Undang -undang Watt Apa, Contoh, Aplikasi

The Undang -undang Watt Ia terpakai kepada litar elektrik dan menetapkan kuasa elektrik itu P Dibekalkan oleh elemen litar, ia berkadar terus dengan produk antara voltan suapan V litar dan intensiti semasa Yo yang beredar melalui dia.

Kekuatan elektrik adalah konsep yang sangat penting, kerana ia menunjukkan betapa cepatnya elemen untuk mengubah elektrik menjadi bentuk tenaga lain. Secara matematik, definisi undang -undang Watt yang diberikan dinyatakan seperti berikut:

P = v.Yo

Rajah 1. Kekuatan elektrik menunjukkan kelajuan yang mana elektrik berubah. Sumber: Pixabay

Dalam Sistem Unit Antarabangsa (SI), unit kuasa dipanggil Watt Dan disingkat w, sebagai penghormatan kepada James Watt (1736-1819), seorang perintis Jurutera Scotland Revolusi Perindustrian. Oleh kerana kuasa adalah tenaga per unit waktu, 1 W sama dengan 1 joule/saat.

Kita semua biasa dengan konsep kuasa elektrik dalam satu cara atau yang lain. Sebagai contoh, alat elektrik rumah penggunaan biasa selalu membawa kuasa mereka yang ditentukan, termasuk mentol, roti elektrik atau peti sejuk, antara lain.

[TOC]

Undang -Undang Undang -Undang Watt dan Litar

Undang -undang Watt berlaku untuk elemen litar dengan tingkah laku yang berbeza. Ia boleh menjadi bateri, rintangan atau lain -lain. Antara hujung elemen, perbezaan yang berpotensi ditubuhkan V_B - V_Ke = V_Ab Dan semasa beredar ke arah A ke B, seperti yang ditunjukkan dalam angka berikut:

Rajah 2. Elemen litar di mana perbezaan berpotensi telah ditubuhkan. Sumber: f. Zapata.

Dalam masa yang sangat kecil Dt, Lulus jumlah beban tertentu DQ, supaya kerja yang dilakukan di atasnya diberikan oleh:

dw = v.DQ

Di mana DQ Ia berkaitan dengan arus seperti:

DQ = i.Dt

Jadi:

Boleh melayani anda: kerdil merah

dw = v. Yo.Dt

dw/dt = v. Yo

Dan kerana kuasa berfungsi setiap unit masa:

P = v.Yo

-Ya v_Ab > 0, caj yang melalui unsur mendapat tenaga berpotensi. Unsur ini membekalkan tenaga dari sumber. Ia boleh menjadi bateri.

Rajah 3. Kuasa yang disediakan oleh bateri. Sumber: f. Zapata.

-Ya v_Ab < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.

Rajah 4. Rintangan mengubah tenaga dalam bentuk haba. Sumber: f. Zapata.

Perhatikan bahawa kuasa yang dibekalkan oleh sumber tidak bergantung semata -mata pada voltan, tetapi juga pada arus. Ini penting untuk menjelaskan mengapa bateri kereta begitu besar, dengan mengambil kira bahawa mereka hampir tidak membekalkan 12 v.

Apa yang berlaku ialah enjin starter memerlukan arus yang tinggi, untuk masa yang singkat, yang memberikan kuasa yang diperlukan untuk memulakan kereta.

Undang -undang Watt dan Undang -undang Ohm

Sekiranya elemen litar adalah rintangan, undang -undang Watt dan undang -undang ohm dapat digabungkan. Yang terakhir menetapkan bahawa:

V = i. R

Itu dengan menggantikan undang -undang Watt membawa kepada:

P = v. I = (i.R).I = i².R

Versi berdasarkan ketegangan dan rintangan juga boleh diperolehi:

P = v. (V/r) = v² / R

Kombinasi yang mungkin antara empat magnitud: kuasa p, semasa I, voltan V dan rintangan r r. Menurut data yang ditawarkan oleh masalah, formula yang paling mudah dipilih.

Contohnya, katakan bahawa dalam masalah tertentu, diminta untuk mencari rintangan r, yang berada di ruang kiri bawah huruf tersebut.

Bergantung pada magnitud yang nilainya diketahui, beberapa persamaan yang berkaitan (dalam hijau) dipilih (dalam hijau). Contohnya menganggap mereka saling mengenali V dan Yo, Jadi:

Boleh melayani anda: Prinsip Pascal: Sejarah, Aplikasi, Contoh

R = v/ i

Sekiranya mereka dikenali P dan Yo, Dan rintangan diminta, digunakan:

R = p / i²

Akhirnya, apabila mereka saling mengenali P dan V, Rintangan diperolehi oleh:

R = p² /V

Rajah 5. Formula Undang -undang Watt dan Undang -undang Ohm. Sumber: f. Zapata.

Aplikasi

Undang -undang Watt boleh digunakan dalam litar elektrik untuk mencari kuasa elektrik yang dibekalkan atau dimakan oleh elemen. Mentol adalah contoh yang baik dari penerapan undang -undang Watt.

Contoh 1

Mentol khas untuk mendapatkan beberapa pencahayaan dalam satu, mempunyai dua filamen tungsten, yang rintangannya adalah r r_Ke = 48 ohm dan r_B = 144 ohm. Mereka disambungkan ke tiga mata, dilambangkan sebagai 1, 2 dan 3, seperti yang dilihat dalam angka itu.

Peranti dikawal oleh suis untuk memilih pasangan terminal dan juga menyambungkannya ke rangkaian 120 V. Cari semua kuasa yang mungkin dapat diperoleh.

Rajah 6. Skim untuk contoh yang diselesaikan 1. Fountain. D. Figueroa. Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan.

Penyelesaian

- Apabila terminal 1 dan 2 bersambung, hanya rintangan r_Ke Ia diaktifkan. Oleh kerana ketegangannya, iaitu 120 V dan nilai rintangan, nilai -nilai ini digantikan secara langsung dalam persamaan:

P = v²/R = (120 v)²/48 ohm = 300 w

- Menghubungkan terminal 2 dan 3, rintangan r diaktifkan_B, Kuasa yang:

P = v²/R = (120 v)²/144 ohm = 100 w

- Terminal 1 dan 3 membolehkan rintangan disambungkan secara siri. Rintangan yang setara ialah:

R_Pers = R_Ke + R_B = 48 ohm + 144 ohm = 192 ohm

Oleh itu:

P = v²/R = (120 v)² /192 ohm = 75 w

- Akhirnya, kemungkinan yang tersisa adalah untuk menghubungkan rintangan selari, seperti yang ditunjukkan dalam rajah d). Rintangan yang setara dalam kes ini adalah:

1/ r_Pers = (1/r_Ke) + (1/r_B) = (1/48 ohm) + (1/144 ohm) = 1/36 ohm.

Oleh itu rintangan yang setara adalah R_Pers = 36 ohm. Dengan nilai ini, kuasa adalah:

Boleh melayani anda: Sifat elektrik bahan

P = v² / R = (120 v)² / 36 ohm = 400 w

Contoh 2

Sebagai tambahan kepada watt, unit lain yang digunakan secara meluas untuk kuasa adalah kilowatt (atau kilowatt), disingkat sebagai kw. 1 kW sama dengan 1000 watt.

Syarikat yang membekalkan elektrik ke rumah invois dari segi tenaga yang digunakan, bukan kuasa. Unit yang mereka gunakan ialah Kilowatt-Hora (KW-H) yang walaupun mengambil nama Watt, adalah tenaga untuk tenaga.

1 kilowatt-hora atau kw-h Ia adalah tenaga yang dibekalkan dalam 1 jam melalui kuasa 1000 watt, yang dalam joules akan bersamaan dengan:

1 kW-h = 1000 w x 3600 s = 3.6 x 10 ⁶ J

a) Katakan rumah menggunakan 750 kWh untuk bulan tertentu. Apakah jumlah bil elektrik bulan itu? Pelan pengguna berikut berikut:

- Kadar Pangkalan: $ 14.00.

- Harga: 16 sen/kWh sehingga anda mencapai 100 kWh sebulan.

- 200 kWh sebulan berikut mempunyai nilai 10 sen/kWh.

- Dan melebihi 300 kWh sebulan, 6 sen dikenakan/kWh.

b) Cari kos purata elektrik.

Penyelesaian kepada

- Pelanggan menggunakan 750 kW-h sebulan, oleh itu melebihi kos yang ditunjukkan pada setiap peringkat. Untuk 100 kWh pertama, nilai wang adalah: 100 kWh x 16 sen /kWh = 1600 sen = 16.00 $

- 200 kWh berikut mempunyai kos: 200 kWh x 10 sen /kWh = 2000 sen = 20.00 $.

- Di atas 300 kW-h ini, pelanggan menggunakan 450 kW-h lebih, untuk sejumlah 750 kW-h. Kos dalam kes ini adalah: 450 kWh x 6 sen /kWh = 2700 sen = 27.00 $.

- Akhirnya, semua jumlah yang diperolehi ditambah dengan kadar asas ditambah, untuk mendapatkan harga penerimaan bulan itu:

Harga untuk membayar = 14.00 $+ 16.00 $ +20.00 $+ 27.00 $ = $ 77.

Penyelesaian b

Kos purata ialah: 77 $ / 750 kWh = 0.103 $ /kw-h = 10.3 sen /kWh.

Rujukan

1. Alexander, c. 2006. Asas Litar Elektrik. Ke -3. Edisi. McGraw Hill.
2. Berdahl, e. Pengenalan kepada Elektronik. Pulih dari: CCRMA.Stanford.ed.
3. Boylestad, r. 2011. Pengenalan kepada Analisis Litar. Ke -13. Edisi. Pearson.
4. Persatuan Pembangun Elektrik. Kalkulator Undang -undang Undang -undang & Watt Ohm dengan contoh. Pulih dari: ElectricalReBuilders.org
5. Figueroa, d. (2005). Siri: Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 5. Elektrik. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).