Характеристика мощности как физической величины

Мощность (физика)

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Эффективная мощность, мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно). Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э. м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т. п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя. [1]

$P = \frac<\Delta A data-lazy-src=$ <\Delta t>\,\!» width=»» height=»»/> — средняя мощность

$P = \frac<dA data-lazy-src=$

\,\!» width=»» height=»»/> — мгновенная мощность

Так как работа является мерой изменения энергии, мощность можно определить также как скорость изменения энергии системы.

Содержание

Единицы измерения

В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.

Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.

Соотношения между единицами мощности

Единицы	Вт	кВт	МВт	кгс·м/с	эрг/с	л. с.
1 ватт	1	10 -3	10 -6	0,102	10 7	1,36·10 -3
1 киловатт	10 3	1	10 -3	102	10 10	1,36
1 мегаватт	10 6	10 3	1	102·10 3	10 13	1,36·10 3
1 килограмм-сила-метр в секунду	9,81	9,81·10 -3	9,81·10 -6	1	9,81·10 7	1,33·10 -2
1 эрг в секунду	10 -7	10 -10	10 -13	1,02·10 -8	1	1,36·10 -10
1 лошадиная сила [2]	735,5	735,5·10 -3	735,5·10 -6	75	7,355·10 9	1

Мощность в механике

Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:

$P = \mathbf F \cdot \mathbf v = F \cdot v \cdot \cos\alpha$

F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.

Частный случай мощности при вращательном движении:

$P = \mathbf M \cdot \mathbf \omega = \frac <\mathbf \pi \cdot \mathbf M \cdot \mathbf n data-lazy-src=$ <30>» width=»» height=»»/>

M — момент, $\mathbf \omega$ — угловая скорость, </p data-lazy-src=

\pi=3,1415\dots » width=»» height=»»/> — число пи, n — частота вращения (об/мин).

Электрическая мощность

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

Источник

Мощность

Единицы измерения
Мощность
N , P , W = d A d t <\displaystyle N,P,W=<\frac >> $N,P,W=<\frac <dA data-lazy-src=$ >» width=»» height=»»/>
Размерность	L 2 MT −3
СИ	Вт
СГС	эрг·с −1

Мо́щность — скалярная физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени [1] .

Содержание

1 Используемые обозначения
2 Основные формулы
3 Единицы измерения
4 Мощность в механике
5 Электрическая мощность
- 5.1 Приборы для измерения электрической мощности
6 Гидравлическая мощность
7 См. также
8 Примечания
9 Ссылки

Используемые обозначения

Обычно в формулах механики обозначается символом N (происхождение символа подлежит уточнению).

В электротехнике обычно обозначается символом P — от лат. potestas (сила, мощь, действенность);

Иногда используется символ W (от англ. watt).

Основные формулы

$\Delta t$

Различают среднюю мощность за промежуток времени Δ t <\displaystyle \Delta t> :

N = Δ A Δ t , <\displaystyle N=<\frac <\Delta A><\Delta t>>,> $<\displaystyle N=<\frac <\Delta A data-lazy-src=$ <\Delta t>>,>» width=»» height=»»/>

и мгновенную мощность в данный момент времени:

N = d A d t . <\displaystyle N=<\frac

>.> $<\displaystyle N=<\frac <dA data-lazy-src=$

>.>» width=»» height=»»/>

Интеграл по времени от мгновенной мощности за промежуток времени равен полной переданной энергии за это время:

∫ t 0 t 1 N d t = E . <\displaystyle \int _>^>Ndt=E.> $<\displaystyle \int _<t_<0 data-lazy-src=$ >^>Ndt=E.>» width=»» height=»»/>

Единицы измерения

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт (Вт), равный одному джоулю в секунду (Дж/с). В теоретической физике, астрофизике, в качестве единицы для мощности часто используют эрг в секунду (эрг/с).

Другой распространённой, но ныне устаревшей единицей измерения мощности, является лошадиная сила. В своих рекомендациях Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит лошадиную силу к числу единиц измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются» [2] .

Соотношения между единицами мощности

Единицы	Вт	кВт	МВт	кгс·м/с	эрг/с	л. с.(мет.)	л. с.(анг.)
1 ватт	1	10 −3	10 −6	0,102	10 7	1,36·10 −3	1,34·10 −3
1 киловатт	10 3	1	10 −3	102	10 10	1,36	1,34
1 мегаватт	10 6	10 3	1	102·10 3	10 13	1,36·10 3	1,34·10 3
1 килограмм-сила-метр в секунду	9,81	9,81·10 −3	9,81·10 −6	1	9,81·10 7	1,33·10 −2	1,31·10 −2
1 эрг в секунду	10 −7	10 −10	10 −13	1,02·10 −8	1	1,36·10 −10	1,34·10 −10
1 лошадиная сила (метрическая)	735,5	735,5·10 −3	735,5·10 −6	75	7,355·10 9	1	0,9863
1 лошадиная сила (английская)	745,7	745,7·10 −3	745,7·10 −6	76,04	7,457·10 9	1,014	1

Мощность в механике

N = F ⋅ v = F ⋅ v ⋅ cos ⁡ α , <\displaystyle N=\mathbf \cdot \mathbf =F\cdot v\cdot \cos \alpha ,> $N=<\mathbf F data-lazy-src=$ \cdot <\mathbf v>=F\cdot v\cdot \cos \alpha ,» width=»» height=»»/>

$\alpha$

где F — сила, v — скорость, α <\displaystyle \alpha > — угол между вектором скорости и силы.

Частный случай мощности при вращательном движении:

N = M ⋅ ω = 2 π ⋅ M ⋅ n 60 <\displaystyle N=\mathbf \cdot \mathbf <\omega >= <\frac <2\pi \cdot \mathbf \cdot \mathbf ><60>>> $N=<\mathbf M data-lazy-src=$ \cdot <\mathbf \omega >=<\frac <2\pi \cdot <\mathbf M>\cdot <\mathbf n>><60>>» width=»» height=»»/>

M — момент силы, ω <\displaystyle \mathbf <\omega >> $<\mathbf \omega data-lazy-src=$ » width=»» height=»»/> — угловая скорость, π <\displaystyle \pi > — число пи, n — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин.).

Электрическая мощность

Электри́ческая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

P(t)

Мгновенная электрическая мощность P ( t ) <\displaystyle P(t)> участка электрической цепи:

P ( t ) = I ( t ) ⋅ U ( t ) <\displaystyle P(t)=I(t)\cdot U(t)\,> $<\displaystyle P(t)=I(t)\cdot U(t)\, data-lazy-src=$ » width=»» height=»»/> где I ( t ) <\displaystyle I(t)> I(t) — мгновенный ток через участок цепи; U ( t ) <\displaystyle U(t)> U(t) — мгновенное напряжение на этом участке.

При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия:

активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной мощности,
реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно,
полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз.

Приборы для измерения электрической мощности

Гидравлическая мощность

Мощность гидромашины или гидроцилиндра равна произведению перепада давления на машине (разности давлений на входе и выходе) на расход жидкости:

N H = Q H ⋅ P H , <\displaystyle N_=Q_\cdot P_,> $<\displaystyle N_<H data-lazy-src=$ =Q_\cdot P_,>» width=»» height=»»/> где Q H <\displaystyle Q_> Q_<H data-lazy-src= » width=»» height=»»/> — расход жидкости, м 3 /с; P H <\displaystyle P_> $<\displaystyle P_<H data-lazy-src=$ >» width=»» height=»»/> — перепад давления, Па.

К примеру, насос НП-89Д, стоящий на Су-24, Ту-134 и Ту-154, имеет производительность 55 л/мин (

0,000917 м 3 /с) при давлении 210 кгс/см 2 (21 МПа) [3] — следовательно, его гидравлическая мощность составляет примерно 19,25 кВт.

См. также

«> Воспроизвести медиафайл

Источник

Физическая величина и ее характеристика

2014-02-24
11976

Все объекты материального мира обладают рядом свойств, позволяющих отличать один объект от другого.

Свойство объекта – это объективная особенность, проявляющаяся при его создании, эксплуатации и потреблении.

Свойство объекта может быть выражено качественно — в виде словесного описания, и количественно — в виде графиков, цифр, диаграмм, таблиц.

Метрологическая наука занимается измерением количественных характеристик материальных объектов – физических величин.

Физическая величина – это свойство, в качественном отношении присущее многим объектам, а в количественном отношении индивидуально для каждого из них.

Например, массу имеют все материальные объекты, но у каждого из них величина массы индивидуальна.

Физические величины делятся на измеряемые и оцениваемые.

Измеряемые физические величины могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения.

Например, значение напряжения в сети составляет 220В.

Физические величины, которые не имеют единицы измерения, могут быть только оценены. Например, запах, вкус. Их оценка осуществляется дегустированием.

Некоторые величины можно оценить по шкале. Например: твердость материала — по шкале Викерса, Бринеля, Роквелла, силу землетрясения — по шкале Рихтера, температуру — по шкале Цельсия (Кельвина).

Физические величины можно квалифицировать по метрологическим признакам.

По видам явлений они делятся на

а) вещественные, описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них.

Например, масса, плотность, электрическое сопротивление (для измерение сопротивления проводника по нему должен проходить ток, такое измерение называют пассивным).

б) энергетические, описывающие характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии.

К ним относятся: ток, напряжение, мощность, энергия. Эти физические величины называют активными. Они не требуют вспомогательного источника энергии.

Есть группа физических величин, которые характеризуют протекание процессов во времени, например, спектральные характеристики, корреляционные функции.

По принадлежности к различным группам физических процессов, величины могут быть

· ионизирующих излучений, атомной и ядерной физики.

По степени условной независимости физические величины делят на

По наличию размерности физические величины делят на размерные и безразмерные.

Примером размерной величины является сила, безразмерной – уровень звуковой мощности.

Чтобы оценить количественно физическую величину вводится понятие размерфизической величины.

Размер физической величины — это количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, процессу или явлению.

Например, каждое тело обладает определенной массой, следовательно, их можно различать по массе, т.е. по размеру физической величины.

Выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц определено как значение физической величины.

Значение физической величины — это выражение физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц измерения.

Процесс измерения – это процедура сравнения неизвестной величины с известной физической величиной (сравниваемой) и в этой связи вводится понятие истинное значение физической величины.

Истинное значение физической величины – это значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном соотношении соответствующую физическую величину.

Истинное значение независимых физических величин воспроизведено в их эталонах.

Истинное значение применяют редко, больше пользуются действительным значением физической величины.

Действительное значение физической величины – это значение, полученное экспериментальным путем и несколько близкое к истинному значению.

Раньше было понятие «измеряемые параметры», сейчас по нормативному документу РМГ 29-99 рекомендуется понятие «измеряемые величины».

Физических величин много и их систематизируют. Система физических величин — это совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми правилами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин.

В названии системы физических величин применяют символы величин, принятые как основные.

Например, в механике, где в качестве основных приняты длина — L, масса — m и время — t, название системы соответственно — Lm t.

Система основных величин, соответствующих международной системе единиц СИ выражается символами LmtIKNJ, т.е. применены символы основных величин: длина — L, масса — М, время — t , сила тока — I, температура — K, количество вещества — N, сила света — J.

Основные физические величины не зависят от значений других величин этой системы.

Производная физическая величина – это физическая величина, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы. Например, сила определяется как масса на ускорение.

3. Единицы измерения физических величин.

Единицей измерений физической величины называется величина, которой по определению присвоено численное значение равное 1 и которая применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин.

Единицы физических величин объединяют в систему. Первая система была предложена Гауссом К (миллиметр, миллиграмм, секунда). Сейчас действует система СИ, ранее был стандарт стран СЭВ.

Единицы измерений делятся на основные, дополнительные, производные и внесистемные.

В системе СИ семь основных единиц:

· длина (метр),

· масса (килограмм),

· время (секунда),

· термодинамическая температура (кельвин),

· количество вещества (моль),

· сила электрического тока (ампер),

· сила света (кандела).

Обозначение основных единиц системы СИ

Физическая величина	Единица измерений
Наименование	Обозна-чение	Наименование	Обозначение
русское	международное
основные
Длина	L	метр	м	m
Масса	m	килограмм	кг	kg
Время	t	секунда	с	s
Сила электрического тока	I	ампер	А	А
Термодинамическая температура	Т	кельвин	К	К
Количество вещества	n, v	моль	моль	mol
Cила света	J	кандела	кд	сd
дополнительные
Плоский угол	—	радиан	рад	rad
Телесный угол	—	стерадиан	ср	sr

Примечание. Радиан — это угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу. В градусном исчислении радиан равен 57 0 17 ’ 48 ’’ .

Стерадиан – это телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной по длине равной радиусу сферы. Измеряют телесный угол путем определения плоских углов и проведения дополнительных расчетов по формуле:

Q = 2p (1 — соsa/2),

где Q — телесный угол, a — плоский угол при вершине конуса, образованного внутри сферы данным телесным углом.

Телесному углу 1ср соответствует плоский угол, равный 65 0 32 ’ , углу p ср — плоский угол 120 0 , углу 2pср — 180 0 .

Дополнительные единицы СИ использованы для образования единиц угловой скорости, углового ускорения и некоторых других величин.

Сами по себе радиан и стерадиан применяются в основном для теоретических построений и расчетов, т.к. большинство важных для практики значений углов (полный угол, прямой угол и т.д.) в радианах выражаются трансцендентными числами (2p, p/2).

Производными называют единицы измерения, получаемые с помощью уравнений связи между физическими величинами. Например, единица сила в СИ – ньютон (Н):

Н = кг∙м/с 2 .

Несмотря на то, что система СИ универсальна, она разрешает применять некоторые внесистемные единицы, которые нашли широкое практическое применение (например, гектар).

Внесистемными называют единицы, не вошедшие ни в одну из общепринятых систем единиц физических величин.

Для многих практических случаев выбранные размеры физических величин неудобны — слишком малы или велики. Поэтому в практике измерений часто пользуются кратными и дольными единицами.

Кратной называется единица в целое число раз больше системной или внесистемной единицы. Например, кратная единица 1км = 1000 м.

Дольной называется единица, в целое число раз меньше системной или внесистемной единицы. Например, дольная единица 1 см = 0,01 м.

После принятия метрической системы мер была принята десятичная система образования кратных и дольных единиц, соответствующая десятичной системе нашего числового счета. Например, 10 6 – мега, а 10 -6 – микро.

Источник