Электрическая мощность играет очень важную роль во всей электротехнике и электронике. Все электроприборы потребляют электрическую энергию из электрической сети. Некоторые устройства потребляют много электроэнергии, например утюг, а некоторые очень мало, например светодиодная лампа.
Аналогия с гидравликой
Итак, у нас есть труба, по которой течет вода.
Давайте прикрепим вал с лопастями к нашей трубке
Ротор с лопастями выглядит примерно так, но без отверстий в лопастях:
Вся эта конструкция будет выглядеть как мини-гидроэлектрогенератор
Он подключается к садовому шлангу и может генерировать электрический ток. Тот факт, что он может генерировать электричество, в данный момент для нас не важен.
и у нас есть водяное колесо
Из всех приведенных выше примеров, я думаю, вы поняли то, что я хотел вам показать.
Будет ли вращаться вал, если вода никуда не движется? Конечно, нет. Но почему? Вода никуда не движется, поэтому она не может толкать лопасти, а значит, и вал вращаться не будет. Но если вода начнет течь, вал с лопастями тоже начнет вращаться. Это очевидно.
Хорошо, у нас есть водяное колесо.
От чего зависит частота вращения?
Во-первых, от скорости потока воды. Чем быстрее бежит поток воды, тем быстрее вращается водяное колесо
Во-вторых, от количества воды. Чем больше потока проходит через колесо, тем лучше оно вращается.
Если прикрепить к валу какой-нибудь механизм, можно заставить водяное колесо работать на благо людей. В этом примере мы видим водяное колесо, которое распиливает бревно. Для того, чтобы водяное колесо имело достаточную мощность для приведения в движение пилы, скорость падающей воды и ее количество должны быть как можно больше
На какой реке колесо будет вращаться быстрее?
На этой?
или этой?
Конечно, на первой картинке.
От чего зависит поток воды в реке? От уклона реки. Чем больше угол наклона, тем быстрее вода будет течь в реке.
Давайте все это рассмотрим на графиках:
Как вы могли заметить, у нас разные высоты уровней рек. h1<h2. Вам это ни о чем не говорит? Конечно, это аналогия с напряжением! Чем выше уровень воды в емкости, тем больше давление на дно этой емкости.
Даже если обе реки имеют одинаковую глубину (d1= d2), чем больше уклон реки, тем сильнее будет вращаться водяное колесо.
Но есть и второй нюанс. Пусть угол наклона реки в обоих случаях будет равен (h1= h2).Глубина воды в первой реке будет меньше, чем во второй реке (d1<d2)
В каком из двух случаев колесо будет вращаться быстрее? Конечно, там, где река глубже. Можно сказать, что на картинке слева через колесо пройдет меньший объем воды, чем на картинке справа, за определенный промежуток времени. В аналогии с электроникой все это очень похоже на ток, не так ли?
Подведем итог: чем больше скорость и объем воды, которое льется на водяное колесо, тем быстрее оно будет вращаться и делать полезную работу.
Мощность
У нас есть два персонажа, Джон
и Пол.
У них есть всего один час, чтобы выкопать яму. Кто выкопает яму поглубже? Конечно, Пол. Пол использует в своей работе мини-экскаватор. Пока Джон выбрасывает небольшую горсть земли, Пол за то же время выкапывает целое ведро земли. Пол выполняет больше полезной работы, чем Джон за то же время. В этом случае мы можем сказать, что мощность Пола выше мощности Джона.
Формула мощности выглядит следующим образом:
A – полезная работа, Дж (джоуль)
t – время, сек
P – мощность, Вт (ватт)
Мощность - это величина, которая показывает скорость выполнения полезной работы.
Электрическая мощность
Электроэнергия может потребляться каким-либо потребителем электроэнергии или может вырабатываться. Электроэнергия - это количество энергии, потребляемое мгновенно (в любой момент времени ). В электротехнике мощность определяется как энергия, потребляемая в течение некоторого периода времени.
Единицей измерения электрической мощности является Ватт (Вт).
Формула электрической мощности, полученая из других формул.
Итак, для постоянного тока формула выглядит следующим образом:
P – электрическая мощность, Вт (ватт)
I – ток, А (ампер)
U – напряжение, В (вольт)
Как видно из формулы, чем выше ток или напряжение, тем выше электрическая мощность.
Как измерить электрическую мощность постоянного тока
Современные лабораторные источники питания отображают постоянное напряжение, ток и даже мощность на встроенном дисплее.
Как вы можете видеть, это произведение напряжения и тока (12 х 0,71 = 8,52 Вт)
Если у вас нет лабораторного источника питания, вы можете купить простой измеритель мощности постоянного тока на Aliexpress.
На обратной стороне есть схема подключения.
Давайте выясним, сколько энергии потребляет наша лампа.
Напряжение 12 В, ток 0,72 А, электрическая мощность 8,6 Вт. P=UI=12 х 0,72=8,64 Вт. То же значение мы видим на дисплее.
Но что, если у вас нет такого ваттметра? Тогда нам придется собрать простую схему из амперметра и вольтметра.
Мы будем использовать два мультиметра. Мы настроим один мультиметр на измерение тока, а другой - на измерение напряжения.
P= IU = 0,719А х 12V = 8,63 Вт. Все четко!