность, нужная для перемещения определенного числа кулонов за секунду (другими словами для сотворения тока I в амперах) через элемент схемы с разностью потенциалов U пропорциональна току и напряжению, другими словами

В правой части этого уравнения находится произведение джоулей на кулоны (напряжение в вольтах) на кулоны за секунду (ток в амперах), в итоге получаются джоули за секунду, как и ожидалось. Это уравнение определяет мощность, поглощенную в нагрузке, выраженную через напряжение на выводах нагрузки и протекающий через нее ток. Это уравнение применяется в нашем калькуляторе совместно с уравнением закона Ома.

Хоть какой из частей электрической сети является вещественным объектом определенной конструкции. Но его особенность состоит в двояком состоянии. Он может быть как под электрической нагрузкой, так и обесточен. Если электрического подключения нет, целостности объекта ничто не грозит. Но при присоединении к источнику электропитания, другими словами при возникновении напряжения (U) и электротока, некорректная конструкция элемента электросети может стать для него фатальной, если напряжение и электроток приведут к выделению тепла.

Дальше из статьи наши читатели получат информацию о том, как верно выполнить расчет мощности по току и напряжению, дабы электрические цепи работали исправно и длительно.

Отличия мощности при неизменном и переменном напряжении

Более обычным выходит расчет мощности электрических цепей на неизменном электротоке. Для их участков справедлив закон Ома, в каком задействовано только приложенное U, и сопротивление. Дабы высчитать силу тока I, U делится на сопротивление R:

при этом разыскиваемая сила тока называется амперами.

А так как электрическая мощность Р для такового варианта — это произведение U и силы электротока, она так же просто, как и электроток, рассчитывается по формуле:

при этом разыскиваемая мощность нагрузки называется ваттами.

Все составляющие этих 2-ух формул свойственны для неизменного электротока и именуются активными. Напоминаем нашим читателям, что закон Ома, позволяющий выполнить расчет силы тока, очень многообразен по собственному отображению. Его формулы учитывают особенности физических процессов, соответственных природе электричества. А при неизменном и переменном U они протекают значительно отличаясь. Трансформатор на неизменном U — это полностью никчемное устройство. Также как синхронные и асинхронные движки.

Принцип их функционирования заключен в изменяющемся магнитном поле, создаваемом элементами электрических цепей, владеющими индуктивностью. А такое поле возникает только как следствие переменного U и соответственного ему переменного тока. Но электричеству характерно также и скопление зарядов в элементах электрических цепей. Это явление именуется электрической емкостью и лежит в базе конструкции конденсаторов. Характеристики, связанные с индуктивностью и емкостью, именуют реактивными.

Расчет мощности в цепях переменного электротока

Потому, дабы найти ток по мощности и напряжению как в обыкновенной электросети 220 В, так и в хоть какой другой, где применяется переменное U, будет нужно учитывать несколько активных и реактивных характеристик. Для этого применяется векторное исчисление. В итоге отображение рассчитываемой мощности и U имеет вид треугольника. Две стороны его — это активная и реактивная составляющие, а 3-я — их сумма. К примеру, полная мощность нагрузки S, называемая вольт-амперами.

Реактивная составляющая именуется варами. Зная величины сторон для треугольников мощности и U, можно выполнить расчет тока по мощности и напряжению. Как это выполнить, объясняет изображение 2-ух треугольников, показанное дальше.

Треугольники мощности и напряжения

Для измерения мощности используются особые приборы. При этом их функциональных моделей совершенно не достаточно. Это связано с тем, что для неизменного электротока, также зависимо от частоты применяется соответственный конструктивный принцип измерителя мощности. По этой причине устройство, созданный для измерения мощности в цепях переменного электротока промышленной частоты, на неизменном электротоке либо на завышенной частоте будет демонстрировать итог с неприемлемой погрешностью.

Лабораторный ваттметр

Щитовой ваттметр

У большинства наших читателей выполнение того либо другого вычисления с внедрением величины мощности вероятнее всего происходит не с измеренным значением, а по паспортным данным соответственного электроприбора. При всем этом можно просто высчитать ток для определения, к примеру, характеристик проводки либо соединительного шнура. Если U понятно, а оно в главном соответствует характеристикам электросети, расчет тока по мощности сводится к получению личного от деления мощности и U. Приобретенный таким методом расчетный ток обусловит сечение проводов и термические процессы в электрической цепи с электроприбором.

Но полностью закономерен вопрос, как высчитать ток нагрузки при отсутствии каких-то сведений о ней? Ответ следующий. Верный и полный расчет тока нагрузки, запитанной переменным U, вероятен на основании измеренных данных. Они должны быть получены с применением устройства, который замеряет фазовый сдвиг между U и электротоком в цепи. Это фазометр. Полный расчет мощности тока даст активную и реактивную составляющие. Они обоснованы углом φ, который показан выше на изображениях треугольников.

Лабораторный фазометр

Щитовой фазометр

Используем формулы

Этот угол и охарактеризовывает фазовый сдвиг в цепях переменного U, содержащих индуктивные и емкостные элементы. Дабы рассчитывать активные и реактивные составляющие, применяются тригонометрические функции, применяющиеся в формулах. Перед тем как посчитать итог по этим формулам, нужно, используя калькуляторы либо таблицы Брадиса, найти sin φ и cos φ. После чего по формулам

я вычислю разыскиваемый параметр электрической цепи. Но следует учитывать то, что любой из характеристик, рассчитанный по этим формулам, из-за U, повсевременно изменяющегося по законам гармонических колебаний, может принимать или секундное, или среднеквадратичное, или промежуточное значение. Три формулы, показанные выше, справедливы при среднеквадратичных значениях силы электротока и U. Каждое из 2-ух других значений является результатом расчетной процедуры с внедрением другой формулы, учитывающей ход времени t:

Но и это еще не все аспекты. К примеру, для линий электропередачи используются формулы, в каких бытуют волновые процессы. И смотрятся они по-другому. Но это уже совершенно другая история…

Видео: Как измерить потребляемый ток?

Постоянный ток | Формулы по физике

Электродвижущая сила

Найти

  Известно, что:

     ΕAq =   

Вычислить ‘Ε’

Электродвижущая сила — разность потенциалов

Найти

  Известно, что:

     Εφ1φ2 =   

Вычислить ‘Ε’

Сила тока

Найти

  Известно, что:

     IΔ_qΔ_t =   

Вычислить ‘I’

Сила тока

Найти

  Известно, что:

     IenvS =   

Вычислить ‘I’

Плотность электрического тока

Найти

  Известно, что:

     jIS =   

Вычислить ‘j’

Плотность электрического тока

Найти

  Известно, что:

     jenv =   

Вычислить ‘j’

Сопротивление

Найти

  Известно, что:

     RρlS =   

Вычислить ‘R’

Электрическая проводимость (электропроводность)

Найти

  Известно, что:

     λR =   

Вычислить ‘λ’

Сопротивление и температура

Найти

  Известно, что:

     RR0αt =   

Вычислить ‘R’

Удельное сопротивление

Найти

  Известно, что:

     ρρ0αt =   

Вычислить ‘ρ’

Удельное проводимость

Найти

  Известно, что:

     σρ =   

Вычислить ‘σ’

Последовательное соединение: сила тока

Найти

  Известно, что:

     I1I2 =   

Вычислить ‘I1’

Последовательное соединение: напряжение

Найти

  Известно, что:

     UU1U2 =   

Вычислить ‘U’

Последовательное соединение: сопротивление

Найти

  Известно, что:

     RR1R2 =   

Вычислить ‘R’

Параллельное соединение: сила тока

Найти

  Известно, что:

     II1I2 =   

Вычислить ‘I’

Параллельное соединение: напряжение

Найти

  Известно, что:

     U1U2 =   

Вычислить ‘U1’

Параллельное соединение: сила тока и сопротивление

Найти

  Известно, что:

     I1I2R2R1 =   

Вычислить ‘I1’

Параллельное соединение: сопротивление

Найти

  Известно, что:

     RR1R2 =   

Вычислить ‘R’

Параллельное соединение: сопротивление

Найти

  Известно, что:

     RR1R2 =   

Вычислить ‘R’

Закон Ома

Найти

  Известно, что:

     IUR =   

Вычислить ‘I’

Закон Ома для замкнутой цепи

Найти

  Известно, что:

     ΕIRr =   

Вычислить ‘Ε’

Закон Ома для замкнутой цепи: много источников тока

Найти

  Известно, что:

     nΕIRr =   

Вычислить ‘n’

Работа электрического тока

Найти

  Известно, что:

     AΔ_qU =   

Вычислить ‘A’

Работа электрического тока

Найти

  Известно, что:

     AIRt =   

Вычислить ‘A’

Работа электрического тока

Найти

  Известно, что:

     AUtR =   

Вычислить ‘A’

Мощность электрического тока

Найти

  Известно, что:

     PUI =   

Вычислить ‘P’

Мощность электрического тока

Найти

  Известно, что:

     PIR =   

Вычислить ‘P’

Мощность электрического тока

Найти

  Известно, что:

     PUR =   

Вычислить ‘P’

Работа и мощность электрического тока

Найти

  Известно, что:

     APt =   

Вычислить ‘A’

Номинальная мощность: формула, техника и устройство

Знаете ли вы, почему ваши мама или папа постоянно напоминают вам выключить свет, когда вы выходите из комнаты? Это может быть сокращение вашего счета за электроэнергию, но задумывались ли вы, как отдел электроэнергии определяет сумму, которую вы платите каждый месяц? Электрические приборы, которые мы используем в повседневной жизни, потребляют ток из национальной сети, когда они работают, что зависит от их номинальной мощности. Это передача энергии из сети для питания домашних устройств. Например, электрический чайник преобразует электрическую энергию в тепловую энергию, которая нагревает воду для нашего утреннего кофе или чая.

В этой статье мы обсудим, как электрическая энергия передается между приборами и от каких факторов это зависит. Мы также рассмотрим, как рассчитывается мощность, потребляемая электрическим прибором, и поработаем над несколькими примерами. Вы также сможете принимать обоснованные решения, когда будете покупать новое электрическое устройство. Так что продолжайте читать до конца, чтобы узнать — да, и не забудьте выключить свет!

Определение номинальной мощности

Номинальная мощность , которую мы видим на нашей бытовой технике, определяет, сколько энергии передается из сети для питания устройства. Рейтинг мощности помогает потребителям выбирать между различными приборами в зависимости от их энергопотребления. В нем также подчеркивается максимальная мощность , при которой устройство может безопасно работать, а кабель и вилка также должны выдерживать.

Зарядное устройство для мобильного телефона обычно имеет номинальную мощность в диапазоне 5–25 Вт. Это означает, что зарядное устройство потребляет максимум 25 ватт или 25 джоулей в секунду от электросети. Электрический чайник, с другой стороны, имеет номинальную мощность 3 киловатта. Это 3000 Дж в секунду, что в 120 раз превышает мощность, потребляемую зарядным устройством! Это означает, что с таким же количеством энергии вы можете вскипятить чайник за 1 минуту или зарядить телефон за 2 часа (120 минут)! Давайте теперь посмотрим, как рассчитать мощность, используя потребляемый ток и напряжение. Теперь давайте рассмотрим различные уравнения для расчета количества энергии, потребляемой приборами, с использованием потребляемого тока и напряжения.

Не вся электрическая энергия, переданная в прибор, преобразуется в полезную работу . Часть энергии почти всегда преобразуется в тепловую энергию или какую-либо другую форму отходов в электрических устройствах. Эффективность прибора говорит нам, сколько из входной энергии преобразуется в полезную работу . Подробнее о термине «эффективность» и его значении мы поговорим в следующем разделе.

Формула номинальной мощности

Электрическая мощность или электрическая энергия, переданная в цепи, может быть рассчитана по формуле электрической мощности:

или прописью:

Где — мощность потенциал разность в вольтах между точками передачи энергии и ток в амперах. Следовательно, 1 ватт электроэнергии можно определить как энергию, передаваемую при протекании тока через разность потенциалов .

Существует также другой метод расчета номинальной мощности прибора. Его также можно рассчитать, используя выполненную работу или энергию, переданную устройством за заданное количество времени.

или прописью,

Здесь совершённая работа или переданная энергия в джоулей , а время в секундах . Единица номинальной мощности составляет Вт . Для приборов, которые потребляют более высокие значения мощности, мы используем киловатт или мегаватт .

Из приведенных выше уравнений видно, что мощность, потребляемая прибором, зависит от общей передаваемой энергии и времени, в течение которого прибор включен. Приведенное выше уравнение можно изменить, чтобы получить энергию, потребляемую прибором. Другой способ рассчитать скорость передачи энергии прибору — измерить, сколько кулонов заряда проходит через данную разность потенциалов. Это дано:

или прописью

где заряд в кулон а разность потенциалов в вольт . Теперь посмотрим на эффективность; это поможет вам не только на экзаменах GCSE, но и при покупке любого нового электроприбора.

Номинальная мощность: эффективность устройства

Это этикетка эффективности, которую вы найдете на устройствах. Полосы разного цвета позволяют сравнить, какое устройство работает более эффективно. Викимедиа.

Когда вы включаете электрическое устройство, оно предназначено для преобразования электричества в какую-либо полезную работу, для выполнения которой оно предназначено. Во время этого преобразования всегда теряется часть энергии, обычно в виде тепла или шума. Эффективным устройством является то, которое сводит к минимуму эту потерю энергии. Итак, если у нас есть два устройства с одинаковым рейтингом энергопотребления, изучение их эффективности покажет вам, какая часть потребляемой мощности преобразуется в полезную работу. Эффективность можно рассчитать следующим образом.

Его также можно рассчитать как

Вычисление эффективности даст вам десятичное значение, меньшее или равное единице. Удобный способ представить это с помощью процента. Когда вы умножаете эффективность на, мы получаем то, что называется процентной эффективностью. Теоретическое устройство с эффективностью преобразует всю подводимую мощность в полезную мощность. Процентная эффективность означает, что устройство только преобразует подаваемую мощность в полезную мощность или работу.

Хорошо известным примером неэффективного устройства является лампочка накаливания. Она предназначена для производства света, но вместо этого более 95% входной энергии преобразуется в отработанное тепло!

Теперь давайте поработаем над несколькими примерами, чтобы попрактиковаться в том, что мы только что узнали.

Примеры мощности

Чайник может вскипятить литр воды; сколько времени потребуется зарядному устройству для телефона, чтобы передать то же количество энергии, что и чайник?

Шаг 1: Перечислите заданные значения

Шаг 2: Преобразование величин

Шаг 3: Рассчитайте энергию, переданную котлу, изменив уравнение мощности.

Шаг 4: Рассчитайте время, за которое зарядное устройство телефона передает ту же энергию, что и чайник.

,

переформулируйте это уравнение для времени.

Наконец, переводим время из секунд в минуты:

Зарядному устройству потребуется передать то же количество энергии, что и чайнику

Рассчитайте количество энергии, переданное, если электрическая лампочка, подключенная к источнику заряда, пройдет через него?

Шаг 1: Перечислите заданные значения

Шаг 2: Рассчитайте переданную энергию, используя правильное уравнение0011 есть.

Номинальная мощность резистора

Номинальная мощность резистора дает максимальную мощность, которую он может рассеивать, прежде чем он выйдет из строя и разорвет цепь.

Различные резисторы имеют разную номинальную мощность, определяющую максимальную мощность, которая может пройти через резистор без его повреждения.

Каждый резистор имеет определенную номинальную мощность. Резистор нагревается , так как препятствует протеканию тока через него. Таким образом, если резистор имеет максимальную номинальную мощность, это должно предотвратить его нагрев выше предела того, сколько тепла он может рассеять. Номинальная мощность резистора обычно измеряется в ваттах.

Номинальная мощность — основные выводы

• Номинальная мощность, которую мы видим в наших бытовых приборах, определяет, сколько электроэнергии передается из страны для питания устройства.
• Не вся энергия, передаваемая в прибор, преобразуется в полезная работа .
• Электрическая мощность или электрическая энергия, переданная в цепи, может быть рассчитана с использованием формулы электрической мощности
• Ее также можно рассчитать с использованием выполненной работы или энергии, переданной электроприбором за заданный промежуток времени
• Символ номинальной мощности представлен тем же символом для мощности, Вт.
• Номинальная мощность резистора показывает максимальную мощность, которую он может рассеять без отказа и разрыва цепи.

Полезный инструмент для расчета сопротивления

Полезный инструмент для расчета сопротивления нагревательных элементов

Это британская версия (футы и дюймы). Хотите метрическую версию? Нажмите здесь

Необходимая информация (только цифры) Чтобы использовать этот калькулятор, вам нужно заплатить 1 фунт стерлингов

Для оплаты просто нажмите кнопку PayPal выше. Затем вы можете использовать этот калькулятор столько раз, сколько захотите в этом сеансе, , но как только вы закроете эту страницу , вам нужно будет снова заплатить, если вам потребуется дальнейшее использование.

Напряжение

?Напряжение в вашем регионе

Вольт (например, 110)

Ток (макс. )

?Количество ампер, которое ваша розетка может безопасно выдержать

Ампер (например, 20)

Сопротивление провода на фут

?Информация о сопротивлении должна быть предоставлена ​​поставщиком в омах на единицу

Ом (например, 0,52)

Внутренний диаметр катушки (размер стержня) в дюймах

?Размер стержня, вокруг которого вы собираетесь формировать катушки, измеряется в ДЕСЯТИЧНЫХ дюймах (например, 0,5 или 0,25 и т. д.)

Введите ДЕСЯТИЧНЫЕ дюймы (например, 0,25)

Для использования этого калькулятора требуется пожертвование в размере 1 фунта стерлингов

Чтобы помочь мне покрыть расходы на содержание этого веб-сайта, я прошу фиксированное пожертвование в размере 1 фунта стерлингов для использования этой формы.

Вы сможете использовать этот калькулятор сколько угодно раз, пока не закроете эту страницу и не завершите сеанс. После этого вам нужно будет платить снова.

Чтобы сделать пожертвование, нажмите кнопку Checkout with PayPal. Выполните процесс оплаты, а затем нажмите кнопку «Вернуть продавцу», чтобы вернуться сюда.

Спасибо за помощь в продолжении моего бесплатного контента.

Изготовление нагревательных змеевиков сопротивления достаточно просто с помощью моего простого зажимного приспособления (см. прилагаемое видео), но для правильного понимания нужны некоторые математические расчеты. Надеюсь, приведенный выше калькулятор облегчит вам задачу. Просто введите запрошенные цифры.

Обязательные поля

Вышеуказанные расчеты требуют определенных данных, а именно:

Напряжение : Это напряжение сети в вашем районе или известное вам напряжение, которое вы собираетесь подавать на свои катушки. Например, я живу в Великобритании, и здесь напряжение сети составляет 230 вольт, хотя оно может очень незначительно колебаться между регионами и поставщиками. Поэтому полезно снять показания, если вам требуется точность.

Current Max : Это максимальный ток, который, по вашему мнению, может безопасно выдержать ваша розетка. В Великобритании средняя розетка рассчитана на максимальный ток 13 ампер, и это большой ток. Лично я не хотел бы доводить энергопотребление до предела, поэтому я немного уменьшаю и выбираю максимальное использование 10 ампер.

Сопротивление на метр : Используемый вами провод должен быть специальным проводом сопротивления, предназначенным для использования в производстве элементов катушки. Таким образом, он должен быть оценен производителем и указать сопротивление, которое предлагает провод, обычно в омах на метр. Например, я купил провод Kanthal диаметром 1,02 мм (18 AWG) и сопротивлением 1,73 Ом на метр.

Внутренний диаметр катушки : Это просто диаметр стержня, вокруг которого вы собираетесь формировать катушки. Это важная информация, поскольку она помогает определить, какой длины должна быть катушка.

Расчеты и формулы

С помощью приведенной выше информации мы можем приступить к некоторым математическим вычислениям. Начнем с Силы.

МОЩНОСТЬ

Физика дает нам формулу P = IV (мощность = ток x вольт). Итак, допустим, напряжение равно 230, а ток равен 10 ампер. Это дало бы нам потенциальную номинальную мощность (230 x 10) 2300 Вт (2,3 кВт).

Физика также дает нам другую полезную формулу мощности: P = I² R (мощность = квадрат тока x сопротивление). Допустим, наш ток по-прежнему составляет 10 ампер, а сопротивление — 23 Ом. Это даст нам потенциальную номинальную мощность (10² x 23) 2300 Вт (2,3 кВт).

НАПРЯЖЕНИЕ

Если мы не знаем напряжения, мы можем обратиться к формуле Закона Ома В = IR (Напряжение = Ток x Сопротивление). Таким образом, при силе тока 10 Ампер и сопротивлении 23 Ом мы могли бы установить в этом примере напряжение (10 х 23) 230 Вольт.

СОПРОТИВЛЕНИЕ

Если сопротивление цепи неизвестно, мы можем снова обратиться к закону Ома и изменить формулу, чтобы получить R = V / I (ток = вольт / сопротивление). Так, например, 230 вольт, разделенные на ток 10 ампер, дают нам (230/10) 23 Ом.

Где также можно изменить формулу мощности для расчета сопротивления, т. е. R = P / I² (сопротивление = мощность / ток в квадрате). Так, например, мощность 2300 Вт, деленная на ток 10 ампер в квадрате, дает нам (2300/10²) 23 Ом.

ТОК

Как и в случае с сопротивлением, мы можем использовать закон Ома и преобразовать формулу, чтобы получить ток с I = V / R (Ток = Вольт / Сопротивление). Так, например, 230 Вольт, разделенные на сопротивление 23 Ом, дают нам (230/23) 10 Ампер.

Измените формулу мощности для расчета тока с помощью I² = P / R (Квадрат тока = мощность / сопротивление). Так, например, мощность 2300 Вт, деленная на сопротивление 23 Ом, дает нам (2300/23) 100 ампер, а когда мы получаем квадратный корень из этого, мы получаем 10 ампер.