De watts lov gjelder elektriske kretser og sier at elektrisk kraft P leveres av et kretselement, er direkte proporsjonalt med produktet mellom forsyningsspenningen V krets og strømintensitet Jeg som sirkulerer gjennom den.
Elektrisk kraft er et veldig viktig konsept, fordi det indikerer hvor raskt et element er å transformere elektrisk energi til en annen form for energi. Matematisk uttrykkes den gitte definisjonen av Watts lov slik:
P = V.I
I det internasjonale systemet for enheter (SI) kalles kraftenheten watt og W forkortes, til ære for James Watt (1736-1819), skotsk ingeniørpioner innen den industrielle revolusjonen. Siden kraft er energi per tidsenhet, tilsvarer 1 W 1 joule / sekund.
Vi er alle kjent med begrepet elektrisk kraft på en eller annen måte. For eksempel er elektriske husholdningsapparater i vanlig bruk alltid spesifisert på strømmen, inkludert lyspærer, elektriske brennere eller kjøleskap..
Artikkelindeks
Watts lov gjelder kretselementer med ulik oppførsel. Det kan være et batteri, en motstand eller et annet. En potensiell forskjell er etablert mellom ytterpunktene til elementet VB - VTIL = VAB og strømmen flyter i retning fra A til B, som angitt i følgende figur:
Om veldig kort tid dt, passere en viss kostnad dq, slik at arbeidet som er utført på det er gitt av:
dW = V.dq
Hvor dq er relatert til gjeldende som:
dq = I.dt
Deretter:
dW = V. I.dt
dW / dt = V. I
Og siden kraft er arbeid per tidsenhet:
P = V.I
-Hvis VAB > 0 får ladningene som går gjennom elementet potensiell energi. Elementet leverer energi fra en eller annen kilde. Kan være et batteri.
-Hvis VAB < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.
Merk at strømmen som leveres av en kilde ikke bare avhenger av spenningen, men også av strømmen.. Dette er viktig for å forklare hvorfor bilbatteriene er så store, med tanke på at de knapt leverer 12 V.
Det som skjer er at startmotoren trenger høy strøm, for en kort periode, for å gi den nødvendige kraften til å starte bilen.
Hvis kretselementet er en motstand, kan Watts lov og Ohms lov kombineres. Sistnevnte sier at:
V = I. R
Som ved å erstatte i Watts lov fører til:
P = V. I = (I.R). I = Ito.R
En versjon avhengig av spenning og motstand kan også fås:
P = V. (V / R) = Vto / R
De mulige kombinasjonene mellom de fire størrelsene: effekt P, strøm I, spenning V og motstand R vises på diagrammet i figur 5. I henhold til dataene som tilbys av et problem, velges de mest praktiske formlene.
Anta for eksempel at i et bestemt problem blir du bedt om å finne motstanden R, som er nederst til venstre på kortet.
Avhengig av mengdene hvis verdi er kjent, velges en av de tre relaterte ligningene (i grønn farge). Anta for eksempel at de kjenner hverandre V og Jeg, deretter:
R = V / I
Hvis de i stedet kjenner hverandre P og Jeg, og motstanden blir bedt om, brukes den:
R = P / Ito
Endelig når de møtes P Y V, motstand oppnås ved:
R = Pto / V
Watts lov kan brukes i elektriske kretser for å finne den elektriske kraften som tilføres eller forbrukes av elementet. Lyspærer er gode eksempler på å anvende Watts lov.
En spesiell pære for å få flere lys i ett, har to wolframfilamenter, hvis motstand er RTIL = 48 ohm og R.B = 144 ohm. De er koblet til tre punkter, betegnet som 1, 2 og 3, som det fremgår av figuren.
Enheten styres av brytere for å velge par av terminaler og også koble den til 120 V. nettverket. Finn alle mulige krefter som kan oppnås.
- Når terminal 1 og 2 er koblet til, er det bare motstand RTIL forblir aktivert. Siden vi har spenningen, som er 120 V og motstandsverdien, erstattes disse verdiene direkte i ligningen:
P = Vto/ R = (120 V)to/ 48 ohm = 300 W
- Tilkobling av terminal 2 og 3, motstand R er aktivertB, hvis makt er:
P = Vto/ R = (120 V)to/ 144 ohm = 100 W
- Terminal 1 og 3 gjør at motstandene kan kobles i serie. Tilsvarende motstand er:
Rekv = RTIL + RB = 48 ohm + 144 ohm = 192 ohm
Derfor:
P = Vto/ R = (120 V)to / 192 ohm = 75 W
- Til slutt er den gjenværende muligheten å koble motstandene parallelt, som vist i diagram d). Tilsvarende motstand i dette tilfellet er:
1 / Rekv = (1 / R.TIL) + (1 / RB) = (1/48 ohm) + (1/144 ohm) = 1/36 ohm.
Derfor er tilsvarende motstand Rekv = 36 ohm. Med denne verdien er kraften:
P = Vto / R = (120 V)to / 36 ohm = 400 W
Foruten watt, er en annen mye brukt kraftenhet kilowatt (eller kilowatt), forkortet kW. 1 kW tilsvarer 1000 watt.
Bedrifter som leverer strøm til hjem, fakturerer når det gjelder energiforbruk, ikke strøm. Enheten de bruker er kilowatt-timen (kW-h), som til tross for å ha navnet watt, er en enhet for energi.
1 kilowatt-time eller kW-h er energien tilført i løpet av 1 time gjennom en effekt på 1000 watt, som i joule vil være lik:
1 kW-h = 1000 W x 3600 s = 3,6 x 10 6 J
a) Anta at en husholdning bruker 750 kWh i løpet av en gitt måned. Hva vil strømregningen være for den måneden? Følgende forbruksplan følges:
- Basispris: $ 14,00.
- Pris: 16 cent / kWh opp til 100 kWh per måned.
- De neste 200 kWh per måned er verdt 10 cent / kWh.
- Og over 300 kWh per måned belastes 6 cent / kWh.
b) Finn gjennomsnittlig kostnad for elektrisk energi.
- Kunden bruker 750 kW-t per måned, og overstiger derfor kostnadene som er angitt i hvert trinn. For de første 100 kWh er pengene verdien: 100 kWh x 16 cent / kWh = 1600 cent = $ 16,00
- De neste 200 kWh-kostnadene: 200 kWh x 10 cent / kWh = 2000 cent = $ 20,00.
- Over disse 300 kW-timene forbruker kunden ytterligere 450 kW-h, til sammen 750 kW-t. Kostnaden i dette tilfellet er: 450 kWh x 6 cent / kWh = 2700 cent = 27,00 dollar.
- Til slutt legges alle beløp oppnådd pluss basissatsen til for å oppnå kvitteringsprisen for den måneden:
Pris å betale = $ 14,00 + $ 16,00 + $ 20,00 + $ 27,00 = $ 77.
Gjennomsnittlig kostnad er: $ 77/750 kWh = $ 0,103 / kW-h = 10,3 cent / kWh.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.