Мощность в физике — обозначение, формулы и примеры

Определение мощности

Допустим, нам необходимо убрать урожай пшеницы с поля площадью 100 га. Это можно сделать вручную или с помощью комбайна. Очевидно, что пока человек обработает 1 га площади, комбайн успеет сделать намного больше. В данном случае разница между человеком и техникой — именно то, что называют мощностью. Отсюда вытекает первое определение.

Мощность в физике — это количество работы, которая совершается за единицу времени.

Рассмотрим другой пример: между точкой А и точкой Б расстояние 15 км, которое человек проходит за 3 часа, а автомобиль может проехать всего за 10 минут. Понятно, что одно и то же количество работы они сделают за разное время. Что показывает мощность в данном случае? Как быстро или с какой скоростью выполняется некая работа.

В электромеханике эта величина имеет еще одно определение.

Мощность — это скалярная физическая величина, которая характеризует мгновенную скорость передачи энергии от системы к системе или скорость преобразования, изменения, потребления энергии.

Напомним, что скалярными величинами называются те, значение которых выражается только числом (без вектора направления).

Мощность человека в зависимости от деятельности

Вид деятельности	Мощность, Вт
Неспешная ходьба	60–65
Бег со скоростью 9 км/ч	750
Плавание со скоростью 50 м/мин	850
Игра в футбол	930

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой.

Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Как обозначается мощность: единицы измерения

В таблице выше вы увидели обозначение в ваттах, и читая инструкции к бытовой технике, можно заметить, что среди характеристик прибора обязательно указано количество ватт. Это единица измерения механической мощности, используемая в международной системе СИ. Она обозначается буквой W или Вт.

Измерение мощности в ваттах было принято в честь шотландского ученого Джеймса Уатта — изобретателя паровой машины. Он стал одним из родоначальников английской промышленной революции.

В физике принято следующее обозначение мощности: 1 Вт = 1 Дж / 1с.

Это значит, что за 1 ватт принята мощность, необходимая для совершения работы в 1 джоуль за 1 секунду.

В каких единицах еще измеряется мощность? Ученые-астрофизики измеряют ее в эргах в секунду (эрг/сек), а в автомобилестроении до сих пор можно услышать о лошадиных силах.

Интересно, что автором этой последней единицы измерения стал все тот же шотландец Джеймс Уатт. На одной из пивоварен, где он проводил свои исследования, хозяин накачивал воду для производства с помощью лошадей. И Уатт выяснил, что 1 лошадь за секунду поднимает около 75 кг воды на высоту 1 метр. Вот так и появилось измерение в лошадиных силах. Правда, сегодня такое обозначение мощности в физике считается устаревшим.

Одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для поднятия груза в 75 кг за 1 секунду на 1 метр. 🐴

Единицы измерения	Вт
1 ватт	1
1 киловатт	103
1 мегаватт	106
1 эрг в секунду	10-7
1 метрическая лошадиная сила	735,5

Подготовка к ОГЭ по физике онлайн поможет снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.

Все формулы мощности

Зная определения, несложно понять формулы мощности, используемые в разных разделах физики — в механике и электротехнике.

В механике

Механическая мощность (N) равна отношению работы ко времени, за которое она была выполнена.

Основная формула:

N = A / t, где

A — работа, t — время ее выполнения.

Если вспомнить, что работой называется произведение модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними, мы получим формулу измерения работы.

Если направления модуля приложения силы и модуля перемещения объекта совпадают, угол будет равен 0 градусов, а его косинус равен 1. В таком случае формулу можно упростить:

A = F × S

Используем эту формулу для вычисления мощности:

N = A / t = F × S / t = F × V

В последнем выражении мы исходим из того, что скорость (V) равна отношению перемещения объекта на время, за которое это перемещение произошло.

В электротехнике

В общем случае электрическая мощность (P) говорит о скорости передачи энергии. Она равна произведению напряжения на участке цепи на величину тока, проходящего по этому участку.

P = I × U, где I — напряжение, U

— сила тока.

В электротехнике существует несколько видов мощности: активная, реактивная, полная, пиковая и т. д. Но это тема отдельного материала, сейчас же мы потренируемся решать задачи на основе общего понимания этой величины. Посмотрим, как найти мощность, используя вышеуказанные формулы по физике.

Задача 1

Допустим, человек поднимает ведро воды из колодца, прикладывая силу 60 Н. Глубина колодца составляет 10 м, а время, необходимое для поднятия — 30 сек. Какова будет мощность человека в этом случае?

Решение:

Найдем вначале величину работы, используя тот факт, что мы знаем расстояние перемещения (глубину колодца 10 м) и приложенную силу 60 Н.

A = F × S = 60 Н × 10 м = 600 Дж

Когда известно значение работы и времени, найти мощность несложно:

N = A / t = 600 Дж / 30 сек = 20 Вт

Ответ: мощность человека при поднятии ведра — 20 ватт.

Задача 2

В комнате включена лампа мощностью 100 Вт. Напряжение домашней электросети — 220 В. Какая сила тока проходит через эту лампу?

Решение:

Мы знаем, что Р = 100 Вт, а U = 220 В.

Поскольку P = I × U, следовательно I = P / U.

I = 100 / 220 = 0,45 А.

Ответ: через лампу пройдет сила тока 0,45 А.

Вопросы для самопроверки

1. Что характеризует механическая мощность?

2. Какие существуют единицы измерения мощности в физике?

3. Какая из единиц измерения считается устаревшей?

4. Мощность можно назвать скалярной величиной? Что это означает?

5. Как из формулы нахождения мощности получить работу?

6. Какой буквой обозначается мощность в механике, а какой — в электротехнике?

7. Какую работу производит за 30 минут устройство мощностью 600 Вт?

8. Как узнать напряжение в сети, если мы знаем мощность подключенного к ней прибора и силу тока, проходящую через прибор?

9. Если в течение 1 часа автомобиль №1 едет со скоростью 60 км/ч, а автомобиль №2 — со скоростью 90 км/ч, одинаковую ли мощность они развивают в это время?

10. Допустим, автобус отвез пассажиров из города А в город В за 1 час. Если он планирует вернуться в город А пустым по той же трассе и потратить на это 1 час, ему понадобится развить такую же мощность или меньшую?

Калькулятор силы тока в мощность ватт

Калькулятор силы тока в мощность ватт

Чтобы самостоятельно рассчитать соотношение Ампер / Ватт или Вт / А, нужно использовать всем известный закон Ома. Мощность численно равна произведению тока, протекающего через нагрузку, и приложенного к ней напряжения. Определяется одним из трех равенств: P = I * U = R * I² = U²/R. 
Следовательно, чтобы определить мощность источника потребления энергии, когда известна сила тока в сети, нужно воспользоваться формулой: Вт (ватты) = А (амперы) x I (вольты). А чтобы произвести обратное преобразование, надо перевести мощность в ваттах на силу потребления тока в амперах: Ватт / Вольт. Когда же имеем дело с 3-х фазной сетью, то придется еще и учесть коэффициент 1,73 для силы тока в каждой фазе.

Сколько Ватт в 1 Ампере и ампер в вате?

Допустимый разряд автомобильного аккумулятора до 30% от первоначальной емкости (напряжение не ниже 11,8В). Заметьте, что при таком уровне можно запустить двигатель лишь при плюсовой температуре. В зимнее время не допускайте даже 50% процентной разряженности (12,1V).

Корень из трех приблизительно равен 1,73. 

То есть, в одном ватте 4,5 мАм (1А = 1000мАм) при напряжении в 220 вольт и 0,083 Am при 12 вольтах. 
Когда же необходимо перевести ток в мощность (узнать, сколько в 1 ампере ватт), то применяют формулу: 
P = I * U или P = √3 * I * U, если расчеты проводятся в 3-х фазной сети 380 V. 
А значит, если имеем дело с автомобильной сетью на 12 вольт, то 1 ампер — это 12 Ватт, а в бытовой электросети 220 V такая сила тока будет в электроприборе мощностью 220 Вт (0,22 кВт). В промышленном оборудовании, питающемся от 380 Вольт, целых 657 Ватт.

Чтобы перевести Ватты в Амперы при переменном или постоянном напряжении понадобится формула: 
I = P / U, где
I – это сила тока в амперах; P – мощность в ваттах; U – напряжение у вольтахесли сеть трехфазная, то I = P/(√3xU), поскольку нужно учесть напряжение в каждой из фаз.

Зачем нужен калькулятор

Онлайн калькулятор позволит быстро перевести ток в мощность. Он позволяет пересчитать потребляемую силу тока 1 Ампер в Ватт мощности, какого-либо потребителя при напряжении 12 либо 220 и 380 Вольт.
Такой перевод мощности используют как при подборе генератора для потребителей тока в бортсети автомобиля 12 Вольт с постоянным током, так и в бытовой электронике, при прокладывании проводки.
Поэтому калькулятор перевода мощности в амперы или силу тока в ватты потребуется абсолютно всем электрикам или тем, кто занимается ею и хочет быстро перевести эти единицы. Но все же калькулятор главным образом предназначен для автовладельцев. С его помощью можно посчитать каждый электрокомпонент в автомобиле и использовать полученную сумму, чтобы понять, сколько электричества должен вырабатывать генератор или какой емкостью поставить аккумулятор.

Как пользоваться калькулятором .

Чтоб воспользоваться быстрым переводом и пересчитать Ампер в мощность Ватт необходимо будет:

• Ввести значение напряжения, которое питает источник.
• В одной ячейке указать значение потребляемого тока (в списке можно выбрать Ампер либо мАм).
• В другом поле сразу появится результат пересчета “ток в мощность” (по умолчанию отображается в Ватт, но есть возможность установить и кВт, тогда значение автоматически пересчитается в киловатты мощности).

Преобразование можно сделать как с амперов в ватты, так и на оборот с W в A, достаточно просто сразу ввести мощность потребителя, и тогда в другой ячейке отобразится сила потребляемого тока в сети с конкретно указанным напряжением.

Как рассчитать ватты (мощность)

Часто говорят, что мощность прибора (в ваттах) равна силе тока (в амперах), умноженной на напряжение (в вольтах).

Хотя это верно для упрощенных цепей или цепей постоянного тока (DC), это не относится к питанию от сети, которое мы используем каждый день.

Это общепринятое мнение или «правило большого пальца» заставит вас рассчитать кажущуюся мощность, а не действительную мощность.

Как НЕ рассчитывайте мощность — Полная мощность (ВА)

Ампер (А) x Вольт (В) = Вольт-ампер (ВА)

Приведенную выше формулу можно использовать для расчета полной потребляемой мощности в вольт-амперах (ВА). Это уравнение даст вам примерное представление об использовании мощности в ваттах, но оно не совсем правильное. Для этого нужно учесть коэффициент мощности .

Как рассчитать мощность — Реальная мощность (Вт)

Ампер (А) x Вольт (В) x Коэффициент мощности = Вт (Вт)

Эта формула учитывает коэффициент мощности и показывает точное энергопотребление (за которое выставляется счет).

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности — это мера эффективности, с которой электрическое устройство преобразует вольт-ампер в ватты. Коэффициент мощности представлен безразмерным числом от 0 до 1.

Чем ближе число к единице, тем «лучше» коэффициент мощности. Чем выше коэффициент мощности, тем эффективнее используется электроэнергия. Резистивные нагрузки, такие как большинство электрических нагревателей, будут иметь коэффициент мощности, равный 1, поскольку они преобразуют всю подаваемую электроэнергию в тепло. Оборудование с двигателями, такое как холодильники и кондиционеры, будет иметь более низкий коэффициент мощности.

Какое отношение это имеет к ваттам и мощности?

Коэффициент мощности имеет решающее значение, если вы хотите узнать фактическое энергопотребление устройства. См. ниже демонстрацию того, как коэффициент мощности используется с нашим измерителем мощности для расчета реального энергопотребления небольшого телевизора.

Крупные предприятия должны иметь коэффициент мощности, близкий к «единице» (1), так как с них может взиматься плата, если у них низкий коэффициент мощности. Это связано с тем, что коммунальная служба должна подавать на объект больший ток (в амперах), чем требуется. При этом они несут больше потерь при передаче. Хорошая новость заключается в том, что предприятия могут предпринять шаги для увеличения коэффициента мощности.

Пример. Расчет фактической мощности телевизора в ваттах

На этикетке соответствия на этом телевизоре указана потребляемая мощность: 130 Вт .

Проблема заключается в том, что на этикетках соответствия часто указывается максимальная мощность, а не фактическая мощность. Единственный способ узнать реальную мощность — измерить ее с помощью сменного измерителя мощности. В течение двух часов измеритель мощности показал потребляемую мощность от 70 до 110 Вт — существенно меньше, чем указано на этикетке.

Такой ваттметр рассчитает реальную мощность.

В какой-то момент измеритель мощности показал, что телевизор потребляет 243 вольта и 0,421 ампер. Если мы последуем общепринятому мнению и просто перемножим Вольты и Амперы без учета коэффициента мощности, мы получим кажущуюся потребляемую мощность следующим образом:

• Ампер (А) X Вольт (В) = ВА
• 243 В x 0,421 А = 102,3 ВА

. ..тогда ложно представим его как 102,3 Вт

Когда мы добавим коэффициент мощности в расчет, мы получим совсем другую цифру. Поскольку измеритель мощности в то время показывал коэффициент мощности 0,65, расчет становится следующим:

• Ампер (А) x Вольт (В) x Коэффициент мощности = Вт (Вт)
• 234 В x 0,421 А x 0,65 = 66,5 Вт

Надеюсь, теперь вы понимаете, почему важно сделать правильный расчет.

К счастью, наши сменные измерители мощности сделают эти расчеты за вас. Наш измеритель мощности отображает реальную мощность (Вт), а также амперы (А), вольты (В) и коэффициент мощности, поэтому при необходимости вы можете проверить расчеты.

Подключаемый измеритель мощности Reduction Revolution — самый дешевый и популярный вариант. Power Mate Lite (на фото выше) — это высокоточная модель, используемая профессиональными энергоаудиторами.

См. также: наш бесплатный онлайн-калькулятор эксплуатационных расходов.

Калькулятор

Вт | Ампер, Ом, Вольт в Ватт

Создано Julia Żuławinska

Отзыв от Bogna Szyk и Jack Bowater

Последнее обновление: 28 сентября 2022 г.

Содержание:

• Как рассчитать мощность? — Уравнение Ватта
• Закон Ома: вольты, амперы и омы
• Мощность, напряжение, сопротивление, ток
• Примеры преобразования между вольтами, амперами, ваттами и омами

С помощью нашего ватт-калькулятора вы лучше поймете, что такое закон Ватта и единица измерения электрической мощности. Хотите научиться находить ватты? А как насчет того, что связывает вольты, амперы, ватты и омы? Что ж, для этого нам нужно погрузиться и узнать, что такое уравнение мощности!

Если вы хотите узнать, как тип тока влияет на расчет мощности в цепи, воспользуйтесь нашим калькулятором преобразования мощности в ампер.

Как рассчитать мощность? — Уравнение Ватта

Наш калькулятор основан на двух законах, описывающих простые электрические цепи. Один из них — закон Ватта — гласит, что:

Мощность = Напряжение * Ток — в условных обозначениях: P = V * I .

Это уравнение мощности, как и силовой агрегат, были названы в честь Джеймса Уатта — шотландского инженера. Один ватт – это мощность, при которой работа, совершаемая за одну секунду, равна одному джоулю:

1Вт = 1Дж/1с

В электрических цепях один Ватт определяется как скорость работы, когда ток в один ампер протекает через проводник с разностью электрических потенциалов (напряжением) в один вольт :

1 Вт = 1 В * 1 А

Так что же такое мощность? Мощность в электрической цепи — это скорость передачи электрической энергии в единицу времени. Узнайте больше в калькуляторе электроэнергии.

Закон Ома: вольты, амперы и омы

В нашем ватт-калькуляторе используется вторая формула — закон Ома. В нем указано, что:

Напряжение = Ток * Сопротивление или В = I * R

Что означают эти названия?

Электрический ток — это мера количества заряда (электронов), проходящего через любую точку провода в единицу времени. Его единицей СИ является ампер [А].

Сопротивление описывает способность данного провода противостоять потоку электронов. Единицей сопротивления является ом [Ом].

Напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками провода. Единицей напряжения в системе СИ является вольт [В].

Мощность, напряжение, сопротивление, ток

С помощью уравнений Ома и Ватта можно вычислить четыре переменные — мощность, напряжение, сопротивление и ток. Если вам известны значения двух из этих переменных, вы можете преобразовать приведенные выше уравнения в соответствии со своими потребностями. Ниже мы перечисляем все эти трансформации:

1. Сопротивление:

• Р = В/Я
• R = V² / P
• R = P/I²

2. Текущий:

• I = V / R
• И = П/В
• I = √(P/R)

3. Напряжение:

• В = I * R
• В = П/Я
• В = √(P * R)

4. Мощность:

• Р = V * I
• P = V² / R
• P = I² * R

Продолжайте читать, чтобы увидеть пару примеров, где мы научимся находить ватты и вычислять амперы из ватт и вольт!

Примеры преобразования между вольтами, амперами, ваттами и омами

Чтобы использовать наш ватт-калькулятор, все, что вам нужно сделать, это ввести два числа, а все остальные поля будут заполнены сами по себе.