Что такое параметр мощности в электроцепях. Часть 1

Магазин Gtest® предлагает широкую номенклатуру осциллографов на приводимой страничке сайта в самом конце настоящего Раздела, а также рекомендуемые приборы и статьи для самообразования.

Мощность в электрических цепях

Помимо напряжения и тока, есть еще один важный параметр, связанный с электрическими цепями: мощность. Прежде чем анализировать ее в электрических схемах, необходимо понять, что представляет собой мощность и как она измеряется.

Что такое мощность и как ее измерить?

Мощность - это мера того, какой объем работы можно выполнить за определенный промежуток времени. Работа обычно определяется как подъем груза против силы тяжести. Чем тяжелее груз и чем выше он поднят, тем больше работы выполнено. Мощность показывает, насколько быстро выполняется эта работа.

В автомобильной промышленности мощность двигателя традиционно измеряется в лошадиных силах. Эта единица была введена производителями паровых машин для сравнения их производительности с возможностями лошадей.

Одна лошадиная сила определяется как 550 фут-фунтов работы в секунду. Мощность двигателя не показывает, какой груз он может переместить или на какую высоту поднять, но позволяет оценить, насколько быстро он способен выполнить эту работу.

Мощность механического двигателя зависит как от частоты вращения, так и от крутящего момента, передаваемого на выходной вал. Скорость вращения измеряется в оборотах в минуту (об/мин).

Крутящий момент - это величина вращающей силы, создаваемой двигателем. Ни скорость вращения, ни крутящий момент по отдельности не являются показателем мощности.

Дизельный двигатель трактора мощностью 100 лошадиных сил работает на сравнительно низких оборотах, но развивает высокий крутящий момент. Мотоциклетный двигатель мощностью 100 лошадиных сил работает на высоких оборотах, но имеет меньший крутящий момент. Несмотря на это, оба двигателя развивают одинаковую мощность.

Уравнение мощности на валу

Обратите внимание, что в правой части уравнения присутствуют только две переменные - скорость вращения и крутящий момент. Остальные величины являются постоянными значениями. Поэтому мощность изменяется только при изменении скорости или крутящего момента.

Эту зависимость можно записать следующим образом:

Хотя лошадиная сила не равна напрямую произведению скорости вращения и крутящего момента, она пропорциональна этому произведению. При изменении произведения этих величин мощность изменяется в той же пропорции.

Мощность как функция напряжения и тока

В электрических цепях мощность зависит от напряжения и тока. Эта зависимость выражается простой формулой:

В данном случае мощность (P) точно равна произведению тока (I) и напряжения (E). Единицей измерения мощности является ватт (Вт).

Важно понимать, что ни напряжение, ни ток по отдельности не являются мощностью. Мощность возникает только при их совместном действии в электрической цепи.

Напряжение можно сравнить с работой, необходимой для подъема груза, а ток - со скоростью выполнения этой работы. Их произведение определяет мощность.

Поэтому цепь с высоким напряжением и малым током может потреблять такую же мощность, как цепь с низким напряжением и большим током.

Мощность при обрыве и коротком замыкании

В разомкнутой цепи между выводами источника присутствует напряжение, однако ток отсутствует. Согласно формуле P = IE, если ток равен нулю, то и мощность также будет равна нулю.

Аналогично, в идеальном сверхпроводящем контуре при наличии тока напряжение может быть равно нулю. В этом случае мощность также не будет рассеиваться, поскольку P = IE и E = 0.

Как мощность в лошадиных силах связана с ваттами?

Независимо от того, измеряется мощность в лошадиных силах или ваттах, речь идет об одном и том же физическом параметре.

Европейские производители техники чаще используют киловатты (кВт), а не лошадиные силы. Между этими единицами существует простая зависимость:

Таким образом, двигатель мощностью 100 лошадиных сил эквивалентен мощности 74,57 кВт или 74 570 Вт.

Обзор

• Мощность показывает, какой объем работы может быть выполнен за определенное время.
• Механическая мощность традиционно измеряется в лошадиных силах.
• Электрическая мощность измеряется в ваттах и рассчитывается по формуле P = IE.
• Электрическая мощность определяется совместным действием напряжения и тока.
• 1 лошадиная сила соответствует 745,7 Вт.

купить осциллограф в Украине