Das Watt's Gesetz gilt für Stromkreise und gibt an, dass elektrische Energie P. Die Versorgung durch ein Schaltungselement ist direkt proportional zum Produkt zwischen der Versorgungsspannung V. Schaltung und Stromstärke ich das zirkuliert durch es.
Elektrische Energie ist ein sehr wichtiges Konzept, da es angibt, wie schnell ein Element elektrische Energie in eine andere Energieform umwandelt. Mathematisch wird die gegebene Definition des Wattschen Gesetzes folgendermaßen ausgedrückt:
P = V.I.
Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird die Leistungseinheit genannt Watt und W wird zu Ehren von James Watt (1736-1819), dem schottischen Ingenieurpionier der industriellen Revolution, abgekürzt. Da Leistung Energie pro Zeiteinheit ist, entspricht 1 W 1 Joule / Sekunde.
Wir alle kennen das Konzept der elektrischen Energie auf die eine oder andere Weise. Beispielsweise wird bei häufig verwendeten elektrischen Haushaltsgeräten immer die Leistung angegeben, einschließlich Glühbirnen, elektrischen Brennern oder Kühlschränken..
Artikelverzeichnis
Das Wattsche Gesetz gilt für Schaltungselemente mit unterschiedlichem Verhalten. Es kann eine Batterie, ein Widerstand oder eine andere sein. Eine Potentialdifferenz wird zwischen den Extremen des Elements festgestellt V.B. - V.ZU = V.AB und der Strom fließt in der Richtung von A nach B, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:
In sehr kurzer Zeit dt, eine bestimmte Gebühr übergeben dq, so dass die daran geleistete Arbeit gegeben ist durch:
dW = V.dq.
Wo dq bezieht sich auf aktuelle als:
dq = I.dt.
Dann:
dW = V. I.dt.
dW / dt = V. I.
Und da Leistung Arbeit pro Zeiteinheit ist:
P = V.I.
-Wenn V.AB > 0 gewinnen die durch das Element fließenden Ladungen potentielle Energie. Das Element liefert Energie aus einer bestimmten Quelle. Könnte eine Batterie sein.
-Wenn V.AB < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.
Beachten Sie, dass die von einer Quelle gelieferte Leistung nicht nur von der Spannung, sondern auch vom Strom abhängt.. Dies ist wichtig, um zu erklären, warum Autobatterien so groß sind, wenn man bedenkt, dass sie kaum 12 V liefern.
Was passiert ist, dass der Anlasser für kurze Zeit einen hohen Strom benötigt, um die notwendige Leistung zum Starten des Autos bereitzustellen.
Wenn das Schaltungselement ein Widerstand ist, können das Wattsche Gesetz und das Ohmsche Gesetz kombiniert werden. Letzteres besagt, dass:
V = I. R.
Was durch Ersetzen im Wattschen Gesetz zu Folgendem führt:
P = V. I = (I. R). I = I.zwei.R.
Eine von Spannung und Widerstand abhängige Version kann auch erhalten werden:
P = V. (V / R) = V.zwei / R.
Die möglichen Kombinationen zwischen den vier Größen: Leistung P, Strom I, Spannung V und Widerstand R sind in der Tabelle in Abbildung 5 dargestellt. Entsprechend den von einem Problem angebotenen Daten werden die bequemsten Formeln ausgewählt.
Angenommen, Sie werden bei einem bestimmten Problem aufgefordert, den Widerstand R zu finden, der sich im unteren linken Viertel der Karte befindet.
Abhängig von den Größen, deren Wert bekannt ist, wird eine der drei verwandten Gleichungen (in grüner Farbe) gewählt. Nehmen wir zum Beispiel an, sie kennen sich V. und ich, dann:
R = V / I.
Wenn sie sich stattdessen kennen P. und ich, und der Widerstand wird angefordert, es wird verwendet:
R = P / I.zwei
Endlich, wenn sie sich treffen P. Y. V., Widerstand wird erhalten durch:
R = P.zwei / V.
Das Wattsche Gesetz kann in Stromkreisen angewendet werden, um die vom Element gelieferte oder verbrauchte elektrische Leistung zu ermitteln. Glühbirnen sind gute Beispiele für die Anwendung des Wattschen Gesetzes.
Eine spezielle Glühbirne, um mehrere Lichter in einem zu erhalten, hat zwei Wolframfilamente, deren Widerstände R sindZU = 48 Ohm und R.B. = 144 Ohm. Sie sind mit drei Punkten verbunden, die mit 1, 2 und 3 bezeichnet sind, wie in der Abbildung zu sehen ist.
Das Gerät wird über Schalter gesteuert, um die Klemmenpaare auszuwählen und es auch an das 120-V-Netzwerk anzuschließen. Finden Sie alle möglichen Leistungen, die erzielt werden können.
- Wenn die Klemmen 1 und 2 angeschlossen sind, nur der Widerstand R.ZU bleibt aktiviert. Da wir die Spannung von 120 V und den Widerstandswert haben, werden diese Werte direkt in die Gleichung eingesetzt:
P = V.zwei/ R = (120 V)zwei/ 48 Ohm = 300 W.
- Durch Anschließen der Klemmen 2 und 3 wird der Widerstand R aktiviertB., wessen Macht ist:
P = V.zwei/ R = (120 V)zwei/ 144 Ohm = 100 W.
- Mit den Klemmen 1 und 3 können die Widerstände in Reihe geschaltet werden. Der äquivalente Widerstand ist:
R.Gl = R.ZU + R.B. = 48 Ohm + 144 Ohm = 192 Ohm
Deshalb:
P = V.zwei/ R = (120 V)zwei / 192 Ohm = 75 W.
- Schließlich besteht die verbleibende Möglichkeit darin, die Widerstände parallel zu schalten, wie in Diagramm d) gezeigt. Der äquivalente Widerstand in diesem Fall ist:
1 / R.Gl = (1 / R.ZU) + (1 / R.B.) = (1/48 Ohm) + (1/144 Ohm) = 1/36 Ohm.
Daher ist der äquivalente Widerstand R.Gl = 36 Ohm. Mit diesem Wert ist die Leistung:
P = V.zwei / R = (120 V)zwei / 36 Ohm = 400 W.
Neben dem Watt ist das Kilowatt (oder Kilowatt), abgekürzt als kW, eine weitere weit verbreitete Einheit für die Leistung. 1 kW entspricht 1000 Watt.
Unternehmen, die Haushalte mit Strom versorgen, berechnen den Energieverbrauch und nicht den Stromverbrauch. Die Einheit, die sie verwenden, ist die Kilowattstunde (kWh), die trotz des Namens Watt eine Einheit für Energie ist.
1 Kilowattstunde oder kWh ist die Energie, die in 1 Stunde durch eine Leistung von 1000 Watt geliefert wird, was in Joule gleich wäre:
1 kWh = 1000 B x 3600 s = 3,6 x 10 6 J.
a) Angenommen, ein Haushalt verbraucht in einem bestimmten Monat 750 kWh. Wie hoch ist die Stromrechnung für diesen Monat? Der folgende Verbrauchsplan wird befolgt:
- Grundpreis: 14,00 USD.
- Preis: 16 Cent / kWh bis 100 kWh pro Monat.
- Die nächsten 200 kWh pro Monat sind 10 Cent / kWh wert.
- Und über 300 kWh pro Monat werden 6 Cent / kWh berechnet.
b) Finden Sie die durchschnittlichen Kosten für elektrische Energie.
- Der Kunde verbraucht 750 kWh pro Monat und übersteigt damit die in jeder Stufe angegebenen Kosten. Für die ersten 100 kWh beträgt der Geldwert: 100 kWh x 16 Cent / kWh = 1600 Cent = 16,00 USD
- Die nächsten 200 kWh kosten: 200 kWh x 10 Cent / kWh = 2000 Cent = 20,00 USD.
- Über diesen 300 kWh verbraucht der Kunde zusätzlich 450 kWh für insgesamt 750 kWh. Die Kosten in diesem Fall sind: 450 kWh x 6 Cent / kWh = 2.700 Cent = 27,00 USD.
- Schließlich werden alle erhaltenen Beträge zuzüglich des Basiszinssatzes addiert, um den Preis der Quittung für diesen Monat zu erhalten:
Zu zahlender Preis = 14,00 USD + 16,00 USD + 20,00 USD + 27,00 USD = 77 USD.
Die durchschnittlichen Kosten betragen: 77/750 kWh = 0,103 USD / kWh = 10,3 Cent / kWh.
Bisher hat noch niemand einen Kommentar zu diesem Artikel abgegeben.