Наверняка каждый человек хотя бы раз в жизни слышал о таком понятии, как мощность. Однако далеко не все люди знают, что это такое, и довольно часто путают это понятие со словом мощь. Сегодня речь пойдёт об этом понятии. Вы узнаете, в чём заключается смысл этой физической величины, и научитесь её рассчитывать. А главное — для чего нужно её рассчитывать. Поехали!
Определение
Начнём с определения мощности: это работа, выполненная за единицу времени. Причём неважно о какой работе идёт речь, электрической или механической. Эта физическая величина является показателем эффективности работы, а также количества энергии, потребляемой электрическим прибором.
В счета коммунальных услуг входят расходы за потребление электроэнергии. Её потребляют следующие бытовые приборы:
- Пылесос.
- Холодильник.
- Компьютер.
- Телевизор.
- Чайник.
- Плита.
Количество этих приборов гораздо больше. И каждый из них вносит свой вклад в формирование суммы за ваши коммунальные услуги.
Например, потребляемая мощность вашего пылесоса составляет 1 тыс. Ватт в час. Соответственно, если вы пылесосите 30 минут, он потребляет 500 ватт. Одна тысяча ватт в час равняется одному киловатту в час. Это общепринятая единица расчёта потребляемой энергии в коммунальных службах.
Например, за этот месяц вы пылесосили вашу квартиру 6 раз по полчаса. Соответственно, пылесос работал 3 часа и потребил из электросети 3 киловатта в час. Стоимость одного киловатта в час составляет 3 рубля. Это значит, что вам необходимо заплатить 9 рублей за энергию, которую потребил ваш пылесос во время уборки квартиры. По такому же принципу подсчитываются ваши траты с другими электроприборами.
Считать мощность необходимо для следующих целей:
- Оптимизация расходов за потребляемую электроэнергию.
- Обеспечения вашей безопасности.
- Оценки эффективности ваших работ.
Конечно, все эти расчёты производятся для разных видов этой физической величины. Всего их два:
- Электрическая.
- Механическая.
Давайте более подробно поговорим о каждом из них.
Электрическая мощность
Для подсчёта мощности нам понадобятся формулы закона Ома и знание трёх важнейших параметров.
Сила тока — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в единицу времени. Эта величина является очень важной при расчёте мощности, так как в основе её расчёта лежит работа, совершенная в единицу времени.
Например, за 10 секунд через поперечное сечение проводника прошёл электрический заряд, равный 100 кулон. Для нахождения этой величины необходимо разделить заряд на время. Результат будет равен 10 ампер.
Сопротивление — величина, которая характеризует свойства проводника по препятствию прохождению электрического тока. Для управления напряжением в электрические цепи вводят элементы сопротивления — резисторы. Эта величина измеряется в Омах.
Напряжение — физическая величина, характеризующая работу по перемещению электрического заряда. Напряжение в цепи равно произведению тока и сопротивления в этой цепи.
Например, ток в цепи равен 10 ампер, а сопротивление равно 20 Ом. Соответственно, для нахождения напряжения перемножим эти показатели. В результате мы получаем 200 вольт.
Варианты расчёта
Закон Ома связывает между собой три этих параметра, которые необходимы нам для расчёта электрической мощности. Давайте разберём три возможных варианта расчёта:
- Известны ток и напряжение.
- Известны ток и сопротивление.
- Известны сопротивление и напряжение.
Мощность равняется произведению напряжения и силы тока. Соответственно, если нам известны эти две величины, необходимо просто их перемножить. Например, ток в цепи 10 ампер, а напряжение равно 200 вольт. Соответственно, мощность равна 2 тыс. Ватт.
Если нам известно сопротивление и сила тока, то формула будет немного другой. Сначала найдём напряжение. Для этого необходимо перемножить силу тока и сопротивление. После этого полученный результат необходимо умножить на ток. Соответственно, в этом случае напряжение равняется произведению сопротивления и силы тока в квадрате. Например, сопротивление равно 50 Ом, а сила тока равна 10 ампер. Нам необходимо умножить 50 на 10, а потом ещё раз на 10. Получаем результат, равный 5 тыс. Ватт.
В случае с известными напряжением и сопротивлением нам придётся прибегнуть к делению. Согласно закону Ома, сила тока равна частному напряжения и сопротивления. Соответственно, в этом случае мощность равна напряжению в квадрате, делённому на сопротивление. Например, напряжение в цепи равно 100 вольт, а сопротивление равно 50 Ом. Нам необходимо возвести 100 во вторую степень, после чего разделить полученное число на 50. Получаем результат, равный 200 Ватт.
Механическая мощность
Механическая мощность не имеет отношения к электричеству. Здесь суть заключается в том, что работа выполняется под действием определённой силы. В основном это сила внешнего воздействия. Так, механическая мощность — это работа, выполняемая в единицу времени.
Например, кран поднимает тяжёлый груз. Для этого он прикладывает силу, которая по модулю больше, чем гравитационная сила. Давайте разберём два возможных случая расчёта:
- Груз поднимается с одинаковой скоростью.
- Груз поднимается с ускорением, равным 1 метру, делённым на секунду в квадрате.
Работа — это произведение силы и расстояния, на которое был перемещён объект под действием этой силы.
Предположим, что масса груза равна 50 килограмм. Так как груз движется с постоянной скоростью, его сила тяжести равна 500 ньютон. Кран поднял груз на высоту 100 метров. Соответственно, работа, которую совершил кран, равна произведению пятисот ньютон и ста метров. Получаем результат, равный 50 тыс. Джоулей.
Предположим, что кран осуществлял работу по подъёму груза в течение 50 секунд. Для расчёта его мощности разделим 50 тыс. джоулей на время, равное пятидесяти секундам, и получим 1 тыс. Джоулей. Так, за одну секунду кран тратил 1 тыс. джоулей энергии для совершения работы, а значит, его мощность равна 1 тыс. Ватт.
Давайте теперь рассмотрим случай, в котором груз поднимается с ускорением 1 метр, делённый на секунду в квадрате. В таком случае груз будет доставлен в точку назначения примерно за 13 секунд.
Для перемещения груза с таким ускорением, крану необходимо прикладывать силу, равную 550 ньютон. Перемножим значение этой силы на 100 метров. Получим 55 тыс. Джоулей. Это энергия, которую израсходовал кран для поднятия этого груза с ускорением на высоту 100 метров. Далее, разделим 55 тыс. Джоулей на 13 секунд и получим примерно 4200 Джоулей секунду. В случае с ускорением мощность работы крана составила 4200 Ватт.
При движении с ускорением кран выполняет работу гораздо быстрее. Соответственно, эффективность труда становится гораздо выше. Именно механическая мощность и является показателем этой эффективности.
Дополнительные рекомендации
От мощности зависит довольно много вещей в нашей жизни. Поэтому мы хотим дать вам несколько советов, которые помогут обезопасить и приукрасить её.
Для сокращения расходов необходимо их оптимизировать. Например, когда вы выходите из комнаты, можно выключать в ней свет. Это сократит потребление энергии, и в конце месяца вам придут счета с более приятными цифрами. Помимо выключения света, есть много других способов сократить количество потребляемой энергии.
Можно использовать электрические приборы, которые потребляют меньше мощности. Например, чистота в вашей квартире не станет хуже, если пользоваться пылесосом средней мощности. Это относится и к другим бытовым приборам. Главное, чтобы качество вашей жизни не ухудшилось. А это можно осуществить, пользуясь приборами средней мощности. Ведь они делают все необходимое и потребляют не так много энергии.
Если вы так и не поняли все детали расчёта мощности, не мучайте себя. Лучше воспользуйтесь онлайн-калькулятором или установите на ваш смартфон специальное приложения для её расчёта. Помните, в жизни важно экономить не только энергию, но и время.
Расчётами электрической мощности занимаются инженеры, которые разрабатывают бытовую технику. Они делают это для избежания короткого замыкания и пожаров. Помните, это нужно прежде всего для вашей безопасности.
Теперь вы знаете, как посчитать мощность, и в чём заключается суть этой физической величины. Выбирая бытовой прибор, вы будете иметь представление о том, какая мощность вам нужна для достижения той или иной цели. Успехов вам!
