Любой электроприбор характеризуется несколькими основными параметрами, среди которых номинальное напряжение, ток и мощность. Иногда в техническом паспорте указываются лишь мощность и напряжение, ток в этом случае легко найти, воспользовавшись знаменитыми формулами Ома (разумеется, с рядом оговорок – например, должен быть известен cos). Верно также обратное: зная ток и напряжение, можно выполнить расчет мощности. В глобальной Сети есть много материалов по данной теме, но большая их часть рассчитана на специалистов. Давайте рассмотрим, что понимают под термином «электрическая мощность», какие существуют ее разновидности и как можно сделать расчет мощности. Физический смысл мощности указывает, насколько быстро в установке (приборе) происходит преобразование электроэнергии в тот или иной вид полезной работы. Вот так все просто! Для неэлектрических же устройств вполне допустимо использовать термин «производительность». В электротехнике принято разделение, согласно которому существует активная и реактивная мощность. Первая непосредственно преобразуется в полезную работу, поэтому считается основной. Единицей измерения служит Ватт и производные – Киловатт, Мегаватт и пр. На бытовых электроприборах указывается именно она. Хотя это вовсе не означает, что реактивной составляющей нет. В свою очередь вторая – нежелательная, так как в выполнении работы не участвует, а растрачивается на различные виды потерь. Измеряется в «вар» (вольт-ампер реактивный) и производных – киловольт-ампер реактивный и т.д. Сумма активной и реактивной составляющих формируют полную мощность (вольт-ампер, ВА). Яркий пример потребителя с чистой активной нагрузкой – электрический ТЭН. При прохождении по нему электрического тока генерируется тепло, причем в прямой зависимости. Точно так же действует потребитель реактивной энергии – классический трансформатор. При его работе в витках обмотки создается магнитное поле, которое само по себе не нужно (используется свойство электромагнитной индукции). Магнитопровод намагничивается, происходят потери. Другими словами: Q = U*I*sin Fi, где sin Fi – синус угла между векторами тока и напряжения. Его знак зависит от характера нагрузки (емкостная или индуктивная). Расчет мощности начинают с определения рода тока: постоянный или переменный, так как формулы не являются универсальными. В первом случае используется следствие из классического закона Ома. Мощность P является произведением тока I на напряжение U: P=I*U (Вт=А*В). При цепи с источником питания учитывается направление ЭДС: это нужно для расчета сопротивления самого источника. Так, генератор или батарея, в которых ток течет от «-» к «+», выдавая энергию в нагрузку цепи, отдает мощность. Если же течение тока противоположно приложенному потенциалу (зарядка аккумуляторной батареи), то имеет место поглощение мощности источником ЭДС. Формула расчета мощности для переменного тока (однофазная цепь) учитывает коэффициент – «косинус фи». Он представляет собой отношение активной составляющей мощности к полной. Очевидно, что в случае с ТЭНом косинус будет равняться 1 (идеальный вариант), так как реактивной составляющей нет. Иначе для снижения потерь на стороне генератора применяют различные компенсаторы или иные технические решения. Таким образом: P= U*I*cos Fi. Расчет мощности в трехфазных цепях выполняется для каждой фазы, а полученные значения затем суммируются. Для переменного тока полная мощность рассчитывается как квадратный корень из суммы квадратов активной и реактивной составляющих. Для генерирующих устройств (подстанции) более важно знать именно полную мощность, так как на основе этого подбираются все остальные элементы последующих цепей. Очевидно, что в большинстве случаев нельзя заранее узнать характер нагрузки. fb.ru Электрической цепью называют совокупность гальванически соединенных друг с другом источников электрической энергии и ее потребителей (нагрузок), в которых может возникать электрический ток. С помощью источников тот или иной вид энергии (энергия сжигаемого топлива, падающей воды, атомная и химическая энергия и т.д.) преобразуется в электрическую энергию. Рис 1.2 Приемники, наоборот, преобразуют электрическую энергию в другие ее виды (механическую, тепловую, химическую, энергию светового излучения и т.д.). Графическое изображение электрической цепи с помощью условных обозначений ее элементов называется электрической схемой цепи. Электрические цепи подразделяются на разветвленные и неразветвленные. Простейшая неразветвленная цепь представлена на рис. 1.1. Во всех элементах неразветвленной цепи действует один и тот же ток. Разветвленная цепь (рис. 1.2) имеет в своем составе ветви, узлы, контуры. Ветвь - это участок цепи, состоящий из последовательно соединенных элементов и заключенный между двумя узлами. В каждой ветви существует свой ток. Узел - это точка в электрической схеме цепи, где гальванически соединяются не менее трех ветвей. Любой замкнутый путь на схеме называется контуром. Независимым называется контур, содержащий хотя бы одну ветвь, не включенную в иной контур. Пример разветвленной электрической цепи приведен на рис. 1.2. В схеме два узла обозначенные буквами «а» и «b», три ветви, расположенные между узлами и два независимых контура. Электрический ток и напряжение являются основными величинами, характеризующими состояние электрических цепей. Электрический ток в проводниках представляет явление упорядоченного движения электрических зарядов под действием электрического поля. Под словами ток понимают также интенсивность или силу тока, измеряемую количеством электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника в единицу времени: , [A] (1.1) где ∆q - электрический заряд, прошедший за время ∆t через поперечное сечение проводника. Следовательно, ток характеризует скорость изменения заряда во времени. В системе СИ заряд измеряется в кулонах (Кл), время - в секундах, а ток - в Амперах (А). Ток является скалярной алгебраической величиной, знак которой зависит от направления движения одноименных зарядов, а именно условно принятого положительного заряда. Для однозначного определения знака тока достаточно произвольно выбрать одно из двух возможных направлений за положительное, которое отмечается стрелкой (см. рис. 1.2.). Перед началом анализа электрической цепи необходимо отметить во всех ветвях положительные направления токов, выбор которых может быть произвольным. Закон изменения тока во времени может быть выражен функцией времени произвольной формы. Постоянным называется ток, значение которого неизменно во времени при неизменных параметрах электрической цепи. Постоянный ток принято обозначать буквой I. Прохождение электрического тока в цепи связано с преобразованием или потреблением энергии. Для определения энергии, затрачиваемой при перемещении заряда между двумя рассматриваемыми точками проводника, вводят новую величину - напряжение. Электрическим напряжением между двумя точками называют количество энергии, затрачиваемой на перемещение заряда из одной точки в другую. , [В] (1.2.) где W – энергия электрического поля. При измерении энергии в джоулях (Дж) и заряда в кулонах (Кл) напряжение измеряется в вольтах (В). Для однозначного определения знака напряжения между двумя выводами рассматриваемого участка цепи одному из выводов условно приписывают положительную полярность, которую отмечают либо знаком <+>, либо стрелкой, направленной от вывода (рис. 1.3). Напряжение положительно, если его полярность совпадает с выбранной. Обычно условно положительную полярность напряжения выбирают согласованной с выбранным положительным напряжением тока, когда стрелки для тока и напряжения совпадают. В цепях постоянного тока напряжение принято обозначать буквой U. Из определения напряжения (1.2) получается выражение энергии W, затраченной на перемещение заряда q на участке цепи с напряжением U к моменту времени t : (1.3) Дифференцирование этого равенства во времени дает выражение мгновенной мощности p - скорости изменения энергии во времени : (1.4) Мощность измеряется в Ваттах (Вт). Мощность в электрической цепи постоянного тока обозначается буквой P и равна P=UI. Она является алгебраической величиной, знак которой определяется знаком напряжения и тока: при совпадении этих знаков мощность положительна (Р>0), что соответствует потреблению энергии в рассматриваемом участке цепи; при несовпадении знаков тока и напряжения мощность отрицательна (P<0), что означает выделение ее из участка цепи (такой участок является источником энергии). studfiles.net Работа является мерой превращения одного вида энергии в другой. Ватт-секунда – эта работа электрического тока величиной 1А при напряжении 1В в течение 1с. 1 Ватт ∙ час [Вт ∙ ч] = 3600 Вт ∙ ч = 3600 Дж 1 кВт ∙ ч = 1000 Вт ∙ ч = 3600 000 Дж Работа электрического тока в одну секунду называется мощностью электрического тока, она характеризует интенсивность работы, совершенной током. За единицу мощности принят Ватт [Вт]. Ватт – мощность, которую развивает 1 кВт = 1000 Вт 1 МВт = 1000 000 Вт Полной называется мощность, развиваемая источником тока Отношение полезной мощности к полной мощности, развиваемой источником тока, называется коэффициентом полезного действия (КПД), обозначается Тепловое действие тока.При прохождении электрического тока по проводнику в результате столкновения электронов с его атомами проводник нагревается. Закон Джоуля – Ленца.Количество выделенного тепла прямо пропорционально квадрату величины тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока через проводник. Эта зависимость установлена в 1841 г. Английским физиком Джоулем и несколько позднее (в 1844 г.) русским академиком Ленцем. Тепловое действие тока применяют: лампы накаливания, нагревательные приборы, электросварка, тепловые реле (биметаллические пластины). Каждый проводник в зависимости от условий, в которых он находится, может пропустить через себя, не перегреваясь, ток, не превышающий некоторую допустимую величину. Эта величина характеризуется допустимой плотностью тока При неплотном электрическом контакте и плохом соединении проводников R вместе их соединения (так называемое переходное сопротивление электрического контакта) сильно возрастает, и здесь происходит усиленное выделение тепла. В итоге это может привести к перегоранию контакта и разрыву электрической цепи. Вопросы для самоконтроля: 1. Как осуществляется последовательное соединение проводников? Какие действуют законы в данной цепи? 2. Как осуществляется параллельное соединение проводников? Какие действуют законы в данной цепи? 3. Как осуществляется смешанное соединение потребителей? 4. Как определить работу и мощность электрического тока? В каких единицах измеряется мощность и работа? 5. Что такое коэффициент полезного действия? 6. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца. 7. Что такое плотность тока и переходное сопротивление? 8. Что такое электрическое поле? Чем характеризуется электрическое поле? 9.Что называется электрическим потенциалом? Разностью потенциалов? В каких единицах измеряется? 10. Что такое ЭДС, и в каких единицах она измеряется? 11. Что такое электрический ток, и в каких единицах он измеряется? 12. Что называется электрическим сопротивлением? От чего зависит сопротивление проводников? 13. Как устроен атом вещества? 14.Что называется проводником и диэлектриком? 15. Как взаимодействуют электрические заряды? Закон Кулона. 16. Что такое электрическое поле? Чем характеризуется электрическое поле? 17. Что такое электрический ток, и в каких единицах он измеряется? 18. Что называется электрическим сопротивлением? От чего зависит сопротивление проводников? 19.Как можно увеличить сопротивление проводника? 20. Как образуется электрическая цепь, и из каких частей она состоит? 21. Сформулируйте закон Ома для электрической цепи и отдельного участка? 22. Что такое падение напряжения и как оно определяется? 23. Охарактеризуйте режимы работы генератора постоянного тока? 24. Что называется коротким замыканием, каковы его последствия? 25.Как формулируется первый закон Кирхгофа? 26. Как формулируется второй закон Кирхгофа? Какова мощность тока цепи. Электрическая мощность электрической цепи. Мощность в электрической цепи
Расчет мощности в электрических цепях
Глава 1. Электрические цепи постоянного тока.
1.1.Основные понятия об электрической цепи.
1.2. Ток, напряжение и мощность в электрической цепи.
Работа и мощность электрической цепи.
; из закона Ома 
, 
при 
, а полезной – мощность, расходуемая во внешней цепи потребителем 
.
- «эта».
; 
, т. е. величиной тока I приходящегося на 1 мм 
площади поперечного сечения s проводника.
- допускаемая плотность тока I на 
площади поперечного сечения.
- обмотка электрических машин
- нить электрической лампочкиПохожие статьи:
poznayka.org
Мощность в цепи постоянного тока, электрическая энергия и коэффициент полезного действия
Электрическая мощность Р (Вт) определяется произведением напряжения на силу тока:
(1)
где U-напряжение на токоприемнике, В
I-сила тока через токоприемник, А
Единица мощности – 1 ватт 1вольт 
1 ампер
Принимая во внимание закон Ома (
), равенство 1 можно представить следующим образом:
(2)
(3)
В практике пользуются единицей мощности – киловатт (кВт), 1 Квт=1000 Вт.
Как и в механике электрическая энергия, или работа (Дж), равна произведению мощности на время:
(4)
где Р - мощность, t- время, с.
Единица энергии 1 джоуль = 1 ватт 
1 секунду. В практике пользуются более крупной единицей – киловатт-часом (кВт
ч), 1 кВт
ч= 1кВт 
1ч=1000 Вт
3600 с= 3600 000 Дж = 3,6 МДж.
Если взять значение Р из выражений 1,2,3 то формулу 4 можно переписать так:
(5)
Тепловое действие тока. Прохождение электрического тока через проводник сопровождается выделением тепла. В нагревательных приборах получение тепла – это конечная цель. Но в других приборах и устройствах выделение тепла представляет собой непроизводительные потери электрической энергии.
Количество теплоты измеряют в джоулях, причем 1 Дж= 1 Вт 
1с = 1 Вт
с.
По закону Ленса – Джоуля количество теплоты Q, выделяемой током в проводнике, пропорционально квадранту тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока:
(6)
где I – сила тока, А
R - сопротивление, Ом
t – время, с.
При всяком превращении одного вида энергии в другой наблюдается потери энергии. Например, при превращении электрической энергии в механическую (в электрическом двигателе) часть электроэнергии, потребляемой электродвигателем из сети, расходуется на нагрев двигателя, на трение в подшипниках и т.д.
Этот процесс количественно характеризует величина называемая коэффициентом полезного действия (к.п.д.). Под к.п.д. понимают отношение полезной мощности Р пол , отдаваемой машиной, к подведенной мощности Р подв
(7)
treugoma.ru
Какова мощность тока цепи. Электрическая мощность электрической цепи.
Тема: электрическая мощность электроцепи, какова мощность тока.
Электрические цепи представляют собой те пути, по которым течёт ток, в процессе чего проявляются те или иные физические процессы (ради которых и создавалась данная электроцепь в конкретном устройстве). Помимо тока, тогда когда он там протекает, на участках цепи между различными двумя точками присутствует электрическое напряжение (когда он подано на устройство). Напряжение - это разность электрических потенциалов. То есть, интенсивность напряжённости электромагнитных полей электрических зарядов, что присутствуют в электрическом проводнике.
И чтобы выяснить какова мощность тока цепи необходимо воспользоваться соответствующей формулой, которая гласит следующее. Что бы найти электрическую мощность, следует силу тока перемножить на напряжение. Следовательно, к примеру у нас есть электрический прибор, на которое подаётся напряжение питания, и по которому в результате протекает определённая сила тока, зависящая от сопротивления этого устройства.
Что бы определить электрическую мощность этого прибора, мы напряжение питания умножаем на ту силу тока, что пишется на самом приборе (хотя она может в некотором диапазоне отличаться от действительной). Для точности лучше самому измерить и подаваемое напряжение и имеющийся ток мультиметром. Если мы имеем дело с переменным током, то и измерять нужно переменное напряжение и переменный ток, получая в итоге электрическую мощность именно для переменного тока. Следовательно, если мы имеем дело с постоянным током, то и измерения проводим с переменными величинами напряжения и тока.
Напомню, что единицей измерения электрической мощности является ватт (Вт). Один ватт равен 1 вольт (единица измерения напряжения) умноженный на 1 ампер (единица измерения силы тока). Думаю многим известно, что 1 вольт это весьма малое напряжение, хотя вот 1 ампер в определённом смысле уже достаточно много (при большем напряжении такая сила тока может причинить значительный вред здоровью человека, а то и вовсе убить его). 1000 ватт (Вт) это уже 1 киловатт (кВт).
Вам должно быть известно, что электрические счётчики (обычные, бытовые) измеряют электрическую мощность именно в киловаттах. И меряют они именно мощность переменного тока. Также стоит заметить, что для переменного тока существует два вида электрической мощности, это активная электромощности и реактивная. Активная мощность (касательно вопроса, какова мощность электрической цепи), это та мощность, которая потребляется активными элементами, стоящие в электрической цепи (это обычное сопротивление проводов, резисторов, обмоток, тэнов и т.д.). Реактивной мощностью обладают реактивные элементы, это обмотки и ёмкости.
Зная формулу, по которой вычисляется электрическая мощность, можно находить и напряжение либо силу тока, если известна эта самая мощность. То есть, когда нам известны две любых величины из трёх (напряжение, ток, мощность), мы легко можем найти третью, используя формулу.
P.S. Именно мощность является основополагающим критерием, по которому мы обычно делаем свой выбор того или иного устройства (в плане его силы его действия). Зная, какова мощность тока цепи, можно уже рассчитывать на конкретную работу, что будет совершена электрическим устройством определённого назначения.
electrohobby.ru
Электрический ток.Работа, мощность | От урока до экзамена
Кристаллическая решёткаЭлектрический ток. Все металлы являются проводниками электрического тока. Они состоят из пространственной кристаллической решетки, узлы которой совпадают с центрами положительных ионов. Вокруг ионов хаотически движутся свободные электроны.
В металлах электронная проводимость
Электрическим током в металлах называется упорядоченное движение свободных электронов. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.
Электрические заряды могут двигаться упорядоченно под действием электрического поля, поэтому условием для существования эл. тока является наличие электрического поля и свободных носителей эл.заряда.
Сила тока численно равна заряду, протекающему через данное поперечное сечение проводника в единицу времени. Ток называется постоянным, если сила тока и его направление не изменяется с течением времени.
I = 1 Кл/с = 1 А1 ампер (А) равен силе постоянного тока, при котором через любое поперечное сечение проводника за 1 с протекает 1 Кл электричества. I = q0 nvS Силу тока в цепи измеряют амперметром. 
Условное обозначение в цепи
Работа и мощность тока. Электрический ток снабжает нас энергией. Она возникает за счёт работы электрического поля по передвижению свободных зарядов в 
проводнике. Рассмотрим участок цепи, по которому течёт ток I. Напряжение на участке обозначим U, сопротивление участка равно R. При протекании тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу. За время Δt по цепи протекает заряд Δq = I Δt. Электрическое поле на выделенном участке совершает работу. ΔA = U I Δt — эту работу называют работой электрического тока. За счёт работы на рассматриваемом участке может совершаться механическая работа; могут также протекать химические реакции. Если этого нет, то работа эл.поля приводит только к нагреванию проводника. Работа тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током: 
— закон Джоуля — Ленца
Мощность электрического тока равна отношению работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена на данном участке: P = IU или 
. Работа электрического тока в СИ выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).
Закон Ома для замкнутой цепи. Источник тока имеет ЭДС (
) и сопротивление (r), которое называют внутренним. 
Электродвижущей силой (ЭДС) называется отношение работы сторонних сил по перемещению заряда q вдоль цепи, к значению этого заряда 
(1В=1Дж/1Кл). Рассмотрим теперь замкнутую (полную) цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. (R+r) — полное сопротивление цепи. Закон Ома для полной цепи записывается в виде 
или 
Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.
kaplio.ru
5). Работа и мощность в электрической цепи
При прохождении электрического тока по электрической цепи в ней происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии, т.е. совершается работа [dW] [Дж] или [Н∙м]. Из выражения для напряжения: U = dW /dQ можно записать: dW = U dQ = U I dt [Дж], или : W = U I t [Дж].
Для характеристики скорости энергетического процесса преобразования и обмена электрической энергией в электрических цепях переменного тока используют понятие - полная мощность [S] [ВА]: S = dW /dt = U I .
Скорость процесса преобразования электрической энергии в другие виды энергии – характеризуется понятием - активная мощность Р [Вт]. В случае, когда проводник, по которому течёт электрический ток не перемещается (отсутствует механическая работа) и в проводнике не происходит химических превращений, то вся энергия электрического тока преобразуется во внутреннюю энергию, которая выделяется в виде тепла. В случае такого полного преобразования электрической энергии в тепловую для определения активной мощности используется формула Джоуля-Ленца: P = I2 R [Вт]. По этой же формуле обычно определяют тепловые потери («джоулевы» потери) в различных электротехнических устройствах, машинах, аппаратах и др.
Скорость процесса обмена электрической энергией между электромагнитными полями в электрических цепях переменного тока вводится понятие - реактивная мощность Q=I2X, единица измерения Вольт-Ампер реактивный [ВАр]
2. Электрическая цепь постоянного тока. Основные элементы и их условно-графические обозначения. Методы расчета цепей постоянного тока (правила Кирхгофа, метод эквивалентных преобразований).
Электрической цепью называют совокупность электротехнических устройств, образующих путь для прохождения электрического тока, электромагнитные процессы в которой могут быть описаны с помощью электрических величин - электродвижущей силы (E), тока (I) и напряжения (U).
Для расчета и анализа режимов работы реальных устройств электрических цепей используют эквивалентные схемы замещения. Чем точнее элементы схемы замещения отражают реальную цепь, тем точнее ее расчет и анализ режимов работы.
Схемы замещения линейных электрических цепей постоянного тока можно составить с помощью двух типов идеальных элементов (Рис.1):
идеального источника Э.Д.С. с параметром Е (Рис.1а) и идеального резистора (сопротивления) с параметром R (Рис.1б).
Электрические провода, соединяющие такие элементы, изображаются на схемах в виде отрезков прямых линий, электрическим сопротивлением этих проводов при анализе и расчете пренебрегают.
Ветвью называют участок цепи вдоль которого протекает один и тот же ток и который состоит из последовательно соединенных элементов.
Узлом называется место соединения трех и более ветвей.
Контуром называется любой замкнутый путь цепи, который можно обойти, двигаясь по ее ветвям.
Расчет и анализ электрических цепей производится с использованием закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа.
studfiles.net
Поделиться с друзьями: