Elektr tokining faol, reaktiv, nofaol va ko'rinadigan kuchi. Elektr quvvati Qanday jismoniy miqdor kuch deb ataladi

Kim butun yukni balandlikka tezroq ko'taradi, odammi yoki kranmi? Qaysi ko'tarish mexanizmi ko'proq kuchga ega?

Quvvat ishning bajarilish tezligini tavsiflaydi.

Quvvat (N) - bu ish bajarilgan A ishining t davriga nisbatiga teng bo'lgan jismoniy miqdor.

Quvvat vaqt birligi uchun qancha ish bajarilishini ko'rsatadi.

Xalqaro birliklar tizimida (SI) quvvat birligi birinchi bug' dvigatelini yaratgan ingliz ixtirochisi Jeyms Vatt (Vatt) sharafiga Vatt (Vt) deb ataladi.

[N] = W = J/s

1 Vt = 1 J/s

1 vatt 1 soniyada 1 J ishni bajaradigan kuchning kuchiga teng yoki,
og'irligi 100 g bo'lgan yuk 1 sekundda 1 m balandlikka ko'tarilganda.

Jeyms Vattning o'zi (1736 - 1819) bug' dvigateli va otning ishlashini solishtirish uchun kiritgan yana bir quvvat birligidan - ot kuchidan (1 ot kuchidan) foydalangan.

1 ot kuchi = 735 Vt

Biroq, haqiqiy hayotda o'rtacha ot taxminan 1/2 ot kuchiga ega, garchi, albatta, otlar boshqacha.

"Tirik dvigatellar" qisqa vaqt ichida o'z kuchlarini bir necha marta oshirishi mumkin.
Yugurish va sakrashda ot o'z kuchini o'n barobar yoki undan ko'proq oshirishi mumkin.

1 m balandlikka sakrash bilan 500 kg og'irlikdagi ot 5000 Vt = 6,8 ot kuchiga teng quvvatni rivojlantiradi.

Jim yurish paytida odamning o'rtacha kuchi taxminan 0,1 ot kuchiga teng deb ishoniladi. ya'ni 70 - 90 Vt.

Otga o'xshab, odam yugurish va sakrashda bir necha baravar ko'p kuchga ega bo'lishi mumkin.

Ma'lum bo'lishicha, mexanik energiyaning eng kuchli manbai o'qotar quroldir!

To'pdan foydalanib, 0,01 soniyada taxminan 110 000 000 J ishni rivojlantirib, 900 kg og'irlikdagi to'pni 500 m / s tezlikda tashlashingiz mumkin. Bu ish Xeops piramidasi (balandligi 150 m) tepasiga 75 tonna yuk ko'tarish ishiga teng.

To'pning o'q otish kuchi 11 000 000 000 Vt = 15 000 000 ot kuchiga teng bo'ladi.

Insonning mushaklaridagi kuchlanish kuchi taxminan unga ta'sir qiluvchi tortishish kuchiga teng. Og'irligi bir xil bo'lgan 2 kishi bir xil balandlikka, lekin har xil tezlikda zinapoyaga ko'tarilganda, ulardan qaysi biri ko'proq quvvatni rivojlantiradi?

BUNI UNUTMANG

Bu formula doimiy tezlik bilan bir tekis harakatlanish uchun va o'rtacha tezlik uchun o'zgaruvchan harakat uchun amal qiladi.

Bundan kelib chiqadi

Yuqoridagi formulalardan ko'rinib turibdiki, doimiy dvigatel kuchi bilan harakat tezligi tortish kuchiga teskari proportsionaldir va aksincha.

Bu turli xil transport vositalarining vites qutisi (vites qutisi) ning ishlash printsipi uchun asosdir.

"XULOSA" BILAN NIMA BO'LASIZ?

Keling, hozir tekshiramiz!

1. Tramvay vagonining dvigatellari yo'lovchilarsiz va yo'lovchilar bilan bir xil tezlikda harakat qilganda bir xil quvvatga ega bo'ladimi?

Javob: Pri nalitshii passashiriv sila tjashesti (ves) vagona bolshe, uvelitshivaetsja sila trenia, ravnaja v dannom slutshae sile tjagi, vosrastaet motshnost, uvelitshivaetsja rashod elektroenergii.

2. Nima uchun yuki bor kema yuksizga qaraganda sekinroq harakatlanadi? Axir, ikkala holatda ham dvigatel kuchi bir xil.

Javob: S uvelitsheniem nagruski korabl bolshe pogrushaetsja v wodu. eto uvelitshivaet silu soprotivlenija wodi dvisheniu korablja, tshto privodit k potere skorosti.

3. Traktor uchta tezlikka ega: 3,08; 4,18 va 5,95 km/soat. Qaysi tezlikda u bir xil kuchga ega bo'lgan kancada katta tortish kuchini rivojlantiradi?

Javob:

Agar siz buni o'zingiz tushungan bo'lsangiz, demak siz YASADI!
Agar javoblarga qarasangiz nima bo'lardi? Balki charchagandirsiz? Hechqisi yo'q, bayramlar yaqinlashmoqda!

Kuch va kuch nima? Ushbu ko'rsatkich qanday o'lchanadi, qanday asboblar qo'llaniladi va ular amalda qanday qo'llaniladi, biz maqolada keyinroq ko'rib chiqamiz.

Kuch

Dunyoda barcha jismoniy tabiat jismlari kuch tufayli harakatlana boshlaydi. Unga ta'sir qilganda, tananing harakatining bir xil yoki teskari yo'nalishi bilan ish bajariladi. Shunday qilib, tanaga qandaydir kuch ta'sir qiladi.

Shunday qilib, velosiped odamning oyoqlari kuchi tufayli harakatlanadi va poezd elektrovozning tortish kuchi bilan harakat qiladi. Shunga o'xshash ta'sir har qanday harakat bilan sodir bo'ladi. Kuchning ishi - bu kuch moduli, uni qo'llash nuqtasining siljish moduli va bu ko'rsatkichlarning vektorlari orasidagi burchakning kosinuslari ko'paytiriladigan miqdor. Bu holda formula quyidagicha ko'rinadi:

A = F s cos (F, s)

Agar bu vektorlar orasidagi burchak nolga teng bo'lmasa, u holda ish har doim bajariladi. Bundan tashqari, u ham ijobiy, ham salbiy ma'noga ega bo'lishi mumkin. 90 ° burchak ostida tanaga ta'sir qiluvchi kuch bo'lmaydi.

Misol uchun, otning mushak kuchi bilan tortilgan aravani ko'rib chiqaylik. Boshqacha aytganda, ish aravaning harakat yo'nalishi bo'yicha tortish kuchi bilan amalga oshiriladi. Ammo pastga yoki perpendikulyar ravishda yo'naltirilgan bo'lsa, u hech qanday ishlamaydi (aytmoqchi, ot kuchi - bu vosita kuchi o'lchanadigan narsa).

Kuch tomonidan bajarilgan ish skalyar miqdor bo'lib, joul bilan o'lchanadi. U bo'lishi mumkin:

natija (bir nechta kuchlar ta'siri ostida);
doimiy bo'lmagan (keyin hisoblash integral bilan amalga oshiriladi).

Quvvat

Bu miqdor qanday o'lchanadi? Birinchidan, nima ekanligini ko'rib chiqaylik. Tana kuchga kirganligi sababli harakatlana boshlagani aniq, ammo amalda bunga qo'shimcha ravishda, qanday qilib amalga oshirilganligini aniq bilish kerak.

Ish turli vaqt oralig'ida bajarilishi mumkin. Misol uchun, xuddi shunday harakat kichik vosita yoki katta elektr motor tomonidan amalga oshirilishi mumkin. Bitta savol - uni ishlab chiqarish uchun qancha vaqt kerak bo'ladi. Bu vazifa uchun mas'ul bo'lgan miqdor kuchdir. Bu qanday o'lchanganligi ta'rifdan aniq bo'ladi - bu ma'lum bir vaqt uchun ishning uning qiymatiga nisbati:

Mantiqiy qadamlar orqali biz quyidagi formulaga kelamiz:

ya'ni kuch vektorlari va harakat tezligining mahsuloti kuchdir. U qanday o'lchanadi? Xalqaro SI tizimiga ko'ra, bu miqdor uchun o'lchov birligi 1 vatt.

Vatt va boshqa quvvat bloklari

Vatt quvvatni anglatadi, bu erda bir joul ish bir soniyada bajariladi. Oxirgi birlik birinchi bug 'dvigatelini ixtiro qilgan va qurgan ingliz J. Vatt sharafiga nomlangan. Ammo u boshqa miqdorni - bugungi kunda ham qo'llaniladigan ot kuchidan foydalangan. taxminan 735,5 vattga teng.

Shunday qilib, Vattga qo'shimcha ravishda quvvat metrik ot kuchida o'lchanadi. Va juda kichik qiymat uchun Erg ham ishlatiladi, vattning minus ettinchi kuchiga o'nga teng. Bundan tashqari, sekundiga 9,81 vattga teng bo'lgan bir massa / kuch / metr birligida o'lchash mumkin.

Dvigatel quvvati

Bu qiymat har qanday dvigatelda eng muhimlaridan biri bo'lib, u keng quvvatga ega. Misol uchun, elektr ustara yuzdan bir kilovattga ega, kosmik kema raketasi esa millionlarga ega.

Turli xil yuklar ma'lum bir tezlikni saqlab qolish uchun turli quvvat talab qiladi. Misol uchun, agar unga ko'proq yuk qo'yilsa, mashina og'irlashadi. Keyin yo'l ko'payadi. Shuning uchun, yuklanmagan holatda bo'lgani kabi bir xil tezlikni saqlab qolish uchun ko'proq quvvat talab qilinadi. Shunga ko'ra, vosita ko'proq yoqilg'i sarflaydi. Bu haqiqatni barcha haydovchilar bilishadi.

Ammo yuqori tezlikda mashinaning inertsiyasi ham muhimdir, bu uning massasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bu haqiqatdan xabardor bo'lgan tajribali haydovchilar kamroq benzin iste'mol qilinishi uchun haydash paytida yoqilg'i va tezlikning eng yaxshi kombinatsiyasini topadilar.

Joriy quvvat

Hozirgi quvvat qanday o'lchanadi? Xuddi shu SI birligida. Uni to'g'ridan-to'g'ri yoki bilvosita usullar bilan o'lchash mumkin.

Birinchi usul vattmetr yordamida amalga oshiriladi, u sezilarli energiya sarflaydi va oqim manbasini og'ir yuklaydi. U o'n vatt yoki undan ortiq quvvatni o'lchash uchun ishlatilishi mumkin. Bilvosita usul kichik qiymatlarni o'lchash zarur bo'lganda qo'llaniladi. Buning uchun asboblar iste'molchiga ulangan ampermetr va voltmetrdir. Bu holda formula quyidagicha ko'rinadi:

Ma'lum bo'lgan yuk qarshiligi bilan biz u orqali o'tadigan oqimni o'lchaymiz va quvvatni quyidagicha topamiz:

P = I 2 ∙ R n.

P = I 2 / R n formulasidan foydalanib, joriy quvvatni ham hisoblash mumkin.

Uch fazali oqim tarmog'ida qanday o'lchanganligi ham sir emas. Buning uchun allaqachon tanish bo'lgan qurilma - vattmetr ishlatiladi. Bundan tashqari, bitta, ikkita yoki hatto uchta asbob yordamida o'lchanadigan narsa muammosini hal qilish mumkin. Misol uchun, to'rt simli o'rnatish uchta qurilmani talab qiladi. Va assimetrik yukga ega uchta simli uchun - ikkita.

Quvvat
Quvvat bir soniyada bajarilgan ish bilan belgilanadi (ish qanchalik tez bajarilishini tavsiflaydi).
Elektr quvvati - sekundiga elektr energiyasini iste'mol qilish.
Elektr quvvati - bu elektr energiyasini uzatish yoki aylantirish tezligini tavsiflovchi jismoniy miqdor.
Elektr pallasida oqim oqimi manbalardan elektr energiyasini iste'mol qilish bilan birga keladi, energiya iste'moli tezligi quvvat bilan tavsiflanadi.
Elektr tokining ishi uning energiyasini boshqa energiyaga, masalan, issiqlik, yorug'lik, mexanikaga aylantirishdir. Oqimning ishlashi uning kuchi bilan baholanadi, P harfi bilan belgilanadi, W xalqaro tizimida.
Bir lahzali quvvat - bu elektr zanjirining bir qismidagi U kuchlanish va oqim I ning oniy qiymatlarining mahsulotidir.
P=U*I
Ko'pgina hollarda, biz bir vaqtning o'zida bir lahzali quvvatni integratsiyalashgan (hududni hisoblashga o'xshash) olinadigan o'rtacha quvvat haqida gapiramiz.
Ko'pincha biz qurilma tomonidan iste'mol qilinadigan quvvat haqida gapiramiz va energiya manbalari uchun ularning chiqish quvvati ko'rsatilgan - ular iste'molchiga etkazib beradigan quvvat (yuk).

Faol quvvat
Faol quvvat - bir davrdagi lahzali quvvatning o'rtacha qiymati.
Faqat faol qarshilik (yuk) bo'lgan sxemaning kuchi faol quvvat deb ataladi.
Faol quvvat elektr energiyasini boshqa energiya turlariga (issiqlik va elektromagnit - faqat manbaga qaytmaydigan) qaytarilmas konvertatsiya qilish tezligini tavsiflaydi.
Faol quvvat joriy energiyaning qaytarilmas (qaytarib bo'lmaydigan) sarflanishini tavsiflaydi.

Qaytarib bo'lmaydigan energiya iste'moli (faol quvvat) ham yo'qotishlarga (simlar va izolyatorlarni isitish), ham foyda keltirishi mumkin: foydali isitish, boshqa energiya turlariga aylantirish (ishlarni bajarish), radio uzatgichdan nurlanish, boshqa kontaktlarning zanglashiga olib o'tish va boshqalar.
Bir fazali sinusoidal oqim va kuchlanish bilan (uyda cho'g'lanma chiroqni ulab elektr rozetkasidan olishimiz mumkin bo'lgan oqim):
P=U*I*cos ph, bu erda ph - oqim va kuchlanish o'rtasidagi faza burchagi, cos ph - quvvat omili - umumiy quvvatning qaysi nisbati faol quvvat ekanligini ko'rsatadi.
Faol quvvatning birligi Vt (vatt); xalqaro V.

To'g'ridan-to'g'ri oqim davrlarida bir lahzalik va o'rtacha quvvat qiymatlari bir-biriga to'g'ri keladi, reaktiv quvvat tushunchasi mavjud emas; AC davrlarida bu yuk faqat faol bo'lsa (elektr isitgich, temir, akkor chiroq) sodir bo'ladi. Bunday yuk bilan oqimning kuchlanishi va fazasi mos keladi va deyarli barcha quvvat yukga o'tkaziladi.

Reaktiv quvvat (Q)
Reaktiv quvvatning jismoniy ma'nosi - bu manbadan qabul qiluvchining reaktiv elementlariga (induktorlar, kondansatörler, motor o'rashlari) pompalanadigan energiya va keyin bu elementlar tomonidan ushbu davrga tegishli bir tebranish davrida manbaga qaytariladi. U reaktiv energiyani tavsiflaydi - qaytarib bo'lmaydigan darajada iste'mol qilinmaydigan, faqat magnit maydonda vaqtincha saqlanadigan energiya. Reaktiv quvvat manba va kontaktlarning zanglashiga olib boradigan reaktiv (induktiv va/yoki sig'imli) bo'limi o'rtasida o'zgarmaydigan energiyani tavsiflaydi.
U reaktiv volt-amperlarda o'lchanadi (var yoki xalqaro: var).

Q=U*I*sin ph, bu yerda ph - oqim va kuchlanish orasidagi faza burchagi,

Agar yuk induktiv bo'lsa (transformatorlar, elektr motorlar, drossellar, elektromagnitlar), oqim kuchlanish bilan fazada ortda qoladi, agar yuk sig'imli bo'lsa (turli elektron qurilmalar - kommutatsiya quvvat manbaida energiya saqlash qurilmasi sifatida kondansatör), keyin oqim kuchlanishdan oldingi fazada. Oqim va kuchlanish fazadan tashqari (reaktiv yuk) bo'lganligi sababli, quvvatning faqat bir qismi (umumiy quvvat) yukga (iste'molchiga) o'tkaziladi, agar faza almashinuvi nolga teng bo'lsa (qarshilik yuki) yukga o'tkazilishi mumkin.

Umumiy quvvatning o'zgaruvchan tok davrida yukga o'tkazilishi mumkin bo'lgan qismi faol quvvat deb ataladi. Bu oqim va kuchlanishning samarali qiymatlari va ular orasidagi faza burchagi kosinusining mahsulotiga teng (cos ph).
Yukga o'tkazilmagan, lekin isitish va radiatsiya tufayli yo'qotishlarga olib keladigan quvvat reaktiv quvvat deb ataladi. Bu oqim va kuchlanishning samarali qiymatlari va ular orasidagi faza burchagi sinusiga (sin ph) tengdir.

Reaktiv energiya manbadan reaktiv yukga va orqaga o'tkazilishiga qaramasdan (davrda ikki marta, har chorakda yo'nalishni o'zgartiradi), reaktiv oqim mos ravishda simlarning faol qarshiligida qo'shimcha energiya yo'qotishlarini keltirib chiqaradi; Qaytarilganidan ko'ra manbadan olinadi (yo'qotishlar manbaga qaytmaydi), shuning uchun generator (transformator, uzluksiz quvvat manbai va boshqalar) yuqori quvvat va kattaroq kesimdagi simlarni olish kerak.
Radiotexnikada reaktiv quvvat foydali bo'lishi mumkin (masalan, tebranish davrlari).

Yirik korxonalar katta reaktiv oqimlarni hosil qiladi, bu esa energiya tizimining ishlashiga salbiy ta'sir qiladi. Shu sababli ular uchun quvvatning ham faol, ham reaktiv komponentlari hisobga olinadi. Reaktiv oqimlarning paydo bo'lishini kamaytirish uchun korxonalar reaktiv quvvat kompensatsiya birliklaridan foydalanadilar.

Faol bo'lmagan quvvat (passiv quvvat, N) - o'zgaruvchan tok pallasida umumiy va faol quvvatlar kvadratlari orasidagi farqning kvadrat ildiziga teng bo'lgan chiziqli bo'lmagan oqim buzilish kuchi.
Sinusoidal kuchlanishli zanjirda nofaol quvvat reaktiv quvvat kvadratlari yig'indisining kvadrat ildiziga va oqimning yuqori harmoniklari kuchlariga teng.
Yuqori harmonikalar bo'lmasa, faol bo'lmagan quvvat reaktiv quvvat moduliga teng.
Oqim harmonikasining kuchi deganda, berilgan harmonik oqimining samarali qiymatining kuchlanishning samarali qiymatiga mahsuloti tushuniladi.
Zanjirda chiziqli bo'lmagan oqim buzilishlarining mavjudligi yukning chiziqli bo'lmaganligi sababli kuchlanish va oqimning lahzali qiymatlari o'rtasidagi mutanosiblikning buzilishini anglatadi, masalan, yuk tabiatda impulslanganda.
Chiziqli bo'lmagan yuk bilan, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan (umumiy) quvvati ishni bajarishda ishtirok etmaydigan chiziqli bo'lmagan oqim buzilishlarining kuchi tufayli ortadi.
Chiziqli bo'lmagan buzilishlarning kuchi faol emas va reaktiv quvvatni ham, boshqa oqim buzilishlarining kuchini ham o'z ichiga oladi.
Nofaol quvvat komponentlardan iborat (masalan, buzilish kuchi)
Ushbu jismoniy miqdor kuchning o'lchamiga ega, shuning uchun VA (volt-amper) yoki VAR (volt-amper reaktiv) faol bo'lmagan quvvat uchun o'lchov birligi sifatida ishlatilishi mumkin.

To'liq quvvat
Ko'rinadigan quvvat (S) mos ravishda Volt-Amperlarda (VA yoki xalqaro VA) o'lchanadigan oqimga ko'paytirilgan kuchlanishga teng.
Chiziqli yuk bilan umumiy quvvat faol va reaktiv quvvat kvadratlari yig'indisining kvadrat ildiziga teng.
Chiziqli bo'lmagan yuk bilan (masalan, quvvat faktorini tuzatuvchisiz quvvat manbalarini almashtirish) umumiy quvvat faol va faol bo'lmagan quvvat kvadratlari yig'indisining kvadrat ildiziga teng.

Elektr energiyasi uchun amaliy o'lchov birligi kilovatt-soat (kVt), ya'ni. 1 soat davomida doimiy quvvatda (1 kVt) bajarilgan ish. Ishlab chiqarilgan yoki iste'mol qilinadigan energiya miqdorini, shuningdek bajarilgan ishlarni tizimdan tashqari o'lchash birligi. U, birinchi navbatda, kundalik hayotda va ishlab chiqarishda elektr energiyasini iste'mol qilishni o'lchash va elektroenergetika sanoatida elektr energiyasini ishlab chiqarishni o'lchash uchun ishlatiladi.

Kvartiradagi hisoblagich faol quvvatni hisoblaydi.

Axborot manbalari:
Elektrotexnikaning nazariy asoslari. Bessonov L.A.
Elektr va magnit zanjirlar. Zherebtsov I.P.
Zamonaviy energiya asoslari: universitetlar uchun darslik: 2 jildda / muxbir a'zosining umumiy tahriri ostida. RAS E. V. Ametistova

Kim butun yukni balandlikka tezroq ko'tara oladi, odammi yoki kranmi?

Uydan bir necha kilometr uzoqda joylashgan bog'dan 5 qop kartoshkani sudrab olish uchun siz kun bo'yi chelak bilan oldinga va orqaga yugurishingiz kerak bo'ladi. Agar aravani olib ketsangiz, buni ikki-uch soat ichida qilishingiz mumkin. Farqi nimada? Farqi ish qanchalik tez bajarilishida.

Quvvat ishning bajarilish tezligini tavsiflaydi.

Quvvat (N) - bu ish bajarilgan A ishining t davriga nisbatiga teng bo'lgan jismoniy miqdor.

quvvat = ish/vaqt,

yoki

bu erda N - kuch,

A - ish,

t - vaqt.

Quvvat vaqt birligi uchun qancha ish bajarilishini ko'rsatadi.

Xalqaro tizimda (SI) quvvat birligi birinchi bug 'dvigatelini yaratgan ingliz ixtirochisi Jeyms Vatt (Vatt) sharafiga Vatt (Vt) deb ataladi.

[N] = W = J/s

1 Vt = 1 J / 1s

1 vatt 1 soniyada 1 J ishni bajaradigan kuchning kuchiga teng

yoki, og'irligi 100 g bo'lgan yuk 1 sekundda 1 m balandlikka ko'tarilganda

Jeyms Vattning o'zi (1736 - 1819) bug' dvigateli va otning ishlashini solishtirish uchun kiritgan yana bir kuch birligidan - ot kuchidan (1 ot kuchi) foydalangan. 1 ot kuchi = 735 Vt. Ot kuchi bugungi kunda ham ishlatiladi, masalan, avtomobil yoki yuk mashinasining kuchi haqida gapirganda.

Kuchning fizikada qo'llanilishi

Quvvat har qanday dvigatelning eng muhim xususiyatidir. Turli xil dvigatellar butunlay boshqacha quvvat ishlab chiqaradi. Bu kilovattning yuzdan bir qismi bo'lishi mumkin, masalan, elektr ustara dvigateli yoki millionlab kilovatt, masalan, kosmik kemaning dvigateli.

Turli xil yuklar ostida avtomobil dvigateli bir xil tezlikda harakatlanishni davom ettirish uchun turli quvvat ishlab chiqaradi. Masalan, yukning massasi ortishi bilan avtomobilning og'irligi ortadi va shunga mos ravishda yo'l sirtidagi ishqalanish kuchi ortadi va yuksiz tezlikni saqlab turish uchun dvigatel ko'proq ish bajarishi kerak bo'ladi. Shunga ko'ra, vosita tomonidan ishlab chiqarilgan quvvat ortadi. Dvigatel ko'proq yoqilg'i sarflaydi. Bu barcha haydovchilarga yaxshi ma'lum. Biroq, yuqori tezlikda harakatlanuvchi transport vositasining inertsiyasi ham muhim rol o'ynaydi, bu uning massasi qanchalik katta bo'lsa. Tajribali yuk mashinalari haydovchilari yuk mashinasi kamroq yoqilg'i yoqishi uchun tezlik va benzin iste'molining optimal kombinatsiyasini topadilar.