Как зависит мощность от напряжения. Как зависит мощность двигателя постоянного тока от напряжения: особенности и характеристики — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как меняется мощность двигателя постоянного тока при изменении напряжения питания. Какие факторы влияют на зависимость мощности от напряжения. Как рассчитать мощность двигателя при разном напряжении. Какие особенности имеют характеристики двигателя постоянного тока.

Содержание

Основные характеристики двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока (ДПТ) является одним из самых распространенных типов электродвигателей. Его основными характеристиками являются:

Напряжение питания
Потребляемый ток
Мощность
Частота вращения
Крутящий момент

Все эти параметры взаимосвязаны между собой. При изменении одного из них меняются и остальные. Рассмотрим подробнее, как зависит мощность ДПТ от напряжения питания.

Зависимость мощности от напряжения в ДПТ

Мощность двигателя постоянного тока прямо пропорциональна квадрату напряжения питания. Это означает, что при увеличении напряжения в 2 раза мощность возрастет в 4 раза. Данная зависимость описывается формулой:

P = U^2 / R

где P — мощность, U — напряжение, R — сопротивление обмотки якоря.

Почему мощность так сильно зависит от напряжения? Это связано с тем, что при повышении напряжения увеличивается не только напряжение на обмотках двигателя, но и протекающий через них ток. А мощность, как известно, равна произведению напряжения на ток.

Влияние тока на мощность ДПТ

Ток, протекающий через обмотки двигателя постоянного тока, также оказывает существенное влияние на его мощность. Зависимость мощности от тока является линейной и описывается формулой:

P = I^2 * R

где I — ток якоря.

Таким образом, при увеличении тока в 2 раза мощность возрастет в 4 раза. Однако следует помнить, что чрезмерное увеличение тока может привести к перегреву обмоток и выходу двигателя из строя.

Механическая характеристика ДПТ

Механическая характеристика двигателя постоянного тока показывает зависимость частоты вращения от момента нагрузки на валу. Она имеет вид наклонной прямой линии. При увеличении напряжения питания эта прямая смещается вверх параллельно самой себе.

Это означает, что при повышении напряжения возрастает частота вращения двигателя на холостом ходу. При этом наклон характеристики сохраняется, то есть жесткость остается неизменной.

Как рассчитать мощность ДПТ при изменении напряжения?

Для расчета мощности двигателя постоянного тока при изменении напряжения питания можно использовать следующий алгоритм:

Измерить номинальную мощность P1 при номинальном напряжении U1
Определить новое значение напряжения U2
Рассчитать новую мощность по формуле: P2 = P1 * (U2/U1)^2

Например, если при напряжении 12 В мощность составляла 100 Вт, то при повышении напряжения до 24 В мощность будет равна:

P2 = 100 * (24/12)^2 = 400 Вт

Таким образом, мощность возросла в 4 раза при двукратном увеличении напряжения.

Особенности регулирования скорости ДПТ изменением напряжения

Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока путем изменения напряжения питания имеет ряд особенностей:

Диапазон регулирования ограничен (обычно не более 2-3 крат)
При снижении напряжения уменьшается момент двигателя
КПД двигателя снижается при отклонении напряжения от номинального
Требуется использование регулируемого источника питания

Поэтому данный способ регулирования скорости применяется в основном для маломощных двигателей в простых приводах. Для более точного управления используются другие методы.

Влияние магнитного потока на характеристики ДПТ

Еще одним важным фактором, влияющим на характеристики двигателя постоянного тока, является магнитный поток. При ослаблении магнитного потока частота вращения двигателя возрастает, а момент уменьшается. Это позволяет расширить диапазон регулирования скорости.

Зависимость частоты вращения от магнитного потока описывается формулой:

n = U / (c * Ф)

где n — частота вращения, c — конструктивная постоянная, Ф — магнитный поток.

Таким образом, при уменьшении магнитного потока в 2 раза частота вращения возрастет в 2 раза. Однако следует помнить, что при этом пропорционально снижается момент двигателя.

Зависимость КПД двигателя от напряжения

КПД двигателя постоянного тока также зависит от напряжения питания. Максимальное значение КПД достигается при номинальном напряжении. При отклонении напряжения как в большую, так и в меньшую сторону КПД снижается.

Это связано с тем, что при низком напряжении возрастают потери в меди обмоток из-за увеличения тока. А при высоком напряжении увеличиваются потери в стали магнитопровода из-за роста магнитного потока.

Поэтому для достижения максимальной энергоэффективности рекомендуется эксплуатировать двигатель при напряжении, близком к номинальному.

Применение ДПТ в современной технике

Несмотря на появление более совершенных типов электродвигателей, двигатели постоянного тока по-прежнему широко применяются в различных областях техники:

Электротранспорт (электромобили, электровелосипеды)
Робототехника
Станки с ЧПУ
Бытовая техника
Электроинструмент
Авиамоделизм

Это обусловлено простотой конструкции ДПТ, легкостью управления и хорошими регулировочными свойствами. При правильном выборе параметров и режимов работы двигатели постоянного тока обеспечивают высокую эффективность и надежность.

«Почему, чем выше напряжение, тем меньше ток? » — Яндекс Кью

Как зависит работа двигателя от напряжения

Содержание

Влияние режима напряжения на работу асинхронных электродвигателей
Как зависит мощность от напряжения
Как зависит мощность от напряжения в однофазных сетях
Зависимость мощности от напряжения в трехфазных сетях
Электроника для всех
Блог о электронике
Двигатель постоянного тока. Характеристики и регулирование
106 thoughts on “Двигатель постоянного тока. Характеристики и регулирование”
Видео

Влияние режима напряжения на работу асинхронных электродвигателей

Анализ зависимостей изменения величины дополнительных потей для различных типов двигателей от напряжения на их зажимах показывает что наиболее существенное влияние имеет значение коэффициента загрузки двигателя.

Установлено, что общим для рассмотренных двигателей является увеличение потребляемой реактивной мощности при увеличении подведенного напряжения.

Кроме того, удельное потребление реактивной мощности растет уменьшением коэффициента загрузки.

При изменении напряжения на зажимах двигателя изменяется скольжение, а следовательно, и скорость вращения.

При снижении напряжения скорость вращения двигателей заметно снижается, особенно для двигателей меньшей мощности. Наоборот, повышение напряжения приводит к увеличению скорости двигателелей.

При работе двигателей с малыми коэффициентами загрузки влият изменения напряжения на скорость двигателей практически очень мало.

При оценке влияния изменения напряжения на экономичность работы асинхронных двигателей следует учитывать стоимость дополнтельных потерь электроэнергии, вызванных отклонением напряжения увеличение реактивной мощности, потребляемой двигателем, а также изменение экономических показателей, связанных с влиянием изменения скорости вращения на производительность соответствующих механизмов.

В настоящее время отсутствует единая методика оценки экономичности работы асинхронных двигателей. Некоторые специалисты вообще отрицают целесообразность и возможсть практического выполнения подобных расчетов, мотивируя это что изменение активной и реактивной мощности, потребляемой двигателем при относительно небольших отклонениях от номинального напряжения, мало, а влияние изменений скорости двигателей на (производительность механизмов в этих условиях практически вообще отсутствует и не может быть даже замечено.

В то же время имеются данные о том, что правильная оценка влияния изменений напряжения на экономичность работы асинхронных электродвигателей в ряде случаев позволяет получить существенный эффект.

Если влияние скорости вращения двигателя на производительность механизмов имеет место, то напряжение на зажимах двигателей должно поддерживаться не ниже номинального при малых коэффициентах грузки, и в пределах наибольшего допустимого значения при больших коэффициентах загрузки (близких к номинальной).

При отсутствии влияния скорости вращения двигателя на производительность механизмов целесообразно поддерживать напряжение на зажимах двигателей не выше номинального при больших коэффициентах загрузки и ниже номинального при малых коэффициентах загрузки.

Экономические характеристики могут быть построены как для отдельных электроприемников, так и для узлов распределительной сети или для узлов нагрузки электрических систем.

Размещено компанией ООО «ЭЛТЕХКОМ-ЕК» [03.12.2009]

Источник

Как зависит мощность от напряжения

Основными характеристиками электричества считаются такие параметры, как:

В этой статье мы рассмотрим вопрос о том, как зависит мощность от напряжения. Точность при расчете этих показателей влияет на правильность подбора оборудования (например, резисторов, выключателей, питающих кабелей и пр.).

Напряжение представляет собой разность между величинами потенциалов входящего провода и исходящего, то есть фазы и рабочего нуля. Значения подведенного напряжения и потребляемого тока позволяют вычислить мощность. В сетях постоянного тока мощность рассчитывается как произведение напряжения и тока. Для сетей переменного тока система расчетов сложнее.

Как зависит мощность от напряжения в однофазных сетях

Рассматривая зависимость мощности от напряжения в однофазных сетях, следует учитывать влияние такого фактора, как промышленная частота, которая является причиной возникновения особых нагрузок:

Такого рода нагрузки называют реактивными. Комплекс реактивных нагрузок создает дополнительные потери мощности, не выполняющие полезных действий. Эти мощности также именуются реактивными. В отличие от активных нагрузок, для реактивных характерно такое явление, как сдвиг фазы (между напряжением и током).

Для электроприборов, предназначенных для работы в цепи переменного тока, рассчитывается так называемая полная мощность (этот параметр обозначают буквой «S»), которая складывается из величины активной мощности и реактивной составляющей.

В соответствии с постоянными изменениями тока и напряжения промышленной частоты (этот процесс описывается синусоидальным законом) меняются и показатели мощности. Поэтому принято рассматривать интегрирующее (суммарное) значение для определенного временного промежутка, а не отдельные мгновенные показатели.

Зависимость мощности от напряжения в трехфазных сетях

Чаще всего применяемая в современной электроэнергетике трехфазная цепь представляет собой три однофазные цепи, которые расположены на комплексной плоскости со сдвигом 120° относительно друг друга. Небольшие отличия между нагрузками в каждой фазе приводят к неравномерности, за счет которой в нулевом проводе создается ток.

Складывая составляющие в каждой фазе, мы получаем общую мощность для подключенного к схеме устройства. При расчете общей мощности применяются специальные приборы:

Использование этих двух приборов возможно при различной нагрузке фаз, симметричной или несимметричной, то есть как в уравновешенных, так и в неуравновешенных трехфазных системах.

Еще один метод измерения, который известен как косвенный, основан на применении амперметра и вольтметра. Вычислив параметр S и разделив его на значение линейного напряжения, мы получаем величину общего тока потребления.

Информация о том, чем отличается эксплуатация устройств в цепях постоянного и переменного тока, помогает максимально точно рассчитать мощность в зависимости от показателей тока и напряжения для каждого конкретного случая и убедиться в безопасности и эффективности эксплуатации электродвигателей и прочего оборудования.

Источник

Электроника для всех

Блог о электронике

Двигатель постоянного тока. Характеристики и регулирование

После предыдущего поста о мотор-редукторе мне пришло несколько вопросов по регулированию двигателя постоянного тока. Так что пора написать очередной пост 🙂

Двигатель постоянного тока (ДПТ) это один из самых привычных и понятных электродвигателей, он изучается даже в школе, на физике. Он используется практически везде, где нужен малогабаритный моторчик, а также не спешит сдавать своих позиций и там, где мощность измеряется десятками киловатт. О нем и поговорим.

▌Конструктив и базовый принцип
Не буду тут особо распинаться, покажу картинку из википедии и укажу ряд основных узлов. Все остальное вы и так знаете и трогали своими руками.

1. Статор состоит из источника магнитного поля. Далеко не всегда это постоянный магнит, более того, постоянный магнит это скорей исключение, чем правило. Обычно все же это обмотка возбуждения. По крайней мере на всем, что больше кулака по размерам.

Работает все очень и очень просто. Обмотка якоря отталкивается от магнитного поля статора силой Ампера и совершает пол оборота, стремясь вывести эту силу на ноль и таки вывела бы если бы не коллектор, который ловко всех обламывает переключает полярность катушки и сила вновь становится максимальной. И так по кругу. Т.е. коллектор служит механическим инвертором напряжения в якоре. Запомните этот момент, он нам еще пригодится 🙂

Обычно в мелких моторчиках всего два полюса обмотки возбуждения (одна пара) и трехзубцовый якорь. Три зуба это минимум для запуска из любого положения, но чем больше зубцов тем более эффективно используется обмотка, меньше токи и более плавный момент, т.к сила является проекцией на угол, а активный участок обмотки проворачивается на меньший угол

▌Происходящие в двигателе процессы
Думаю многие из вас кто баловался с движками могли заметить, что у них есть ярко выраженный пусковой ток, когда мотор на старте может рвануть стрелку амперметра, например, до ампера, а после разгона ток падает до каких-нибудь 200мА.

Почему это происходит? Это работает противоэдс. Когда двигатель стоит, то ток который через него может пройти зависит только лишь от двух параметров — напряжения питания и сопротивления якорной обмотки. Так что предельный ток который может развить движок и на который следует рассчитывать схему узнать несложно. Достаточно замерить сопротивление обмотки двигателя и поделить на это значение напряжение питания. Просто по закону Ома. Это и будет максимальный ток, пусковой.

Но по мере разгона начинается забавная вещь, обмотка якоря движется поперек магнитного поля статора и в ней наводится ЭДС, как в генераторе, но направлена она встречно той, что вращает двигатель. И в результате, ток через якорь резко снижается, тем больше, чем выше скорость.

А если движок дополнительно еще подкручивать по ходу, то противоэдс будет выше питания и движок начнет вкачивать энергию в систему, став генератором.

▌Немного формул
Не буду грузить никого выводами, их найдете сами если захотите. Чтобы было поменьше матана рекомендую найти учебник по электроприводу для средних учебных заведений и годом выпуска подревней. От 50х-60х годов самое то 🙂 Там и картинки винтажные и расписано для вчерашнего выпускника сельской семилетки. Много букв и никакого грузилова, все четко и по делу.

Самая главная формула коллекторного двигателя постоянного тока:

Ну и зависимость момента от тока и потока:

С_м — конструктивная констатнта.

Вот тут стоит обратить внимание, что зависимость момента от тока совершенно прямая. Т.е. просто замеряя ток, при неизменном потоке возбуждения, мы можем совершенно точно узнать величину момента. Это может быть важно, например, чтобы не сломать привод, когда двигло может развить такое усилие, что легко поломает то, что оно там вращает. Особенно с редуктором.

Ну и из этого же следует, что момент у машины постоянного тока зависит только от способности источника снабжать его током. Так что идеальный нерушимый сверхпроводящий движок вам на раз лом в узел завяжет, пусть даже он сам с ноготок будет. Только энергию подавай.

А теперь смешаем все это в кучу и получим зависимость оборотов от момента — механическую характеристику двигателя.

Если ее построить, то будет нечто следующее:

n₀ — это обороты идеального холостого хода сферического двигателя в вакууме. Т.е. когда наш движок ну ваще халявит, момент равен нулю. Ток потребления тоже, естественно, ноль. Т.к. противоэдс равна напряжению. Чисто теоретический вариант. А вторая точка строится уже с каким-либо моментом на валу. Получается прямая зависимость оборотов от момента. А наклон характеристики определяется сопротивлением якорной цепи. Если никаких добавочных резисторов там нет, то это зовут естественной характеристикой.

Обороты идеального холостого хода зависят от напряжения и потока. Больше ни от чего. А если поток константа (постоянный магнит), то только от напряжения. Снижая напряжение вся наша характеристика параллельно смещается вниз. Уменьшили напряжение в два раза — скорость упала в два раза.

Если есть возможность менять поток возбуждения, то можно поднимать скорость выше номинальной. Тут зависимость обратная. Ослабляем поток — двигатель разгоняется, но либо падает момент, либо ему надо жрать больше тока.

Добавляя резисторы в якорную цепь мы можем увеличить наклон, т.е. чем больше грузим тем больше падает скорость.

Метод плох тем, что резисторы в цепи якоря должны быть расчитаны на ток двигателя, т. е. быть мощными и будут греться зря. Ну и момент резко падает, что плохо.

Есть еще двигатели не независимого, а последовательного возбуждения. Это когда обмотка статора включена последовательно якорю. Не каждый двигатель так можно включить, обмотка возбуждения должна выдерживать ток якоря. Но у них возникает одно интересное свойство. При пуске возникает большой пусковой ток и этот пусковой ток является же током возбуждения, обеспечивая огромный пусковой момент. Механическая характеристика напоминает гиперболу с максимумом в районе нулевых оборотов.

А дальше, по мере разгона, момент падает, а обороты наоборот растут. И если нагрузку убрать с вала, то движок сразу же уходит в разнос. Такие движки ставят на тягловый привод в основном. По крайней мере ставили раньше, до развития силовой электроники. С места эта хрень рвет так, что все стритсракеры нервно закуривают.

▌Режимы работы двигателя постоянного тока
Направление вращения движка зависит от направления тока якоря или направления потока возбуждения. Так что если взять коллекторный двигатель и подключить обмотку возбуждения параллельно якорю, то он будет прекрасно вращаться и на переменном токе (универсальные двигатели, их в кухонную технику часто ставят). Т.к. ток будет одновременно меняться и в якоре и в возбуждении. Момент правда будет пульсирующим, но это мелочи. А для реверса там надо будет поменять полярность включения якоря или возбуждения.

Если нарисовать механическую характеристику в четырех квадрантах, то у нас будет нечто похожее на это:

Вот, например, характеристика 1 на I участке у нас машина работает как двигатель. Нагрузка растет и в определенный момент двигатель останавливается и начинает вращаться в обратную сторону, т.е. нагрузка обращает его вспять. Это тормозной режим, противовключение. Режим очень тяжелый, двигло греется просто зверски, но для торможения очень эффективный. Если же момент на валу сменит направление и пойдет вращать навстречу движку, то мотор сразу же выйдет на генерацию (IV участок).

Характеристика 2 это то же самое, только с обратной полярностью питающего напряжения двигателя.

А характеристика 3 это динамическое торможение. Оно же реостатное. Т.е. когда мы берем и просто коротим наш двигатель на резистор или сам на себя. Можете сами проверить, возьмите любой моторчик и покрутите его, а потом закоротите ему якорь и покрутите снова. На валу будет ощутимое усилие, тем больше, чем качественнее движок.

Кстати, драйвера двигателей вроде L293 или L297 имеют возможность включить реостатное торможение, подачей обоих ключей вверх или вниз. При этом якорь коротится через драйвер на шину земли или питания.

▌Бесколлекторные двигатели постоянного тока
Коллекторный движок он очень хорош. Он чертовски легко и гибко регулируется. Можно повышать обороты, понижать, механическая характеристика жесткая, момент он держит на ура. Зависимость прямая. Ну сказка, а не мотор. Если бы не одна ложка говна во всей этой вкусняшке — коллектор.

Это сложный, дорогой и очень ненадежный узел. Он искрит, создает помехи, забивается проводящей пылью от щеток. А при большой нагрузке может полыхнуть, образовав круговой огонь и тогда все, капец движку. Закоротит все дугой наглухо.

Но что такое коллектор вообще? Нафига он нужен? Выше я говорил, что коллектор это механический инвертор. Его задача переключать напряжение якоря туда сюда, подставляя обмотку под поток.

А на дворе то уже 21 век и дешевые и мощные полупроводники сейчас на каждом шагу. Так зачем нам нужен механический инвертор если мы можем сделать его электронным? Правильно, незачем! Так что берем и заменяем коллектор силовыми ключами, а еще добавляем датчики положения ротора, чтобы знать в какой момент переключать обмотки.

А для пущего удобства выворачиваем двигатель наизнанку — гораздо проще вращать магнит или простенькую обмотку возбуждения, чем якорь со всей этой тряхомудией на борту. В качестве ротора тут выступает либо мощный постоянный магнит, либо обмотка питаемая с контактных колец. Что хоть и смахивает на коллектор, но не в пример надежней его.

И получаем что? Правильно! Бесщеточный двигатель постоянного тока aka BLDC. Все те же няшные и удобные характеристики ДПТ, но без этого мерзкого коллектора. И не надо путать BLDC с синхронными двигателями. Это совсем разные машины и разным принципом действия и управления, хотя конструктивно они ОЧЕНЬ схожи и тот же синхронник вполне может работать как BLDC, добавить ему только датчиков да систему управления. Но это уже совсем другая история.

106 thoughts on “Двигатель постоянного тока. Характеристики и регулирование”

Я очень ждал статей про двигатели. Специалист по электроприводу научил нас как работать с AVR, а про моторчики нифига не написал. Еще будут статьи на эту тему?

Мне порвала шаблон обратная зависимость между магнитным потоком возбуждения и скоростью вращения. По формуле я вижу, что это так, но понять не могу. Особенно удивил уход вразнос при отключении обмотки возбуждения. Если нет магнитного потока статора, то от чего «отталкивается» ротор? Как двигатель может вообще работать в таком режиме?

Отталкивается от остаточного возбуждения. Намагниченности полюсов. Но ты обрати внимание, что момент там тоже уходит в ноль. Так что либо отталкиваться бешеным током, либо снижать момент до нуля.

Да, про момент я заметил. Понятно, что разгон будет происходить только без нагрузки и только, если источник питания способен выдать нужный ток.

Статьи может быть будут еще, не скажу. Я, на самом деле, за 7 лет изрядно эту тему подзабыл за неиспользованием. Особенно касаемо всякого продвинутого регулирования и динамики привода. Так что не такой я уж специалист по приводу 🙂

Можно и без продвинутого регулирования для начала. Меня совсем базовые вещи интересуют. Типа, какие бывают способы управления и, соответственно, какие драйверы их реализуют, чем отличаются, плюсы, минусы, подводные камни. Для коллекторных и бесколлекторных двигателей постоянного тока. На что следует обратить внимание при разработке схем с электродвигателями, чтобы не сжечь все нафиг. В общем, такая статья в раздел «Начинающим». Но и более емкие статьи я бы с удовольствием прочитал.

Ну базовые вещи я уже описал 🙂 А дальше додумываешь сам. Напряжение можно рулить ШИМом. Можно обратную связь по току-моменту замутить. Обращаться с ними также как с любой индуктивностью, о чем я тоже уже писал. Не расписывал только H-мосты самодельные. Но тут тема такая, на всех не угодишь, слишком они разные бывают.

Он используется практически везде, где нужен малогабаритный моторчик

Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ. Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ. Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ. Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ. Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ.

Модели — не игрушки. Совсем другие требования, и другие цены.
А в дешевых игрушках, — как правило, дешевые коллекторные движки с проволочными щетками. Да и в самых дешевых моделях вертолета с соосными винтами (по сути, те же игрушки) — тоже коллекторные.

Имеется двигатель постоянного тока мощностью 60Вт, напряжение питания 48В. Как его можно переделать чтобы питать от 12В не потеряв в мощности?

Источник

Видео

Электродвигатель постоянного тока. Принцип работы.

Урок 151 (осн). Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома

Электродвигатель на подшипниках ● 1

Какие должны быть параметры при диагностике исправного автомобиля

ПОСЛЕ ЭТОГО ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ТВОЕМ АВТО БОЛЬШЕ НЕ БУДЕТ И УПАДЕТ РАСХОД!

Преобразователь частоты для асинхронного электродвигателя. Что это такое, как он устроен.

Каждый водитель должен знать про эту коварную неисправность в генераторе автомобиля.

Схема двигателя постоянного тока. Устройство и принцип работы.

Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3D

В чём разница между НАПРЯЖЕНИЕМ и ТОКОМ

Мощность электрического тока: формула

Прежде чем рассматривать электрическую мощность, следует определиться, что же представляет собой мощность вообще, как физическое понятие. Обычно, говоря об этой величине, подразумевается определенная внутренняя энергия или сила, которой обладает какой-либо объект. Это может быть мощность устройства, например, двигателя или действия (взрыв). Ее не следует путать с силой, поскольку это разные понятия.

Содержание

Что такое мощность электрического тока

Любые физические действия совершаются под влиянием силы. С ее помощью проделывается определенный путь, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа А, проделанная в течение определенного времени t, составит значение мощности, выраженное формулой: N = A/t (Вт = Дж/с). Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии той или иной системы. Одним из таких преобразований является мощность электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. В первую очередь она связана с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезные действия.

Мощность тока связана сразу с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, затрачиваемую на перемещение 1 кулона. Сила тока (I) соответствует количеству кулонов, проходящих за 1 секунду. Таким образом, ток, умноженный на напряжение (I x U), соответствует полной работе, выполненной за 1 секунду. Полученное значение и будет мощностью электрического тока.

Приведенная формула мощности тока показывает, что мощность находится в одинаковой зависимости от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одно и то же значение этого параметра можно получить за счет большого тока и малого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на дальние расстояния от источника к потребителям. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих подстанциях.

Существует два основных вида электрической мощности – активная и реактивная. В первом случае происходит безвозвратное превращение мощности электрического тока в механическую, световую, тепловую и другие виды энергии. Для нее применяется единица измерения – ватт. 1Вт = 1В х 1А. На производстве и в быту используются более крупные значения – киловатты и мегаватты.

К реактивной мощности относится такая электрическая нагрузка, которая создается в устройствах за счет индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля. В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выраженное следующей формулой: Q = U х I х sin(угла). Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q является реактивной мощностью, измеряемой в Вар – вольт-ампер реактивный. Данные расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а формула, существующая для этого, позволяет быстро выполнить вычисления.

Обе мощности можно наглядно рассмотреть на простом примере. Какое-либо электротехническое устройство оборудовано нагревательными элементами – ТЭНами и электродвигателем. Для изготовления ТЭНов используется материал, обладающий высоким сопротивлением, поэтому при прохождении по нему тока, вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Данный пример очень точно характеризует активную электрическую мощность.

Что касается электродвигателя, то внутри него расположена медная обмотка, обладающая индуктивностью, которая, в свою очередь, обладает эффектом самоиндукции. Благодаря этому эффекту, происходит частичный возврат электричества обратно в сеть. Возвращаемая энергия характеризуется небольшим смещением в параметрах напряжения и тока, оказывая негативное влияние на электрическую сеть в виде дополнительных перегрузок.

Такие же свойства имеют и конденсаторы из-за своей электрической емкости, когда накопленный заряд отдается обратно. Здесь также смещаются значения тока и напряжения, только в противоположном направлении. Данная энергия индуктивности и емкости, со смещением по фазе относительно значений действующей электросети, как раз и есть реактивная электрическая мощность. Благодаря противоположному эффекту индуктивности и емкости в отношении сдвига фазы, становится возможным выполнить компенсацию реактивной мощности, повышая, тем самым, эффективность и качество электроснабжения.

По какой формуле вычисляется мощность электрического тока

Правильное и точное решение вопроса чему равна мощность электрического тока, играет решающую роль в деле обеспечения безопасной эксплуатации электропроводки, предупреждения возгораний из-за неправильно выбранного сечения проводов и кабелей. Мощность тока в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Для измерения силы тока существует прибор – амперметр. Однако не всегда возможно воспользоваться этим прибором, особенно когда проект здания еще только составляется, а электрической цепи просто не существует. Для таких случаев предусмотрена специальная методика проведения расчетов. Силу тока можно определить по формуле при наличии значений мощности, напряжения сети и характера нагрузки.

Существует формула мощности тока, применительно к постоянным значениям силы тока и напряжения: P = U x I. При наличии сдвига фаз между силой тока и напряжением, для расчетов используется уже другая формула: P = U x I х cos φ. Кроме того, мощность можно определить заранее путем суммирования мощности всех приборов, которые запланированы к вводу в эксплуатацию и подключению к сети. Эти данные имеются в технических паспортах и руководствах по эксплуатации устройств и оборудования.

Таким образом, формула определения мощности электрического тока позволяет вычислить силу тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ представляет собой коэффициент мощности. При наличии трехфазной электрической сети сила тока вычисляется по такой же формуле, только к ней добавляется фазный коэффициент 1,73: I = P/(1,73 х U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от характера планируемой нагрузки. Если предполагается использовать лишь лампы освещения или нагревательные приборы, то он будет составлять единицу.

При наличии реактивных составляющих в активных нагрузках, коэффициент мощности уже считается как 0,95. Данный фактор обязательно учитывается в зависимости от того, какой тип электропроводки используется. Если приборы и оборудование обладают достаточно высокой мощностью, то коэффициент составит 0,8. Это касается сварочных аппаратов, электродвигателей и других аналогичных устройств.

Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт. Однако с целью получения максимально точных результатов, необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами.

От чего зависит мощность тока

Мощность тока, различных приборов и оборудования зависит сразу от двух основных величин – силы тока и напряжения. Чем выше ток, тем больше значение мощности, соответственно, при повышении напряжения, мощность также возрастает. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока будет возрастать как произведение той и другой величины: N = I x U.

Очень часто возникает вопрос, в чем измеряется мощность тока? Основной единицей измерения этой величины является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт является мощностью устройства, потребляющего ток силой в 1 ампер, при напряжении 1 вольт. Подобной мощностью обладает, например, лампочка от обычного карманного фонарика.

Расчетное значение мощности позволяет точно определить расход электрической энергии. Для этого необходимо взять произведение мощности и времени. Сама формула выглядит так: W = IUt где W является расходом электроэнергии, произведение IU – мощностью, а t – количеством отработанного времени. Например, чем больше продолжается работа электрического двигателя, тем большая работа им совершается. Соответственно возрастает и потребление электроэнергии.

Почему напряжение зависит от сопротивления проводника в цепи?

Спросил 5 лет, 2 месяца назад

Изменено 4 года назад

Просмотрено 2к раз

$\begingroup$

Насколько я знаю, электрический потенциал — это характеристика точки в пространстве, а разность электрических потенциалов (напряжений) — это разность электрических потенциалов двух точек.

Меня также учили, что электрический потенциал точки по отношению к заряду зависит от заряда и расстояния от заряда. Также электрический потенциал точки из-за системы зарядов представляет собой сумму электрических потенциалов, вызванных каждым отдельным зарядом системы.

Теперь в электрической цепи я предполагаю, что напряжение батареи обусловлено местом, где больше отрицательных зарядов (отрицательная клемма), и местом, где больше положительных зарядов (положительная клемма). Поскольку электрический потенциал, как обсуждалось выше, зависит только от системы зарядов и расстояний, я ожидал, что напряжение будет изменяться только в зависимости от расстояния между клеммами, но закон Ома утверждает, что напряжение изменяется также из-за характеристики проводника. (Сопротивление).

Я могу думать об этой капле как о потенциальной энергии, преобразованной в тепло из-за столкновений с частицами проводника, но я нахожу это контрастирующим с определением напряжения, которое я дал.

Может ли кто-нибудь помочь мне решить это сомнение?

электрические цепи
электрические сопротивления
напряжение

$\endgroup$

$\begingroup$

, но закон Ома гласит, что напряжение изменяется также из-за характеристики проводника (сопротивления).

На самом деле закон Ома утверждает , а не . Закон Ома — это всего лишь соотношение между — в данном случае — тремя параметрами: сопротивлением $R$, током $I$ и напряжением $V$.

$$V=RI$$

Но хотя это отношения между ними, , а не указывает, какие из них являются зависимыми и изменятся при изменении другого. Это зависит от ситуации.

В случае батареи, подключенной к простой цепи, мы знаем, что напряжение постоянно. Независимо от сопротивления в цепи напряжение всегда составляет, скажем, 5 В на двух клеммах аккумулятора. Это верно, когда он не подключен (разомкнутая цепь, фактически бесконечное сопротивление), когда подключен (некоторое конкретное значение сопротивления) и когда он закорочен (фактически нулевое сопротивление).

Напряжение постоянное и не зависит от сопротивления, которое оказывается на пути. Итак, если посмотреть на закон Ома, что тогда меняется, как не $V$? Математически вы правы в том, что что-то еще должно измениться при изменении $R$. Но это не обязательно должно быть $V$ — это может быть и $I$. И это.

Думайте о $V$ как о «давлении», которое «подталкивает» к обвинениям.

В случае разомкнутой цепи на них подается 5 В, но они по-прежнему не могут двигаться, потому что проводящего пути нет — бесконечно $R$, но ноль $I$. Закон Ома соблюдался.
В подключенном корпусе они все еще подталкиваются 5 В и текут с любым током $I$, удовлетворяющим закону Ома. $R$ ограничивает и изменяет $I$, а не $V$.
В случае короткого замыкания на них все еще подается напряжение 5 В, и на этот раз их ничто не останавливает. Они ускоряются и ускоряются. При любой скорости потока (тока) 5 В подталкивают их быстрее, чтобы набрать более высокую скорость, которая продолжается вечно (или до тех пор, пока выделяемое тепло не расплавит провод). $R$ равно нулю, а $I$ бесконечно — закон Ома соблюдается.

В общем, будьте осторожны при чтении математической формулы. Он показывает только взаимосвязь между параметрами — он не показывает, какие из них зависимы, а какие фиксированы. Это зависит от конкретной ситуации.

$\endgroup$

$\begingroup$

Похоже, что ОП путает напряжение, питаемое от батареи, и электрический потенциал (напряжение) из-за системы зарядов, которая зависит только от зарядов и расстояний. 91$.

Другим важным понятием является проводимость, провода и соединители идеально моделируются как идеальные проводники. С помощью этих проводов вы можете сделать клеммы для подключения объекта (резистор, диод, светодиод и т. д.). Таким образом, если вы измените расстояние между этими клеммами, электрический потенциал между обеими точками не изменится, этот электрический потенциал вызван отрицательными зарядами на одной клемме и отсутствием отрицательного заряда (отсутствием электронов) на другой клемме. Эти заряды могут свободно перемещаться в проводах и металле, помните, что они являются идеальными проводниками. Когда вы меняете расстояние между клеммами, эти свободные заряды перемещаются, а электрический потенциал всегда одинаков.

Теперь, если вы подключите объект к этим клеммам, и это будет омическое устройство, то закон Ома гласит $$I=\frac{V}{R}$$ Если вы измените сопротивление, то изменится ток через проводник: $$I_1=\frac{V}{R_1} \ \ \ \ I_2=\frac{V}{R_2}$$

, потому что вы не меняете батарею.

https://en.wikipedia.org/wiki/Battery_(электричество)

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

9{2}}{R}$? Теперь, чтобы уменьшить $P$, мы должны уменьшить $V$.

А чтобы уменьшить $V$, нужно увеличить $I$ (поскольку $P = VI$).

электричество
электрический ток
электрическое сопротивление
напряжение
мощность

$\endgroup$

$\begingroup$

Нужно обратить внимание на то, где находится напряжение. Повышение напряжения питания не означает, что напряжение во всех частях цепи повысится. На самом деле, он может упасть в некоторых частях. Давайте сделаем простой пример. Вам необходимо обеспечить определенное количество энергии $P_{load}$, и у вас есть фиксированная линия распределения с сопротивлением $R_{line}$. Впрочем, можно выбрать напряжение питания $V_{supply}$ и нагрузка как-нибудь справится (трансформаторы или еще какая магия).

В этих примерах я буду использовать $P_{load} = 1MW$. Сопротивление моей линии будет $R_{line} = 1 \Omega$ (туда-обратно, так что каждый отрезок равен $0,5 \Omega$). 2$ (млн), и теперь ими можно пренебречь. 92}{R}$ дает 0,5 МВт$. Есть два провода, поэтому общая мощность, потребляемая проводами, составляет $ 1 МВт $, что я назвал $ P_ {потеря} $. Выполнение этого для случая 2 дает убыток всего в $1W$. В этом суть упражнения: при увеличении напряжения питания мне нужен меньший ток для обеспечения той же мощности. Это означает меньшее напряжение между концами питающих проводов и меньшую мощность потерь в них.

Обратите внимание, что мне нужно было отрегулировать нагрузку между случаями 1 и 2. Я не просто увеличил напряжение питания без изменения нагрузки; это будет иметь совсем другой эффект. Вот простой, но, возможно, не реалистичный пример. Моя нагрузка составляет 1000$ резистивных нагревательных элементов. Каждая предназначена для получения 1000 долларов США и производства 1000 долларов США. Таким образом, мы можем сделать вывод, что предполагаемый ток через них равен $1А$, а сопротивление равно $1000 Омега$. Если я подключу их все параллельно, то им все равно потребуется $1000V$, но результирующее сопротивление нагрузки будет $1\Omega$, это мой случай 1. Далее я подключу их последовательно, результирующее сопротивление будет $1000000\Omega$. и мне нужно поставить $1000000V$. Это мой случай 2.

Я проигнорировал осложнения, связанные с эффектами А/С и другими факторами, напр. утечки через изоляцию. Реальная нагрузка, вероятно, добавит много сложностей, но я надеюсь, что это поможет понять идею.

$\endgroup$

$\begingroup$

Что вас смущает, так это разница между приложенным напряжением и падением напряжения на линии передачи.

Рассмотрим простую цепь с последовательно соединенными источником напряжения, резистором и «устройством». Здесь прибор играет роль всего, что питается по линиям электропередачи, резистор играет роль самих линий электропередачи, а источник напряжения — это электростанция. 92R$ обратно.

Мы можем представить себе сценарий, который меняет роли $V$ и $I$ — предположим, мы наблюдаем ситуацию короткого замыкания. У нас есть источник напряжения, резистор и «устройство» параллельно. В этой ситуации напряжение на резисторе и «устройстве» будет равно вырабатываемому напряжению источника питания.

Затем, чтобы оптимизировать поток энергии в устройство, мы хотим максимизировать ток и минимизировать напряжение, так как потери мощности через резистор будут пропорциональны квадрату напряжения (поскольку это «фиксированное» значение).

$\endgroup$

$\begingroup$

Здесь важны две силы: мощность, рассеиваемая линиями передачи, и передаваемая мощность. Отдаваемая мощность — это, прежде всего, весь смысл линий электропередач. Хотя снижение напряжения, конечно, уменьшит рассеиваемую мощность, оно также уменьшит отдаваемую мощность. На самом деле нас интересует не минимизация рассеиваемой мощности, а скорее минимизация отношения рассеиваемой мощности к отдаваемой мощности.

Мощность, рассеиваемая компонентами цепи, пропорциональна эффективному сопротивлению этого компонента, поэтому мы можем увеличить долю мощности, потребляемой нашими устройствами, увеличив их эффективное сопротивление. А с трансформаторами дело в том, что когда мы понижаем напряжение, мы увеличиваем эффективное сопротивление устройств на пониженной стороне. То есть, если мы понизим напряжение в 10 раз, то устройство в пониженной части цепи с сопротивлением R$ добавит 10R$ к общему эффективному сопротивлению всей цепи.

$\endgroup$

$\begingroup$

Мы делаем снижаем напряжение. Мы уменьшаем напряжение на части цепи с потерями, от одного конца до другого каждого проводника самой линии передачи, уменьшая ток, протекающий через них.

Однако целью линии передачи является мощность передачи, поэтому мы максимизируем ее, максимально увеличивая передающее напряжение между двумя проводниками.

Вы должны обратить внимание на то, где находится напряжение и почему.

$\endgroup$

$\begingroup$

Начнем со схемы, которая разумно моделирует электрическую систему:

Источник преобразует механическую/химическую/тепловую энергию в электрическое напряжение и ток. Источник имеет конечную мощность (ватт). Но напряжение и ток могут быть гибкими, особенно при использовании трансформаторов.
Линия передачи представляет собой пару длинных медно-алюминиевых кабелей. Он в основном действует как простой резистор. Поскольку добавление/замена кабелей требует больших усилий, мы можем предположить, что это сопротивление фиксировано.
Вообще говоря, нагрузка имеет определенное требуемое энергопотребление. В среднем дом может потреблять 1000 Вт. Удвоение напряжения питания не заставит жильцов потреблять больше энергии. Если напряжение меняется (например, в Америке 120 В против 230 В в Европе), нагрузка может компенсироваться с помощью трансформаторов, изменения сопротивления резистивных устройств и т. д. для поддержания более или менее постоянного энергопотребления. 92}{R}$ технически правильны для каждого компонента. В то время как каждый компонент испытывает один и тот же ток, каждый компонент может иметь разное напряжение и сопротивление, следовательно, разную мощность. Так что вам нужно анализировать мощность каждого компонента в отдельности.
Сравнительный пример:
Нагрузка хочет потреблять 2 Вт. Линия передачи имеет сопротивление 1 Ом. Потенциал источника 5 В. Сколько мощности теряется?
$V_\text{источник} = V_\text{загрузка} + V_\text{строка} = 5\text{V}$. (закон напряжения Кирхгофа)
$I_\текст{источник} = I_\текст{загрузка} = I_\текст{строка}$. (действующий закон Кирхгофа)
$P_\text{load} = V_\text{load}I_\text{load} = 2\text{W}$. Итак, $V_\text{load} = (2\text{W}) / I_\text{load}$.
$V_\text{строка} / I_\text{строка} = 1\text{Ω}$. Итак, $V_\text{line} = I_\text{line} × (1\text{ Ω})$.
Замена: $5\text{V} = V_\text{load} + V_\text{line}$
$= (2\text{W}) / I_\text{load} + I_\text{line} × (1\text{Ω})$
$= (2\text{W}) / I_\text{загрузка} + I_\text{загрузка} × (1\text{Ω})$. 92 (1\текст{Ом}) ≈ 0,004\текст{Вт}$.
$\endgroup$
$\begingroup$
Из комментариев этот другой вопрос/ответ отвечает на ваш вопрос, но я добавлю немного больше информации.
Именно движение электронов в проводнике вызывает потерю энергии при передаче, поэтому, если бы вы использовали большой ток и низкое напряжение для передачи энергии, вы максимизировали бы количество движущихся электронов и, следовательно, максимизировали бы величину потери энергии. . 92/R$, хотя обычно математически эквивалентны, не эквивалентны по физическим основаниям.
Более того, можно представить ситуации, когда есть конечное напряжение, но нет тока и, следовательно, нет потери мощности. В другом случае, если у нас есть ток без напряжения (например, из-за инерции, когда проводник ускоряется), потеря мощности действительно происходит.
Наконец, на микроскопическом уровне понятие напряжения неприменимо. Вместо этого у нас есть: $$w=\mathbf{j}\cdot\mathbf{E}, \mathbf{j}=\sigma\mathbf{E},$$ (где $\sigma$ может быть тензором.) 9{2} реалов.
$\endgroup$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
электрических цепей — Зависит ли напряжение от площади поверхности проводника?
Аналогия хорошая, но вы, похоже, ее неправильно поняли. Давление воды не зависит от площади поверхности трубопровода, так же как и напряжение не зависит от площади поверхности проводки.
Давление воды зависит от мощности насоса, заполняющего трубопровод (при условии, что количество воды, доступной для заполнения трубопровода, в первую очередь превышает мощность трубопровода). А в ситуации, когда вода свободно вытекает после насоса, это также является функцией сопротивления трубопровода, идущего после насоса.
Статическое давление 1 бар в трубе малого диаметра такое же, как статическое давление 1 бар в трубе большого диаметра. Просверлите маленькое отверстие в любой из труб, как если бы вы приложили мультиметр к проводу, и вы измерите одинаковое давление в 1 бар в обеих трубах.
Разница в том, когда течет вода. Если вода на выходе из насоса на выходе из насоса находится под давлением 1 бар, то будет падение давления вдоль трубы в соответствии с поперечным сечением (в идеальном случае круглой трубы — диаметром) трубы и расстояние от выхода насоса. Давление на открытом конце трубы будет не 1 бар, а несколько меньше в зависимости от диаметра и длины от насоса.
Перепад будет больше для меньших труб, чем для больших.
Однако, если затем закрыть открытый конец трубы, давление поднимется до того же давления, что и на выходе из насоса, а конечное статическое давление будет одинаковым независимо от диаметра трубы.
Поэтому необходимо измерять «падение напряжения» при включенной соответствующей нагрузке , точно так же, как падение давления необходимо измерять при открытом выпускном отверстии.
Что касается единиц измерения, то электрической аналоговой единицей объема воды, часто измеряемой в литрах, является кулон. Электрическая аналоговая единица расхода воды — не первоклассная единица измерения, но часто измеряемая в литрах в секунду — это ампер.
Фунты на квадратный дюйм — фунты на квадратный дюйм — в этом контексте немного сбивает с толку. Это не означает, что давление представляет собой заданное количество фунтов, распределенное по доступному квадратному дюйму трубопровода (таким образом, увеличение площади трубопровода приводит к уменьшению количества фунтов, прикладываемых к каждому квадратному дюйму). Фунт на квадратный дюйм — это величина давления, прикладываемого к на каждые квадратных дюйма трубопровода, сколько бы квадратных дюймов ни было на самом деле.
Увеличение площади внутренней поверхности твердого контейнера не снижает давление содержимого. Но увеличение объем контейнера требует добавления дополнительных литров, чтобы зарядить контейнер до заданного давления в первую очередь.
Точно так же площадь поверхности провода не изменяет напряжение — напряжение представляет собой давление, которое проявляется на всей поверхности провода, и увеличение площади поверхности провода будет просто означать тот же самый уровень напряжения, проявляется на большей поверхности, чем раньше.
Что делает провод большего объема , так это требует больше кулонов электричества, чтобы зарядить провод до этого напряжения в первую очередь. Электрическая аналоговая единица объема — также часто измеряемая в литрах, что сбивает с толку (в основном потому, что жидкости обычно считаются несжимаемыми) — это фарад.
Редактировать: Я подумал, что добавлю к этому еще что-нибудь, так как это вызвало мой собственный интерес к аналогии с водой. Надеюсь, я не испортил хорошее начало.
Мне было интересно, как провести аналогию между ваттами и джоулями. Я уже говорил, что кулоны — это аналоговая единица количества воды в литрах. Мы обычно измеряем передачу или потребление воды в таких литрах. Но почему мы очень редко говорим об электрических величинах в кулонах?
Мы чаще говорим о ежедневном потреблении электроэнергии в ватт-часах, что эквивалентно джоулям (1 ватт-час = 3600 джоулей). Что же тогда является водной аналоговой единицей измерения джоулей?
Ответ: на самом деле это джоули для обоих. Джоули (и, следовательно, ватт-часы) — это единица энергии или работы количества.
«Работа» здесь не является описанием физической величины. Это описание чисто абстрактной механической величины, основанное на способности рассматриваемой системы вызывать изменение физических свойств или пространственного расположения физических вещей. Когда количество работы передается в систему, мы описываем, какое количество изменение произошло в этой системе.
Слово «изменение» здесь намеренно неуловимо. Конкретные виды физических изменений можно измерять в разных единицах — литр воды поднимается над землей на 1 метр, или литр воды нагревается на 100 градусов. Но каждое из этих конкретных изменений может быть сведено (применяя законы физики) к общему описанию количества переданной работы.
Заметьте также, что я говорю о «работе , переданной », а не «выполненная работа». Потому что это количество работы не создается и не уничтожается, не производится и не потребляется, а только передается. отменить изменение), а законы физики описывают условия, на которых это можно сделать. И всегда есть две стороны уравнения: если работа переносится на какое-то изменение, должно быть другое изменение в другом месте с противоположной величиной работы.
В настоящее время мы редко используем перекачку воды по трубопроводу для выполнения работает с в этом механическом смысле. Мы подаем воду в дом в качестве растворителя для мытья, в качестве носителя для сточных вод или для потребления человеком, и сама вода (т. е. ее внутренние физические или химические свойства) рассматривается как основное свойство для этой цели, а не работу , которую могут выполнять трубопровод и система перекачки воды.
Перекачка воды в дом и из дома выполняет работу, но точное измерение 9 не представляет повседневного интереса0041 сколько работы выполняется при этом.
Контексты, в которых вода или пар используются специально для выполнения механической работы и где эта работа подлежит измерению, относятся к области машиностроения. Основное применение — турбины (простым водяным колесом является простой пример). Теперь мы видим приложение, в котором количество воды в литрах больше не имеет существенного значения, а вместо этого интерес представляет способность выполнять работу за счет привода турбины. Количество воды без давления не способно совершать никакой работы по приведению в движение турбины. Но нажатая величина есть. И объем работы зависит от давления передачи, а не только от объема.
И это возвращает нас к электричеству. Мы не перемещаем электрические заряды по проводам из-за внутренних свойств, передаваемых зарядом, или для того, чтобы держать сам заряд в руках. Мы делаем это для того, чтобы движение электрического заряда выполняло работу — обычно в конце концов работу неэлектрического рода, например нагревание вещей или приведение в действие механических устройств. И именно поэтому мы измеряем потребление электроэнергии в джоулях или ватт-часах, потому что способность передавать работу (а не передавать электрический заряд) является основным назначением электрических систем.