Watt's Law Wat is voorbeelden, aanvragen

De Watt Law Het is van toepassing op elektrische circuits en stelt dat elektrische vermogen vast P Geleverd door een circuitelement, is het recht evenredig met het product tussen de voedingsspanning V van het circuit en de stroomintensiteit Je dat circuleert door hem.

Elektrische kracht is een zeer belangrijk concept, omdat het erop wijst hoe snel het een element is om elektriciteit te transformeren in een andere vorm van energie. Wiskundig wordt de gegeven definitie van de wet van Watt als volgt uitgedrukt:

P = V.Je

Figuur 1. Het elektrische vermogen geeft de snelheid aan waarmee elektriciteit wordt getransformeerd. Bron: Pixabay

In het International Units System (SI) wordt de Power Unit genoemd Watt En het is afgekort W, ter ere van James Watt (1736-1819), een baanbrekende Schotse ingenieur van de industriële revolutie. Aangezien het vermogen energie is per tijdseenheid, is 1 W gelijk aan 1 joule/tweede.

We zijn allemaal op de een of andere manier bekend met het concept van elektrische kracht. Elektrische apparaten van thuisgebruikte thuis brengen bijvoorbeeld altijd hun aangegeven stroom, inclusief bollen, elektrische stapelbedden of koelkasten, onder anderen.

[TOC]

Watt Law and Circuit Elements

Watt's wet is van toepassing op circuitelementen met ander gedrag. Het kan een batterij zijn, een weerstand of andere. Onder de uiteinden van het element wordt een potentieel verschil vastgesteld V_B - V_NAAR = V_Aab En de stroom circuleert in de richting van A tot B, zoals aangegeven in de volgende figuur:

Figuur 2. Een circuitelement waarin een potentieel verschil is vastgesteld. Bron: f. Zapata.

In een heel kleine tijd DT, Geef een bepaalde hoeveelheid belasting door DQ, Zodat het werk dat eraan wordt gedaan, wordt gegeven door:

DW = V.DQ

Waar DQ Het is gerelateerd aan de stroom als:

DQ = I.DT

Dus:

Kan u van dienst zijn: rode dwerg

DW = V. Je.DT

DW/DT = V. Je

En omdat de stroom werk per tijdseenheid is:

P = V.Je

-Ja V_Aab > 0, ladingen die door het element gaan, krijgen potentiële energie. Het element levert energie uit een bron. Het kan een batterij zijn.

figuur 3. Stroom geleverd door een batterij. Bron: f. Zapata.

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

Figuur 4. Weerstand transformeert energie in warmtevorm. Bron: f. Zapata.

Merk op dat de voeding door een bron niet alleen afhankelijk is van de spanning, maar ook van de stroom. Dit is belangrijk om uit te leggen waarom autobatterijen zo groot zijn, rekening houdend met dat ze nauwelijks 12 V leveren.

Wat er gebeurt, is dat de startmotor voor een korte tijd een hoge stroom nodig heeft die de nodige kracht biedt om de auto te starten.

Watt Law en de wet van Ohm

Als het circuitelement een weerstand is, kunnen de wet van Watt en de wet van Ohm worden gecombineerd. De laatste stelt dat vast:

V = i. R

Dat door het vervangen van de wet van Watt leidt tot:

P = V. I = (i.R).I = i².R

Een versie op basis van spanning en weerstand kan ook worden verkregen:

P = V. (V/r) = v² / R

De mogelijke combinaties tussen de vier magnitudes: vermogen P, stroom I, spanning V en weerstand R. Volgens de gegevens die door een probleem worden aangeboden, worden de meest handige formules gekozen.

Stel bijvoorbeeld dat het in een bepaald probleem wordt gevraagd om de weerstand R te vinden, die zich in de linkeronder linksruimte van de brief bevindt.

Afhankelijk van de magnitudes waarvan de waarde bekend is, worden sommige van de drie gerelateerde vergelijkingen (in groen) gekozen (in groen). Stel bijvoorbeeld dat ze elkaar kennen V En Je, Dus:

Kan u van dienst zijn: Pascal Principle: geschiedenis, toepassingen, voorbeelden

R = v/ i

Als ze bekend zijn P En Je, En weerstand wordt gevraagd, gebruikt:

R = p / i²

Eindelijk, wanneer ze elkaar kennen P En V, De weerstand wordt verkregen door:

R = P² /V

Figuur 5. Watt Law -formules en de wet van Ohm. Bron: f. Zapata.

Toepassingen

De wet van Watt kan worden toegepast in elektrische circuits om de elektrische voeding te vinden die door het element wordt geleverd of geconsumeerd. De bollen zijn goede voorbeelden van de toepassing van de wet van Watt.

voorbeeld 1

Een speciale lamp om verschillende verlichtingen in één te verkrijgen, heeft twee wolfraamfilamenten, waarvan de weerstanden r zijn_NAAR = 48 ohm en r_B = 144 ohm. Ze zijn verbonden met drie punten, aangeduid als 1, 2 en 3, zoals te zien in de figuur.

Het apparaat wordt bestuurd door schakelaars om de terminalparen te selecteren en het ook aan te sluiten op het 120 V -netwerk. Vind alle mogelijke bevoegdheden die kunnen worden verkregen.

Figuur 6. Schema voor het voorbeeld opgelost 1. Fontein. D. Figueroa. Natuurkunde voor wetenschap en engineering.

Oplossing

- Wanneer terminals 1 en 2 verbinding maken, alleen weerstand r_NAAR Het is geactiveerd. Omdat de spanning wordt gehouden, die 120 V is en de waarde van de weerstand, worden deze waarden direct vervangen in de vergelijking:

P = V²/R = (120 V)²/48 ohm = 300 W

- Verbindingsaansluitingen 2 en 3, weerstand R is geactiveerd_B, wiens kracht is:

P = V²/R = (120 V)²/144 ohm = 100 w

- Terminals 1 en 3 maken het mogelijk dat weerstanden in serie worden aangesloten. De equivalente weerstand is:

R_eq = R_NAAR + R_B = 48 ohm + 144 ohm = 192 ohm

Daarom:

P = V²/R = (120 V)² /192 ohm = 75 w

- Ten slotte is de resterende mogelijkheid om de weerstand parallel te verbinden, zoals weergegeven in diagram d). De equivalente weerstand in dit geval is:

1/ r_eq = (1/r_NAAR) + (1/r_B) = (1/48 ohm) + (1/144 ohm) = 1/36 ohm.

Daarom is de equivalente weerstand R_eq = 36 ohm. Met deze waarde is de kracht:

Kan u van dienst zijn: elektrische eigenschappen van materialen

P = V² / R = (120 V)² / 36 ohm = 400 W

Voorbeeld 2

Naast de watt is een andere eenheid die veel wordt gebruikt voor vermogen de kilowatt (of kilowatt), afgekort als KW. 1 kW is gelijk aan 1000 watt.

Bedrijven die elektriciteit leveren aan huizenfactuur in termen van de verbruikte energie, niet van de kracht. De eenheid die ze gebruiken is de kilowatt-hora (KW-H) die ondanks het nemen van de naam Watt, energie voor energie is.

1 kilowatt-hora of KW-h Het is de energie die in 1 uur wordt geleverd door een kracht van 1000 watt, die in joules gelijk zou zijn aan:

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

a) Stel dat een huis een bepaalde maand 750 kWh verbruikt. Wat zal het bedrag van de elektriciteitsrekening van die maand zijn? Het volgende consumentenplan volgt:

- Basisnelheid: $ 14.00.

- Prijs: 16 cent/kWh totdat u 100 kWh per maand bereikt.

- De volgende 200 kWh per maand heeft een waarde van 10 cent/kWh.

- En boven 300 kWh per maand zijn 6 cent opgeladen/kWh.

b) Vind de gemiddelde elektriciteitskosten.

Oplossing voor

- De klant verbruikt 750 kW-H per maand, overschrijdt daarom de kosten die in elke fase worden aangegeven. Voor de eerste 100 kWh is de geldwaarde: 100 kWh x 16 cent /kWh = 1600 cent = 16.00 $

- De volgende 200 kWh heeft een kosten van: 200 kWh x 10 cent /kWh = 2000 cent = 20.00 $.

- Boven deze 300 kW-H verbruikt de klant 450 kW-H meer, voor een totaal van 750 kW-H. De kosten in dit geval zijn: 450 kWh x 6 cent /kWh = 2700 cent = 27.00 $.

- Ten slotte worden alle verkregen bedragen plus het basistarief toegevoegd om de prijs van de ontvangst van die maand te verkrijgen:

Prijs om te betalen = 14.00 $+ 16.00 $ +20.00 $+ 27.00 $ = $ 77.

Oplossing B

De gemiddelde kosten zijn: 77 $ / 750 kWh = 0.103 $ /KW-H = 10.3 cent /kWh.

Referenties

1. Alexander, c. 2006. Elektrische circuitfunderingen. 3e. Editie. McGraw Hill.
2. Berdahl, E. Inleiding tot elektronica. Hersteld van: CCRMA.Stanford.ED.
3. Boylestad, r. 2011. Inleiding tot circuitanalyse. 13e. Editie. Pearson.
4. Elektrische rebuilder's Association. Ohm's Law & Watt's Law Calculator met voorbeeld. Hersteld van: elektrischRebuilders.borg
5. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Deel 5. Elektriciteit. Uitgegeven door Douglas Figueroa (USB).