De watts lag gäller elektriska kretsar och anger att elkraft P levereras av ett kretselement, är direkt proportionell mot produkten mellan matningsspänningen V krets och strömintensitet Jag som cirkulerar genom den.
Elektrisk kraft är ett mycket viktigt begrepp, eftersom det anger hur snabbt ett element är att omvandla elektrisk energi till någon annan form av energi. Matematiskt uttrycks den givna definitionen av Watts lag så här:
P = V.I
I det internationella systemet för enheter (SI) kallas kraftenheten watt och W förkortas, för att hedra James Watt (1736-1819), skotsk ingenjörspionjär för den industriella revolutionen. Eftersom effekten är energi per tidsenhet är 1 W lika med 1 joule / sekund.
Vi är alla bekanta med begreppet elkraft på ett eller annat sätt. Till exempel har hushållsapparater i vanligt bruk alltid sin effekt specificerad, inklusive bland annat glödlampor, elektriska brännare eller kylskåp..
Artikelindex
Watts lag gäller kretselement med olika beteende. Det kan vara ett batteri, ett motstånd eller något annat. En potentiell skillnad upprättas mellan elementets ytterligheter VB - VTILL = VAB och strömmen strömmar i riktningen från A till B, som anges i följande bild:
På mycket kort tid dt, passera en viss kostnad dq, så att arbetet med det ges av:
dW = V.dq
Var dq är relaterat till ström som:
dq = I.dt
Sedan:
dW = V. I.dt
dW / dt = V. I
Och eftersom kraft är arbete per tidsenhet:
P = V.I
-Om VAB > 0, laddningarna som passerar genom elementet får potentiell energi. Elementet levererar energi från någon källa. Kan vara ett batteri.
-Om VAB < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.
Observera att strömmen från en källa inte bara beror på spänningen utan också på strömmen.. Detta är viktigt för att förklara varför bilbatterier är så stora, med tanke på att de knappt levererar 12 V.
Vad som händer är att startmotorn behöver en hög ström, under en kort tid, för att ge nödvändig kraft för att starta bilen.
Om kretselementet är ett motstånd kan Watt's lag och Ohms lag kombineras. Den senare säger att:
V = I. R
Vilket genom att ersätta i Watts lag leder till:
P = V. I = (I.R). I = Itvå.R
En version beroende på spänning och motstånd kan också erhållas:
P = V. (V / R) = Vtvå / R
De möjliga kombinationerna mellan de fyra storheterna: effekt P, ström I, spänning V och motstånd R visas i diagrammet i figur 5. Enligt de data som erbjuds av ett problem väljs de mest praktiska formlerna.
Antag till exempel att du i ett visst problem blir ombedd att hitta motståndet R, som finns i kortets nedre vänstra kvartal.
Beroende på de kvantiteter vars värde är känt väljs en av de tre relaterade ekvationerna (i grön färg). Antag till exempel att de känner varandra V och Jag, sedan:
R = V / I
Om de istället känner varandra P och Jag, och motstånd begärs används det:
R = P / Itvå
Slutligen när de träffas P Y V, motstånd erhålls genom:
R = Ptvå / V
Watts lag kan tillämpas i elektriska kretsar för att hitta den elektriska kraft som matas eller förbrukas av elementet. Glödlampor är bra exempel på tillämpning av Watts lag.
En speciell glödlampa för att få flera lampor i en, har två volframfilament, vars motstånd är RTILL = 48 ohm och R.B = 144 ohm. De är kopplade till tre punkter, betecknade som 1, 2 och 3, vilket framgår av figuren.
Enheten styrs av omkopplare för att välja terminalpar och även ansluta den till 120 V. nätverk. Hitta alla möjliga krafter som kan erhållas.
- När anslutningarna 1 och 2 är anslutna är endast motstånd RTILL förblir aktiverad. Eftersom vi har spänningen, som är 120 V och motståndsvärdet, ersätts dessa värden direkt i ekvationen:
P = V.två/ R = (120 V)två/ 48 ohm = 300 W
- Anslutning av plint 2 och 3, motstånd R aktiverasB, vars kraft är:
P = V.två/ R = (120 V)två/ 144 ohm = 100 W
- Plint 1 och 3 gör att motstånden kan kopplas i serie. Motsvarande motstånd är:
Rekv = RTILL + RB = 48 ohm + 144 ohm = 192 ohm
Därför:
P = V.två/ R = (120 V)två / 192 ohm = 75 W
- Slutligen är den återstående möjligheten att ansluta motstånden parallellt, som visas i diagram d). Motsvarande motstånd i detta fall är:
1 / Rekv = (1 / R.TILL) + (1 / RB) = (1/48 ohm) + (1/144 ohm) = 1/36 ohm.
Därför är motsvarande motstånd Rekv = 36 ohm. Med detta värde är kraften:
P = V.två / R = (120 V)två / 36 ohm = 400 W
Förutom watt är en annan allmänt använd kraftenhet kilowatt (eller kilowatt), förkortat som kW. 1 kW motsvarar 1000 watt.
Företag som levererar el till bostäderna räknar med avseende på förbrukad energi, inte ström. Enheten de använder är kilowattimmar (kW-h), som trots att ha namnet watt, är en enhet för energi.
1 kilowattimme eller kW-h är den energi som tillförs 1 timme med en effekt på 1000 watt, vilket i joule skulle vara lika med:
1 kW-h = 1000 W x 3600 s = 3,6 x 10 6 J
a) Antag att ett hushåll förbrukar 750 kWh under en viss månad. Hur stor blir elräkningen för den månaden? Följande konsumtionsplan följs:
- Baspris: $ 14,00.
- Pris: 16 cent / kWh upp till 100 kWh per månad.
- De kommande 200 kWh per månad är värda 10 cent / kWh.
- Och över 300 kWh per månad debiteras 6 cent / kWh.
b) Hitta den genomsnittliga kostnaden för elektrisk energi.
- Klienten förbrukar 750 kW-h per månad och överstiger därför de kostnader som anges i varje steg. För de första 100 kWh är pengarnas värde: 100 kWh x 16 cent / kWh = 1600 cent = 16,00 dollar
- Nästa 200 kWh-kostnad: 200 kWh x 10 cent / kWh = 2000 cent = 20,00 dollar.
- Över dessa 300 kW-h förbrukar kunden ytterligare 450 kW-h, totalt 750 kW-h. Kostnaden i detta fall är: 450 kWh x 6 cent / kWh = 2700 cent = $ 27,00.
- Slutligen läggs alla erhållna belopp plus basräntan till för att få priset på kvittot för den månaden:
Pris att betala = $ 14,00 + $ 16,00 + $ 20,00 + $ 27,00 = $ 77.
Den genomsnittliga kostnaden är: 77/750 kWh = 0,103 $ / kW-h = 10,3 cent / kWh.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.