Fundamentele theoretische informatie

Mechanisch werk

Op basis van het concept worden de energiekarakteristieken van beweging geïntroduceerd mechanische arbeid of dwangarbeid. Arbeid verricht door een constante kracht F, genaamd fysieke hoeveelheid, gelijk aan het product van de kracht- en verplaatsingsmodules vermenigvuldigd met de cosinus van de hoek tussen de krachtvectoren F en bewegingen S:

Het werk is scalaire kwantiteit. Het kan positief zijn (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). Bij α = 90°, de door de kracht verrichte arbeid is nul. In het SI-systeem wordt arbeid gemeten in joule (J). Een joule is gelijk aan de arbeid die een kracht van 1 newton levert om 1 meter in de richting van de kracht te bewegen.

Als de kracht in de loop van de tijd verandert, maak dan, om de arbeid te vinden, een grafiek van de kracht versus verplaatsing en zoek de oppervlakte van de figuur onder de grafiek - dit is de arbeid:

Een voorbeeld van een kracht waarvan de modulus afhangt van de coördinaat (verplaatsing) is de elastische kracht van een veer, die voldoet aan de wet van Hooke ( F controle = kx).

Stroom

De arbeid die een kracht per tijdseenheid verricht, wordt genoemd stroom. Stroom P(soms aangegeven met de letter N) – fysieke hoeveelheid gelijk aan de werkverhouding A naar een tijdsperiode T waarin deze werkzaamheden zijn voltooid:

Deze formule berekent gemiddeld vermogen, d.w.z. macht die het proces in het algemeen kenmerkt. Arbeid kan dus ook worden uitgedrukt in termen van macht: A = Pt(als, natuurlijk, de kracht en de tijd van het doen van het werk bekend zijn). De eenheid van vermogen wordt watt (W) of 1 joule per seconde genoemd. Als de beweging uniform is, dan:

Met deze formule kunnen we berekenen onmiddellijke kracht(macht in dit moment tijd), als we in plaats van snelheid de waarde van momentane snelheid in de formule vervangen. Hoe weet je welke kracht je moet tellen? Als het probleem op een bepaald moment of op een bepaald punt in de ruimte om stroom vraagt, wordt er sprake van instantaan. Als ze vragen naar het vermogen over een bepaalde periode of een deel van de route, zoek dan naar het gemiddelde vermogen.

Efficiëntie - efficiëntiefactor, is gelijk aan de verhouding tussen nuttig werk en uitgegeven vermogen, of nuttig vermogen:

Welk werk nuttig is en welk werk verspild wordt, wordt door middel van logisch redeneren bepaald op basis van de omstandigheden van een specifieke taak. Bijvoorbeeld als kraan werkt om de last tot een bepaalde hoogte te tillen, dan zal het werk om de last op te tillen nuttig zijn (aangezien de kraan voor dit doel is gemaakt) en zal het werk van de elektromotor van de kraan worden besteed.

Nuttige en verbruikte macht hebben dus geen strikte definitie en worden gevonden door logisch redeneren. Bij elke taak moeten we zelf bepalen wat bij deze taak het doel was van het werk ( nuttig werk of macht), en wat was het mechanisme of de manier om al het werk te doen (gebruikte macht of werk).

Over het algemeen laat efficiëntie zien hoe efficiënt een mechanisme het ene type energie in het andere omzet. Als het vermogen in de loop van de tijd verandert, wordt de arbeid gevonden als de oppervlakte van de figuur onder de grafiek van vermogen versus tijd:

Kinetische energie

Een fysieke grootheid die gelijk is aan de helft van het product van de massa van een lichaam en het kwadraat van zijn snelheid, wordt genoemd kinetische energie van het lichaam (bewegingsenergie):

Dat wil zeggen, als een auto van 2000 kg zich voortbeweegt met een snelheid van 10 m/s, dan heeft deze een kinetische energie gelijk aan E k = 100 kJ en kan 100 kJ werk verrichten. Deze energie kan worden omgezet in warmte (wanneer een auto remt, worden de banden van de wielen, de weg en de remschijven warm) of kan worden besteed aan het vervormen van de auto en de carrosserie waarmee de auto in botsing is gekomen (bij een ongeval). Bij het berekenen van kinetische energie maakt het niet uit waar de auto rijdt, aangezien energie, net als werk, een scalaire grootheid is.

Een lichaam heeft energie als het arbeid kan verrichten. Een bewegend lichaam heeft bijvoorbeeld kinetische energie, d.w.z. bewegingsenergie, en is in staat arbeid te verrichten om lichamen te vervormen of versnelling te geven aan lichamen waarmee een botsing plaatsvindt.

De fysieke betekenis van kinetische energie: voor een lichaam in rust met een massa M begon met snelheid te bewegen v het is noodzakelijk om werk te doen dat gelijk is aan de verkregen waarde van kinetische energie. Als het lichaam een ​​massa heeft M beweegt met snelheid v, dan is het, om het te stoppen, noodzakelijk om werk te doen dat gelijk is aan de initiële kinetische energie. Bij het remmen wordt de kinetische energie voornamelijk (behalve bij een botsing, wanneer de energie vervormt) “weggenomen” door de wrijvingskracht.

Stelling over kinetische energie: de arbeid van de resulterende kracht is gelijk aan de verandering in de kinetische energie van het lichaam:

De stelling over kinetische energie is ook geldig in het algemene geval, wanneer een lichaam beweegt onder invloed van een veranderende kracht, waarvan de richting niet samenvalt met de bewegingsrichting. Het is handig om deze stelling toe te passen bij problemen met versnelling en vertraging van een lichaam.

Potentiële energie

Samen met kinetische energie of bewegingsenergie speelt het concept een belangrijke rol in de natuurkunde potentiële energie of energie van interactie van lichamen.

Potentiële energie wordt bepaald door de relatieve positie van lichamen (bijvoorbeeld de positie van het lichaam ten opzichte van het aardoppervlak). Het concept van potentiële energie kan alleen worden geïntroduceerd voor krachten waarvan het werk niet afhankelijk is van het traject van het lichaam en alleen wordt bepaald door de begin- en eindposities (de zogenaamde conservatieve krachten). De arbeid die dergelijke krachten op een gesloten traject verrichten, is nul. Deze eigenschap wordt bezeten door zwaartekracht en elastische kracht. Voor deze krachten kunnen we het concept van potentiële energie introduceren.

Potentiële energie van een lichaam in het zwaartekrachtveld van de aarde berekend met de formule:

De fysieke betekenis van de potentiële energie van een lichaam: potentiële energie is gelijk aan de arbeid die door de zwaartekracht wordt verricht wanneer het lichaam wordt neergelaten nul niveau (H– afstand van het zwaartepunt van het lichaam tot het nulniveau). Als een lichaam potentiële energie heeft, dan is het in staat om werk te verrichten wanneer dit lichaam van een hoogte valt H naar nulniveau. De arbeid die door de zwaartekracht wordt verricht, is gelijk aan de verandering in de potentiële energie van het lichaam, genomen met het tegenovergestelde teken:

Bij energieproblemen moet men vaak het werk vinden van het optillen (omdraaien, uit een gat komen) van het lichaam. In al deze gevallen is het noodzakelijk om niet de beweging van het lichaam zelf te beschouwen, maar alleen het zwaartepunt ervan.

De potentiële energie Ep hangt af van de keuze van het nulniveau, dat wil zeggen van de keuze van de oorsprong van de OY-as. Bij elk probleem wordt uit gemaksoverwegingen voor het nulniveau gekozen. Wat een fysieke betekenis heeft, is niet de potentiële energie zelf, maar de verandering ervan wanneer een lichaam van de ene positie naar de andere beweegt. Deze verandering is onafhankelijk van de keuze voor het nulniveau.

Potentiële energie van een uitgerekte veer berekend met de formule:

Waar: k– veerstijfheid. Een verlengde (of samengedrukte) veer kan een eraan vastgemaakt lichaam in beweging brengen, dat wil zeggen, kinetische energie aan dit lichaam overbrengen. Zo'n veer heeft dus een energiereserve. Spanning of compressie X moet worden berekend op basis van de onvervormde toestand van het lichaam.

De potentiële energie van een elastisch vervormd lichaam is gelijk aan de arbeid die wordt verricht door de elastische kracht tijdens de overgang van een bepaalde toestand naar een toestand zonder vervorming. Als de veer in de begintoestand al vervormd was en de rek gelijk was aan X 1, en vervolgens bij overgang naar een nieuwe staat met verlenging X 2, zal de elastische kracht gelijk werken aan de verandering in potentiële energie, genomen met het tegenovergestelde teken (aangezien de elastische kracht altijd gericht is tegen de vervorming van het lichaam):

Potentiële energie tijdens elastische vervorming is de energie van interactie van afzonderlijke delen van het lichaam met elkaar door elastische krachten.

Het werk van de wrijvingskracht hangt af van het afgelegde pad (dit type kracht, waarvan het werk afhangt van het traject en het afgelegde pad, wordt genoemd: dissipatieve krachten). Het concept van potentiële energie voor de wrijvingskracht kan niet worden geïntroduceerd.

Efficiëntie

Efficiëntiefactor (efficiëntie)– kenmerkend voor de efficiëntie van een systeem (apparaat, machine) in relatie tot de omzetting of transmissie van energie. Het wordt bepaald door de verhouding tussen de nuttig gebruikte energie en de totale hoeveelheid energie die door het systeem wordt ontvangen (de formule is hierboven al gegeven).

Efficiëntie kan zowel via werk als via kracht worden berekend. Nuttig en besteed werk (macht) worden altijd bepaald door eenvoudig logisch redeneren.

Bij elektromotoren is efficiëntie de verhouding tussen het uitgevoerde (nuttige) mechanische werk en de elektrische energie die van de bron wordt ontvangen. Bij warmtemotoren is dit de verhouding tussen nuttig mechanisch werk en de hoeveelheid verbruikte warmte. IN elektrische transformatoren– de verhouding tussen de elektromagnetische energie die wordt ontvangen in de secundaire wikkeling en de energie die wordt verbruikt door de primaire wikkeling.

Vanwege zijn algemeenheid maakt het concept van efficiëntie het mogelijk om deze te vergelijken en te evalueren diverse systemen, zoals kernreactoren, elektrische generatoren en motoren, thermische energiecentrales, halfgeleiderapparaten, biologische objecten, enz.

Vanwege onvermijdelijke energieverliezen als gevolg van wrijving, verwarming van omringende lichamen, enz. Efficiëntie is altijd minder dan eenheid. Dienovereenkomstig wordt de efficiëntie uitgedrukt in aandelen van de verbruikte energie, dat wil zeggen in de vorm juiste fractie of als percentage, en is een dimensieloze hoeveelheid. Efficiëntie karakteriseert hoe efficiënt een machine of mechanisme werkt. Het rendement van thermische energiecentrales bereikt 35-40%, verbrandingsmotoren met drukvulling en voorkoeling – 40-50%, dynamo's en krachtige generatoren – 95%, transformatoren – 98%.

Een probleem waarbij je de efficiëntie moet vinden of bekend is, je moet beginnen met logisch redeneren - welk werk nuttig is en welk werk verspild is.

Wet van behoud van mechanische energie

Totale mechanische energie wordt de som genoemd van kinetische energie (dwz de bewegingsenergie) en potentieel (dwz de energie van interactie van lichamen door de zwaartekracht en elasticiteit):

Als mechanische energie niet in andere vormen verandert, bijvoorbeeld in interne (thermische) energie, blijft de som van kinetische en potentiële energie onveranderd. Als mechanische energie in thermische energie verandert, dan is de verandering in mechanische energie gelijk aan de arbeid van de wrijvingskracht of energieverliezen, of de hoeveelheid vrijkomende warmte, enzovoort. Met andere woorden, de verandering in totale mechanische energie is gelijk aan het werk van externe krachten:

De som van de kinetische en potentiële energie van de lichamen waaruit een gesloten systeem bestaat (dat wil zeggen een systeem waarin geen externe krachten werkzaam zijn, en hun arbeid dienovereenkomstig nul is) en de zwaartekracht- en elastische krachten die met elkaar in wisselwerking staan, blijft ongewijzigd:

Deze verklaring drukt uit Wet van behoud van energie (LEC) in mechanische processen . Het is een gevolg van de wetten van Newton. Aan de wet van behoud van mechanische energie wordt alleen voldaan als lichamen in een gesloten systeem met elkaar interageren door krachten van elasticiteit en zwaartekracht. Bij alle problemen met de wet van behoud van energie zullen er altijd minstens twee toestanden van een systeem van lichamen zijn. De wet stelt dat de totale energie van de eerste staat gelijk zal zijn aan de totale energie van de tweede staat.

Algoritme voor het oplossen van problemen met de wet van behoud van energie:

1. Vind de punten van de begin- en eindpositie van het lichaam.
2. Schrijf op welke energieën het lichaam op deze punten heeft.
3. Vergelijk de begin- en eindenergie van het lichaam.
4. Voeg andere noodzakelijke vergelijkingen uit eerdere natuurkundeonderwerpen toe.
5. Los de resulterende vergelijking of het stelsel van vergelijkingen op met behulp van wiskundige methoden.

Het is belangrijk op te merken dat de wet van behoud van mechanische energie het mogelijk maakte om een ​​relatie te verkrijgen tussen de coördinaten en snelheden van een lichaam op twee verschillende punten van het traject zonder de bewegingswet van het lichaam op alle tussenliggende punten te analyseren. De toepassing van de wet van behoud van mechanische energie kan de oplossing van veel problemen aanzienlijk vereenvoudigen.

In reële omstandigheden worden bewegende lichamen, samen met zwaartekrachten, elastische krachten en andere krachten, bijna altijd beïnvloed door wrijvingskrachten of weerstandskrachten uit de omgeving. De arbeid die door de wrijvingskracht wordt verricht, is afhankelijk van de lengte van het pad.

Als er wrijvingskrachten optreden tussen de lichamen die een gesloten systeem vormen, blijft mechanische energie niet behouden. Een deel van de mechanische energie wordt omgezet in interne energie lichamen (verwarming). Zo blijft de energie als geheel (dus niet alleen mechanisch) in ieder geval behouden.

Tijdens fysieke interacties verschijnt en verdwijnt energie niet. Het verandert gewoon van de ene vorm in de andere. Dit experimenteel vastgestelde feit drukt een fundamentele natuurwet uit: wet van behoud en transformatie van energie.

Een van de consequenties van de wet van behoud en transformatie van energie is de uitspraak over de onmogelijkheid om een ​​‘eeuwigdurende bewegingsmachine’ (perpetuum mobile) te creëren – een machine die voor onbepaalde tijd zou kunnen werken zonder energie te verbruiken.

Diverse taken voor werk

Als het probleem moet worden gevonden mechanisch werk en kies vervolgens eerst hoe u het wilt vinden:

1. Een baan kan worden gevonden met behulp van de formule: A = FS∙cos α . Zoek de kracht die het werk doet en de mate van verplaatsing van het lichaam onder invloed van deze kracht in het gekozen referentiekader. Merk op dat de hoek tussen de kracht- en verplaatsingsvectoren moet worden gekozen.
2. Functie externe kracht kan worden gevonden als het verschil in mechanische energie in de eind- en beginsituatie. Mechanische energie is gelijk aan de som van de kinetische en potentiële energieën van het lichaam.
3. De arbeid die wordt verricht om een ​​lichaam met constante snelheid op te tillen, kan worden berekend met behulp van de formule: A = mgh, Waar H- hoogte tot waar het stijgt zwaartepunt van het lichaam.
4. Werk kan worden gevonden als het product van kracht en tijd, d.w.z. volgens de formule: A = Pt.
5. De arbeid kan worden gevonden als de oppervlakte van de figuur onder de grafiek van kracht versus verplaatsing of kracht versus tijd.

Wet van behoud van energie en dynamiek van rotatiebeweging

De problemen van dit onderwerp zijn wiskundig gezien behoorlijk complex, maar als je de aanpak kent, kunnen ze worden opgelost met behulp van een volledig standaardalgoritme. Bij alle opgaven zul je rekening moeten houden met de rotatie van het lichaam in het verticale vlak. De oplossing komt neer op de volgende reeks acties:

1. U moet het punt bepalen waarin u geïnteresseerd bent (het punt waarop u de snelheid van het lichaam, de spankracht van de draad, het gewicht, enzovoort) moet bepalen.
2. Schrijf op dit punt de tweede wet van Newton op, rekening houdend met het feit dat het lichaam roteert, dat wil zeggen dat het centripetale versnelling heeft.
3. Schrijf de wet van behoud van mechanische energie op, zodat deze de snelheid van het lichaam op dat zeer interessante punt bevat, evenals de kenmerken van de toestand van het lichaam in een toestand waarover iets bekend is.
4. Druk, afhankelijk van de omstandigheid, de kwadratische snelheid uit de ene vergelijking uit en vervang deze door de andere.
5. Voer de resterende noodzakelijke wiskundige bewerkingen uit om het eindresultaat te verkrijgen.

Bij het oplossen van problemen moet u het volgende onthouden:

• De voorwaarde voor het passeren van het bovenste punt bij het draaien op een schroefdraad met een minimale snelheid is de steunreactiekracht N op het bovenste punt is 0. Aan dezelfde voorwaarde wordt voldaan bij het passeren van het bovenste punt van de dode lus.
• Bij het draaien op een stang is de voorwaarde voor het passeren van de hele cirkel: de minimale snelheid op het bovenste punt is 0.
• De voorwaarde voor de scheiding van een lichaam van het oppervlak van de bol is dat de steunreactiekracht op het scheidingspunt nul is.

Inelastische botsingen

De wet van behoud van mechanische energie en de wet van behoud van momentum maken het mogelijk oplossingen te vinden voor mechanische problemen in gevallen waarin de werkende krachten onbekend zijn. Een voorbeeld van dit soort problemen is de impactinteractie van lichamen.

Door impact (of botsing) Het is gebruikelijk om een ​​kortetermijninteractie van lichamen te noemen, waardoor hun snelheden aanzienlijke veranderingen ondergaan. Tijdens een botsing tussen lichamen, van korte duur stakingskrachten waarvan de omvang doorgaans onbekend is. Daarom is het onmogelijk om de impactinteractie rechtstreeks te beschouwen met behulp van de wetten van Newton. De toepassing van de wetten van behoud van energie en momentum maakt het in veel gevallen mogelijk om het botsingsproces zelf buiten beschouwing te laten en een verband te verkrijgen tussen de snelheden van lichamen vóór en na de botsing, waarbij alle tussenliggende waarden van deze grootheden worden omzeild.

We hebben vaak te maken met de impactinteractie van lichamen in het dagelijks leven, in de technologie en in de natuurkunde (vooral in de fysica van het atoom en elementaire deeltjes). In de mechanica worden vaak twee modellen van impactinteractie gebruikt: absoluut elastische en absoluut inelastische impacts.

Absoluut inelastische impact Ze noemen dit impactinteractie waarbij lichamen zich met elkaar verbinden (aan elkaar plakken) en als één lichaam verder gaan.

Bij een volledig inelastische botsing blijft mechanische energie niet behouden. Het wordt gedeeltelijk of volledig omgezet in de interne energie van lichamen (verwarming). Om eventuele gevolgen te beschrijven, moet je zowel de wet van behoud van momentum als de wet van behoud van mechanische energie opschrijven, rekening houdend met de vrijkomende warmte (het is zeer raadzaam om eerst een tekening te maken).

Absoluut elastische impact

Absoluut elastische impact Dit wordt een botsing genoemd waarbij de mechanische energie van een systeem van lichamen behouden blijft. In veel gevallen gehoorzamen botsingen van atomen, moleculen en elementaire deeltjes aan de wetten van absoluut elastische impact. Bij een absoluut elastische impact wordt, samen met de wet van behoud van momentum, voldaan aan de wet van behoud van mechanische energie. Een eenvoudig voorbeeld Een volkomen elastische botsing kan een centrale botsing zijn van twee biljartballen, waarvan er één vóór de botsing stil lag.

Centrale staking ballen wordt een botsing genoemd waarbij de snelheden van de ballen voor en na de botsing langs de middelpuntslijn zijn gericht. Met behulp van de wetten van behoud van mechanische energie en momentum is het dus mogelijk om de snelheden van de ballen na een botsing te bepalen als hun snelheden vóór de botsing bekend zijn. De centrale staking wordt in de praktijk zeer zelden geïmplementeerd, vooral niet als we praten over over botsingen van atomen of moleculen. Bij een niet-centrale elastische botsing zijn de snelheden van deeltjes (ballen) voor en na de botsing niet in één rechte lijn gericht.

Een speciaal geval van een niet-centrale elastische impact kan de botsing zijn van twee biljartballen met dezelfde massa, waarvan er één bewegingloos was vóór de botsing, en de snelheid van de tweede niet langs de lijn van de middelpunten van de ballen was gericht. . In dit geval zijn de snelheidsvectoren van de kogels na een elastische botsing altijd loodrecht op elkaar gericht.

Behoudswetten. Complexe taken

Meerdere lichamen

Bij sommige problemen op het gebied van de wet van behoud van energie kunnen de kabels waarmee bepaalde objecten worden verplaatst massa hebben (dat wil zeggen, niet gewichtloos zijn, zoals je misschien al gewend bent). In dit geval moet ook rekening worden gehouden met het werk van het verplaatsen van dergelijke kabels (namelijk hun zwaartepunten).

Als twee lichamen verbonden door een gewichtloze staaf in een verticaal vlak roteren, dan:

1. kies een nulniveau om de potentiële energie te berekenen, bijvoorbeeld op het niveau van de rotatie-as of op het niveau van het laagste punt van een van de gewichten en maak zeker een tekening;
2. schrijf de wet van behoud van mechanische energie op, waarbij we aan de linkerkant de som van de kinetische en potentiële energie van beide lichamen in de beginsituatie schrijven, en aan de rechterkant de som van de kinetische en potentiële energie van beide lichamen in de eindsituatie;
3. houd er rekening mee dat de hoeksnelheden van de lichamen hetzelfde zijn, dan zijn de lineaire snelheden van de lichamen evenredig met de rotatiestralen;
4. Schrijf indien nodig de tweede wet van Newton op voor elk van de lichamen afzonderlijk.

Shell barstte

Wanneer een projectiel ontploft, komt er explosieve energie vrij. Om deze energie te vinden, is het noodzakelijk om de mechanische energie van het projectiel vóór de explosie af te trekken van de som van de mechanische energieën van de fragmenten na de explosie. We zullen ook de wet van behoud van momentum gebruiken, geschreven in de vorm van de cosinusstelling (vectormethode) of in de vorm van projecties op geselecteerde assen.

Botsingen met een zware plaat

Laten we een zware plaat ontmoeten die met snelheid beweegt v, beweegt een lichte massabal M met snelheid u N. Omdat het momentum van de bal veel kleiner is dan het momentum van de plaat, zal de snelheid van de plaat na de botsing niet veranderen en zal deze met dezelfde snelheid en in dezelfde richting blijven bewegen. Door de elastische impact zal de bal van de plaat wegvliegen. Het is belangrijk om dat hier te begrijpen de snelheid van de bal ten opzichte van de plaat verandert niet. In dit geval verkrijgen we voor de eindsnelheid van de bal:

De snelheid van de bal na de botsing neemt dus toe met tweemaal de snelheid van de muur. Een soortgelijke redenering voor het geval waarin vóór de botsing de bal en de plaat in dezelfde richting bewogen, leidt tot het resultaat dat de snelheid van de bal tweemaal zo snel afneemt als de snelheid van de muur:

In de natuurkunde en wiskunde moet onder meer aan drie belangrijkste voorwaarden worden voldaan:

1. Bestudeer alle onderwerpen en voltooi alle tests en opdrachten die in het educatieve materiaal op deze site worden gegeven. Om dit te doen heb je helemaal niets nodig, namelijk: elke dag drie tot vier uur besteden aan de voorbereiding op de CT in natuurkunde en wiskunde, het bestuderen van theorie en het oplossen van problemen. Feit is dat CT een examen is waarbij het niet voldoende is om alleen natuurkunde of wiskunde te kennen, je moet het ook snel en zonder fouten kunnen oplossen een groot aantal van taken over verschillende onderwerpen en variërende complexiteit. Dit laatste kun je alleen leren door duizenden problemen op te lossen.
2. Leer alle formules en wetten in de natuurkunde, en formules en methoden in de wiskunde. In feite is dit ook heel eenvoudig te doen; er zijn slechts ongeveer 200 noodzakelijke formules in de natuurkunde, en zelfs iets minder in de wiskunde. Elk van deze items bevat ongeveer een dozijn standaard methoden het oplossen van problemen van een basisniveau van complexiteit, die ook aangeleerd kunnen worden, en dus volledig automatisch en zonder problemen op het juiste moment kunnen worden opgelost meest CT. Hierna hoef je alleen nog maar aan de moeilijkste taken te denken.
3. Woon alle drie fasen van de repetitietoetsen in natuurkunde en wiskunde bij. Elke RT kan twee keer bezocht worden om over beide opties te beslissen. Nogmaals, op de CT moet je, naast het vermogen om problemen snel en efficiënt op te lossen, en kennis van formules en methoden, ook in staat zijn om de tijd goed te plannen, krachten te verdelen en, belangrijker nog, het antwoordformulier correct in te vullen, zonder het verwarren van de aantallen antwoorden en problemen, of uw eigen achternaam. Ook is het tijdens RT belangrijk om te wennen aan de stijl van het stellen van vragen bij problemen, wat voor een onvoorbereid persoon bij de DT erg ongebruikelijk kan lijken.

Met een succesvolle, zorgvuldige en verantwoorde implementatie van deze drie punten kunt u op de CT verschijnen uitstekend resultaat, het maximale wat je kunt.

Een fout gevonden?

Als u denkt dat u een fout heeft gevonden in educatieve materialen, schrijf er dan per e-mail over. U kunt een bug ook melden aan sociaal netwerk(). Vermeld in de brief het onderwerp (natuurkunde of wiskunde), de naam of het nummer van het onderwerp of de toets, het nummer van het probleem of de plaats in de tekst (pagina) waar naar jouw mening een fout staat. Beschrijf ook wat de vermoedelijke fout is. Uw brief zal niet onopgemerkt blijven, de fout wordt verbeterd of u krijgt uitleg waarom het geen fout is.

Om 10 zakken aardappelen uit een tuin een paar kilometer van huis te slepen, moet je de hele dag een emmer heen en weer sjouwen. Als u een karretje neemt dat is ontworpen voor één tas, kunt u dit binnen twee tot drie uur doen.

Nou, als je alle zakken in een door een paard getrokken kar gooit, dan zal je oogst binnen een half uur veilig naar je kelder gaan. Wat is het verschil? Het verschil zit hem in de snelheid waarmee het werk wordt gedaan. De snelheid van mechanisch werk wordt gekenmerkt door een fysieke grootheid die wordt bestudeerd in de natuurkundecursus van de zevende klas. Deze grootheid wordt vermogen genoemd. Het vermogen laat zien hoeveel werk er per tijdseenheid wordt verricht. Dat wil zeggen, om kracht te vinden, moet je het verrichte werk delen door de bestede tijd.

Formule voor vermogensberekening

En in dit geval heeft de formule voor het berekenen van vermogen de volgende vorm: vermogen = werk / tijd, of

waarbij N macht is,
Een werk,
t - tijd.

De eenheid van vermogen is watt (1 W). 1 W is het vermogen waarbij 1 joule arbeid in 1 seconde wordt verricht. Deze eenheid is vernoemd naar de Engelse uitvinder J. Watt, die de eerste stoommachine bouwde. Het is merkwaardig dat Watt zelf een andere eenheid van kracht gebruikte: paardenkracht, en dat de krachtformule in de natuurkunde in de vorm waarin we die nu kennen later werd geïntroduceerd. Het meten van vermogen in pk’s wordt nog steeds gebruikt, bijvoorbeeld als het over vermogen gaat personenwagen of een vrachtwagen. Eén pk is gelijk aan ongeveer 735,5 watt.

Toepassing van macht in de natuurkunde

Macht is het belangrijkste kenmerk elke motor. Verschillende motoren produceren een totaal verschillend vermogen. Dit kunnen honderdsten van een kilowatt zijn, bijvoorbeeld de motor van een elektrisch scheerapparaat, of miljoenen kilowatts, bijvoorbeeld de motor van een draagraket. ruimteschip. Onder verschillende belasting automotor produceert ander vermogen om met dezelfde snelheid verder te gaan. Naarmate de massa van de lading bijvoorbeeld toeneemt, neemt het gewicht van de auto toe, en dienovereenkomstig neemt de wrijvingskracht op het wegdek toe, en om dezelfde snelheid te behouden als zonder de lading, zal de motor meer werk moeten doen. Dienovereenkomstig zal het door de motor gegenereerde vermogen toenemen. De motor zal meer brandstof verbruiken. Dit is bij alle automobilisten bekend. Bij hoge snelheid speelt echter ook de traagheid van het bewegende voertuig een belangrijke rol. voertuig, die groter is naarmate de massa groter is. Ervaren vrachtwagenchauffeurs vinden de optimale combinatie van snelheid en benzineverbruik waardoor de vrachtwagen minder brandstof verbruikt.

Een van de belangrijkste concepten in de mechanica is werk van kracht .

Krachtig werk

Alle fysieke lichamen in de wereld om ons heen worden met behulp van geweld in beweging gezet. Als een bewegend lichaam in dezelfde of tegengestelde richting wordt beïnvloed door een kracht of meerdere krachten van een of meer lichamen, dan wordt er gezegd dat er wordt gewerkt .

Dat wil zeggen, mechanisch werk wordt uitgevoerd door een kracht die op het lichaam inwerkt. Zo zet de trekkracht van een elektrische locomotief de hele trein in beweging, waardoor mechanisch werk wordt verricht. De fiets wordt aangedreven door de spierkracht van de benen van de fietser. Deze kracht verricht dus ook mechanisch werk.

In de natuurkunde werk van kracht noem een ​​fysieke grootheid die gelijk is aan het product van de krachtmodulus, de verplaatsingsmodulus van het punt waarop de kracht wordt uitgeoefend en de cosinus van de hoek tussen de kracht- en verplaatsingsvectoren.

A = Fs cos (F, s) ,

Waar F krachtmodule,

S - reismodule .

Er wordt altijd gewerkt als de hoek tussen de krachtwinden en de verplaatsing niet nul is. Als de kracht in de richting tegengesteld aan de bewegingsrichting werkt, is de hoeveelheid arbeid negatief.

Er wordt geen arbeid verricht als er geen krachten op het lichaam inwerken, of als de hoek tussen de uitgeoefende kracht en de bewegingsrichting 90 o bedraagt ​​(cos 90 o = 0).

Als een paard een kar trekt, werkt de spierkracht van het paard, of de trekkracht die in de richting van de beweging van de kar wordt gericht, wel. Maar de zwaartekracht waarmee de bestuurder op de kar drukt, doet geen enkele arbeid, aangezien deze naar beneden is gericht, loodrecht op de bewegingsrichting.

De krachtarbeid is een scalaire grootheid.

Werkeenheid in het SI-meetsysteem - joule. 1 joule is de arbeid die wordt verricht door een kracht van 1 newton op een afstand van 1 m als de richtingen van de kracht en de verplaatsing samenvallen.

Als meerdere krachten op een lichaam of een stoffelijk punt inwerken, spreken we van de arbeid die door hun resulterende kracht wordt verricht.

Als de uitgeoefende kracht niet constant is, wordt de arbeid berekend als een integraal:

Stroom

De kracht die een lichaam in beweging zet, verricht mechanisch werk. Maar hoe dit werk gedaan wordt, snel of langzaam, is in de praktijk soms heel belangrijk om te weten. Daarin kan immers hetzelfde werk worden gedaan andere keer. Het werk dat een grote elektromotor doet, kan door een kleine motor worden gedaan. Maar hij zal hiervoor veel meer tijd nodig hebben.

In de mechanica is er een grootheid die de snelheid van het werk kenmerkt. Deze hoeveelheid wordt genoemd stroom.

Macht is de verhouding tussen het werk dat in een bepaalde periode is verricht en de waarde van deze periode.

N= EEN /∆ T

A-priorij EEN = F S want α , A s/∆ t = v , vandaar

N= F v want α = F v ,

Waar F - kracht, v snelheid, α – de hoek tussen de richting van de kracht en de richting van de snelheid.

Dat is stroom - dit is het scalaire product van de krachtvector en de snelheidsvector van het lichaam.

In het internationale SI-systeem wordt vermogen gemeten in watt (W).

1 watt vermogen is 1 joule (J) arbeid verricht in 1 seconde(s).

Het vermogen kan worden vergroot door de kracht die arbeid verricht te vergroten of door de snelheid waarmee dit werk wordt gedaan te vergroten.

Uit een klantbrief:
Vertel me in godsnaam waarom het vermogen van de UPS wordt aangegeven in Volt-Amps, en niet in de gebruikelijke kilowatt. Het is erg stressvol. Iedereen is tenslotte al lang gewend aan kilowatt. En het vermogen van alle apparaten wordt voornamelijk aangegeven in kW.
Alexei. 21 juni 2007

IN technische specificaties van elke UPS worden het totale vermogen [kVA] en het actieve vermogen [kW] aangegeven; deze karakteriseren het laadvermogen van de UPS. Voorbeeld, zie onderstaande foto's:

Het vermogen van niet alle apparaten wordt aangegeven in W, bijvoorbeeld:

• Het vermogen van transformatoren wordt aangegeven in VA:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (TP-transformatoren: zie bijlage)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (TSGL-transformatoren: zie bijlage)
• Het condensatorvermogen wordt aangegeven in Vars:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatoren K78-39: zie bijlage)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (VK-condensatoren: zie bijlage)
• Voor voorbeelden van overige belastingen, zie onderstaande bijlagen.

De vermogenskarakteristieken van de belasting kunnen uitsluitend voor dit geval nauwkeurig worden gespecificeerd door één enkele parameter (actief vermogen in W). Gelijkstroom, omdat er in een DC-circuit slechts één type weerstand is: actieve weerstand.

Belvoor de behuizing wisselstroom het is onmogelijk om nauwkeurig in te stellen met één enkele parameter, aangezien er twee zijn verschillende soorten weerstand – actief en reactief. Daarom karakteriseren slechts twee parameters: actief vermogen en reactief vermogen de belasting nauwkeurig.

De werkingsprincipes van actieve en reactieve weerstand zijn totaal verschillend. Actief verzet – transformeert onomkeerbaar elektrische energie in andere soorten energie (thermisch, licht, enz.) - voorbeelden: gloeilamp, elektrische verwarming (paragraaf 39, natuurkunde graad 11 V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).

Reactantie - accumuleert afwisselend energie en geeft deze vervolgens weer vrij in het netwerk - voorbeelden: condensator, inductor (paragraaf 40,41, Natuurkunde 11e leerjaar V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).

Verderop kun je in elk leerboek over elektrotechniek lezen dat actief vermogen (gedissipeerd door actieve weerstand) wordt gemeten in watt, en reactief vermogen (circulerend door reactantie) wordt gemeten in vars; Er worden ook nog twee parameters gebruikt om het belastingsvermogen te karakteriseren: volle kracht en arbeidsfactor. Al deze 4 parameters:

1. Actief vermogen: aanduiding P, meet eenheid: Watt
2. Reactief vermogen: aanduiding Q, meet eenheid: VAR(Volt Ampère reactief)
3. Schijnbaar vermogen: aanduiding S, meet eenheid: VA(Volt Ampère)
4. Vermogensfactor: symbool k of cosФ, meeteenheid: dimensieloze hoeveelheid

Deze parameters zijn met elkaar verbonden door de relaties: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Ook cosФ zogenaamde arbeidsfactor ( Krachtfactor – PF)

Daarom worden in de elektrotechniek twee van deze parameters gespecificeerd om het vermogen te karakteriseren, aangezien de rest uit deze twee kan worden gevonden.

Bijvoorbeeld elektromotoren, lampen (ontlading) - daarin. gegevens aangegeven P[kW] en cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (AIR-motoren: zie bijlage)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (DRL-lampen: zie bijlage)
(voor voorbeelden van technische gegevens voor verschillende belastingen, zie onderstaande bijlage)

Hetzelfde geldt voor voedingen. Hun vermogen (laadvermogen) wordt gekenmerkt door één parameter voor gelijkstroomvoedingen: actief vermogen (W), en twee parameters voor bronnen. AC-voeding. Meestal zijn deze twee parameters schijnbaar vermogen (VA) en actief vermogen (W). Zie bijvoorbeeld de parameters van de dieselgeneratorset en de UPS.

De meeste kantoor- en huishoudelijke apparaten, actief (geen of weinig reactantie), daarom wordt hun vermogen aangegeven in Watt. In dit geval wordt bij het berekenen van de belasting de UPS-vermogenswaarde in Watt gebruikt. Als de belasting bestaat uit computers met voedingen (PSU's) zonder input power factor correction (APFC), een laserprinter, een koelkast, een airconditioner, een elektromotor (bijvoorbeeld onderwaterpomp of een motor als onderdeel van een machine), fluorescentielampen, etc. - alle uitgangen worden gebruikt in de berekening. UPS-gegevens: kVA, kW, overbelastingskarakteristieken, etc.

Zie elektrotechnische leerboeken, bijvoorbeeld:

1. Evdokimov F. E. Theoretische grondslagen van elektrotechniek. - M.: Uitgeverijcentrum "Academie", 2004.

2. Nemtsov MV Elektrotechniek en elektronica. - M.: Uitgeverijcentrum "Academie", 2007.

3. Chastoedov L.A. Elektrotechniek. - M.: afstuderen, 1989.

Zie ook wisselstroom, arbeidsfactor, elektrische weerstand, reactantie http://en.wikipedia.org
(vertaling: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Sollicitatie

Voorbeeld 1: het vermogen van transformatoren en autotransformatoren wordt aangegeven in VA (Volt Ampère)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (TSGL-transformatoren)

Eenfasige autotransformatoren
TDGC2-0,5 kVa, 2A		AOSN-2-220-82
TDGC2-1,0 kVa, 4A	Latr 1.25	AOSN-4-220-82
TDGC2-2,0 kVa, 8A	Latr 2.5	AOSN-8-220-82
TDGC2-3,0 kVa, 12A
TDGC2-4,0 kVa, 16A
TDGC2-5,0 kVa, 20A		AOSN-20-220
TDGC2-7,0 kVa, 28A
TDGC2-10 kVa, 40A		AOMN-40-220
TDGC2-15 kVa, 60A
TDGC2-20 kVa, 80A

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (LATR / laboratorium autotransformatoren TDGC2)

Voorbeeld 2: het vermogen van condensatoren wordt aangegeven in VAR (Volt Amperes reactief)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatoren K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (VK-condensatoren)

Voorbeeld 3: technische gegevens voor elektromotoren bevatten actief vermogen (kW) en cosF

Voor belastingen zoals elektromotoren, lampen (ontlading), computervoedingen, gecombineerde belastingen, enz. - geven de technische gegevens P [kW] en cosФ (actief vermogen en arbeidsfactor) of S [kVA] en cosФ (schijnbaar vermogen en arbeidsfactor) vermogen).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(gecombineerde belasting - machine plasma snijden staal / Inverter Plasmasnijder LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (PC-voeding)

Bijlage 1

Als de belasting een hoge vermogensfactor heeft (0,8 ... 1,0), benaderen de eigenschappen die van een ohmse belasting. Een dergelijke belasting is ideaal voor zowel de netwerklijn als voor stroombronnen, omdat genereert geen reactieve stromen en vermogens in het systeem.

Daarom hebben veel landen normen aangenomen die de arbeidsfactor van apparatuur reguleren.

Addendum 2

Apparatuur met één belasting (bijvoorbeeld een pc-voedingseenheid) en gecombineerde apparatuur met meerdere componenten (bijvoorbeeld een industriële freesmachine met meerdere motoren, een pc, verlichting, enz.) hebben lage vermogensfactoren (minder dan 0,8) van interne units (bijvoorbeeld een pc-voedingsgelijkrichter of een elektromotor hebben een arbeidsfactor van 0,6 .. 0,8). Daarom heeft de meeste apparatuur tegenwoordig een invoereenheid voor arbeidsfactorcorrectie. In dit geval is de ingangsvermogensfactor 0,9 ... 1,0, wat overeenkomt met wettelijke normen.

Addendum 3. Belangrijke notitie ten opzichte van de arbeidsfactor van de UPS en spanningsstabilisatoren

Het laadvermogen van de UPS en dieselgeneratorset is genormaliseerd naar een standaard industriële belasting (vermogensfactor 0,8 met inductief karakter). Bijvoorbeeld UPS 100 kVA / 80 kW. Dit betekent dat het apparaat een ohmse belasting kan leveren met een maximaal vermogen van 80 kW, of een gemengde (reactief-reactieve) belasting met een maximaal vermogen van 100 kVA met een inductieve vermogensfactor van 0,8.

Bij spanningsstabilisatoren is de situatie anders. Voor de stabilisator is de belastingsfactor onverschillig. Bijvoorbeeld een spanningsstabilisator van 100 kVA. Dit betekent dat het apparaat een actieve belasting kan leveren met een maximaal vermogen van 100 kW, of elk ander (puur actief, puur reactief, gemengd) vermogen van 100 kVA of 100 kVAr met elke vermogensfactor van capacitieve of inductieve aard. Merk op dat dit geldt voor een lineaire belasting (zonder hogere harmonische stromen). Bij grote harmonische vervormingen van de belastingsstroom (hoge SOI) wordt het uitgangsvermogen van de stabilisator verminderd.

Aanvulling 4

Illustratieve voorbeelden van puur actieve en puur reactieve belastingen:

• Een gloeilamp van 100 W is aangesloten op een wisselstroomnetwerk van 220 VAC - overal in het circuit is er geleidingsstroom (via de draadgeleiders en de wolfraamgloeidraad van de lamp). Belastings(lamp)karakteristieken: vermogen S=P~=100 VA=100 W, PF=1 => alles elektrische energie actief, wat betekent dat het volledig in de lamp wordt opgenomen en wordt omgezet in warmte en lichtkracht.
• Een niet-polaire condensator van 7 µF is verbonden met een wisselstroomnetwerk van 220 VAC - er is een geleidingsstroom in het draadcircuit en er stroomt een biasstroom in de condensator (door het diëlektricum). Kenmerken van de belasting (condensator): vermogen S=Q~=100 VA=100 VAr, PF=0 => al het elektrische vermogen is reactief, wat betekent dat het voortdurend circuleert van de bron naar de belasting en weer terug naar de belasting, enz.

Aanvulling 5

Om de overheersende reactantie (inductief of capacitief) aan te geven, wordt aan de arbeidsfactor het teken toegewezen:

+ (plus)– als de totale reactantie inductief is (bijvoorbeeld: PF=+0,5). De stroomfase loopt een hoek Ф achter op de spanningsfase.

- (min)– als de totale reactantie capacitief is (bijvoorbeeld: PF=-0,5). De huidige fase vervroegt de spanningsfase met hoek F.

Bijlage 6

Bijkomende vragen

Vraag 1:
Waarom gebruiken alle elektrotechnische leerboeken bij het berekenen van wisselstroomcircuits denkbeeldige getallen/grootheden (bijvoorbeeld reactief vermogen, reactantie, enz.) die in werkelijkheid niet bestaan?

Antwoord:
Ja, alle individuele grootheden in de omringende wereld zijn reëel. Inclusief temperatuur, reactantie, enz. Het gebruik van denkbeeldige (complexe) getallen is slechts een wiskundige techniek die berekeningen vergemakkelijkt. Het resultaat van de berekening is een noodzakelijkerwijs reëel getal. Voorbeeld: het reactieve vermogen van een belasting (condensator) van 20 kVAr is een echte energiestroom, dat wil zeggen echte Watt die circuleert in het bron-belastingcircuit. Maar om deze Watts te onderscheiden van de Watts die onherstelbaar door de belasting worden geabsorbeerd, besloten ze deze “circulerende Watts” reactieve Volt Ampères te noemen.

Opmerking:
Voorheen werden in de natuurkunde en bij het berekenen van alles slechts enkele grootheden gebruikt wiskundige hoeveelheden kwam overeen met de echte waarden van de omringende wereld. Afstand is bijvoorbeeld gelijk aan snelheid maal tijd (S=v*t). Vervolgens, met de ontwikkeling van de natuurkunde, dat wil zeggen naarmate complexere objecten worden bestudeerd (licht, golven, afwisselend). elektriciteit atoom, ruimte, etc.) is er zo’n groot aantal fysieke grootheden verschenen dat het onmogelijk is geworden om ze allemaal afzonderlijk te berekenen. Dit is niet alleen een probleem van handmatige berekeningen, maar ook een probleem van het samenstellen van computerprogramma's. Om dit probleem op te lossen, begonnen nauwe afzonderlijke grootheden te worden gecombineerd tot complexere grootheden (waaronder twee of meer afzonderlijke grootheden), onderworpen aan transformatiewetten die bekend zijn in de wiskunde. Dit is hoe scalaire (enkele) grootheden (temperatuur, enz.), vector- en complexe dubbele grootheden (impedantie, enz.), drievoudige vectorgrootheden (vector) verschenen magnetisch veld enz.), en complexere grootheden - matrices en tensoren (diëlektrische constante tensor, Ricci-tensor, enz.). Om berekeningen in de elektrotechniek te vereenvoudigen, worden de volgende denkbeeldige (complexe) dubbele grootheden gebruikt:

1. Totale weerstand (impedantie) Z=R+iX
2. Schijnbaar vermogen S=P+iQ
3. Diëlektrische constante e=e"+ie"
4. Magnetische permeabiliteit m=m"+im"
5. en etc.

Vraag 2:

De pagina http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power toont S P Q Ф op een complex, dat wil zeggen denkbeeldig / niet-bestaand vlak. Wat heeft dit alles met de werkelijkheid te maken?

Antwoord:
Het is moeilijk om berekeningen uit te voeren met echte sinusoïden. Om de berekeningen te vereenvoudigen, gebruikt u daarom een ​​vectorrepresentatie (complex) zoals in Fig. hoger. Maar dit betekent niet dat de in de figuur weergegeven S P Q geen verband houdt met de werkelijkheid. Echte waarden van S P Q kunnen worden gepresenteerd in de gebruikelijke vorm, gebaseerd op metingen van sinusoïdale signalen met een oscilloscoop. De waarden van SP Q Ф I U in het wisselstroomcircuit “source-load” zijn afhankelijk van de belasting. Hieronder ziet u een voorbeeld van echte sinusoïdale signalen SP Q en Ф voor het geval van een belasting die bestaat uit actieve en reactieve (inductieve) weerstanden die in serie zijn geschakeld.

Vraag 3:
Met behulp van een conventionele stroomtang en een multimeter werden een belastingsstroom van 10 A en een belastingsspanning van 225 V gemeten. We vermenigvuldigen dit en krijgen het belastingsvermogen in W: 10 A · 225V = 2250 W.

Antwoord:
U heeft het totale laadvermogen van 2250 VA verkregen (berekend). Daarom is uw antwoord alleen geldig als uw belasting puur resistief is, dan is Volt Ampere inderdaad gelijk aan Watt. Voor alle andere soorten belastingen (bijvoorbeeld een elektromotor) - nee. Om alle kenmerken van een willekeurige belasting te meten, moet u een netwerkanalysator gebruiken, bijvoorbeeld APPA137:

Zie verder lezen, bijvoorbeeld:

Evdokimov F. E. Theoretische grondslagen van elektrotechniek. - M.: Uitgeverijcentrum "Academie", 2004.

Nemtsov MV Elektrotechniek en elektronica. - M.: Uitgeverijcentrum "Academie", 2007.

Chastoedov L.A. Elektrotechniek. - M.: Hogere school, 1989.

Wisselstroom, arbeidsfactor, elektrische weerstand, reactantie
http://en.wikipedia.org (vertaling: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Theorie en berekening van transformatoren laag vermogen YNStarodubtsev / RadioSoft Moskou 2005 / rev d25d5r4feb2013

Stroom- een fysieke grootheid die gelijk is aan de verhouding tussen het verrichte werk en een bepaalde tijdsperiode.

Er bestaat een concept van gemiddeld vermogen over een bepaalde periode Δt. Het gemiddelde vermogen wordt berekend met behulp van deze formule: N = ΔA / Δt, ogenblikkelijk vermogen volgens de volgende formule: N=dA/dt. Deze formules hebben een nogal algemene vorm, omdat het concept van macht aanwezig is in verschillende takken van de natuurkunde: mechanica en elektrofysica. Hoewel de basisprincipes voor het berekenen van het vermogen ongeveer hetzelfde blijven als in de algemene formule.

Vermogen wordt gemeten in watt. Watt is een eenheid van vermogen gelijk aan joule gedeeld door de seconde. Naast de watt zijn er nog andere eenheden om vermogen te meten: paardenkracht, erg per seconde, massa-kracht-meter per seconde.

• • Een metrische pk's gelijk aan 735 watt, Engels - 745 watt.
  • Erg- een zeer kleine meeteenheid, één erg is gelijk aan tien tot de min zevende macht van watt.
  • Een massa-kracht-meter per seconde gelijk aan 9,81 watt.

Meetinstrumenten

Meetinstrumenten voor het meten van vermogen worden voornamelijk gebruikt in de elektrofysica, omdat je in de mechanica, als je een bepaalde reeks parameters kent (snelheid en kracht), zelfstandig het vermogen kunt berekenen. Maar op dezelfde manier kun je in de elektrofysica het vermogen berekenen uit parameters, maar dan in feite Alledaagse leven wij gebruiken het gewoon niet meetinstrumenten voor bevestiging mechanische kracht. Omdat deze parameters voor bepaalde mechanismen meestal als zodanig worden aangeduid. Wat elektronica betreft, is het hoofdapparaat een wattmeter, die in het dagelijks leven wordt gebruikt in een conventionele elektriciteitsmeter.

Wattmeters kunnen op basis van frequenties in verschillende typen worden verdeeld:

• • Lage frequentie
  • Radiofrequentie
  • Optisch

Wattmeters kunnen analoog of digitaal zijn. Laagfrequente (LF) meters bevatten twee inductiespoelen, zijn zowel digitaal als analoog en worden in de industrie en het dagelijks leven gebruikt als onderdeel van conventionele elektriciteitsmeters. Radiofrequentie-wattmeters zijn onderverdeeld in twee groepen: geabsorbeerd vermogen en uitgezonden vermogen. Het verschil zit hem in de manier waarop de wattmeter op het netwerk is aangesloten; de passerende wattmeters zijn parallel aan het netwerk aangesloten, wat aan het einde van het netwerk als extra belasting wordt geabsorbeerd. Optische wattmeters worden gebruikt om de kracht van lichtstromen en laserstralen te bepalen. Ze worden voornamelijk gebruikt in verschillende industrieën en laboratoria.

Mechanische kracht

Macht in de mechanica hangt rechtstreeks af van de kracht en de arbeid die deze kracht verricht. Arbeid is een grootheid die de kracht karakteriseert die op een lichaam wordt uitgeoefend, onder invloed waarvan het lichaam een ​​bepaalde afstand aflegt. Het vermogen wordt berekend door het scalaire product van de snelheidsvector en de krachtvector: P = F * v = F * v * omdat een (kracht vermenigvuldigd met de snelheidsvector en de hoek tussen de kracht en de snelheidsvector (cosinus alfa)).

Je kunt ook de kracht van de rotatiebeweging van het lichaam berekenen. P=M* w= π * M * n / 30. Het vermogen is gelijk aan (M) koppel vermenigvuldigd met (w) hoeksnelheid of pi (n) vermenigvuldigd met koppel (M) en (n) rotatiesnelheid gedeeld door 30.

Macht in de elektrofysica

In de elektrofysica karakteriseert vermogen de snelheid van transmissie of conversie van elektriciteit. Er zijn de volgende soorten macht:

• • Onmiddellijk elektrisch vermogen. Omdat stroom werk is dat in een bepaalde tijd wordt gedaan en de lading langs een bepaald deel van de geleider beweegt, hebben we de formule: P(a-b) = A / Δt. A-B karakteriseert het gebied waar de lading doorheen gaat. A is de arbeid van de lading of ladingen, Δt is de tijd die de lading of ladingen nodig hebben om door de sectie (A-B) te reizen. Met dezelfde formule worden andere vermogenswaarden berekend verschillende situaties, wanneer u het momentane vermogen op een stuk geleider moet meten.

• • Je kunt ook de kracht van een constante stroom berekenen: P = Ik * U = I^2 * R = U^2 / R.

• • Wisselstroom kan niet worden berekend met de gelijkstroomformule. Er zijn drie soorten stroom in wisselstroom:
    • Actief vermogen (P), wat gelijk is aan P = U * Ik * omdat f . Waarbij U en I de huidige huidige parameters zijn, en f (phi) de verschuivingshoek tussen de fasen is. Deze formule wordt gegeven als voorbeeld voor eenfasige sinusoïdale stroom.
    • Reactief vermogen (Q) karakteriseert de belastingen die in apparaten worden gecreëerd door oscillaties van elektrische eenfasige sinusvormige wisselstroom. V = U * Ik * zonde f . De meeteenheid is reactieve volt-ampère (var).
    • Schijnbaar vermogen (S) is gelijk aan de wortel van de vierkanten van actief en reactief vermogen. Het wordt gemeten in volt-ampère.
    • Inactief vermogen is een kenmerk van passief vermogen dat aanwezig is in circuits met sinusvormige wisselstroom. Ravna vierkantswortel som van de kwadraten van reactief vermogen en harmonisch vermogen. Bij afwezigheid van een hoger harmonisch vermogen is dit gelijk aan de reactieve vermogensmodule.