Galia yra fizikinis dydis, paprastai lygus energijos kitimo greičiui visa sistema. Jei kalbėsime konkrečiau apie tai, kam lygi galia, galime pasakyti, kad tai tiesiogiai priklauso nuo atliktų darbų santykio. tam tikras laikotarpis veikimo laikas ir šio laikotarpio dydis. Yra vidutinės ir momentinės galios sąvoka. Tai yra, jei mes kalbame apie apie sistemos galią per tam tikrą laikotarpį, tai yra vidutinė galia. Jei laikysime galią ties Šis momentas, tai yra momentinė galia. Iš čia gauname tokią formulę:

N (galia) = E (energija) / t (laikas)

Vadinasi, integralas, gautas iš momentinės galios rodiklių tam tikram laikotarpiui, yra lygus bendram energijos kiekiui, sunaudotam per tam tikrą laikotarpį.

Kaip šio kiekio matavimo vienetą įprasta naudoti vatą. Atsižvelgiant į ankstesnę formulę, galime pasakyti, kad 1 vatas = 1 J / 1 s. Kitas populiarus galios matavimo vienetas yra arklio galios.

Kas yra galia mechanikoje?

Jėga, veikianti judantį kūną, veikia. Šiuo atveju galia nustatoma pagal jėgos vektoriaus ir greičio vektoriaus, kuriuo sistema juda erdvėje, skaliarinė sandauga. Tai yra:

N = F*v = F*v*cos a

Šioje formulėje F – jėga, v – greitis, a – kampas, jungiantis greičio vektorių ir jėgos vektorių.

Jeigu mes kalbame apie sukamasis judėjimas kūno, tada tinka ši formulė:

N = M * w = (2P * M * n) / 60

Šioje formulėje M yra jėgos momentas, w yra kampinis greitis, P yra skaičius Pi, o n yra apsisukimų skaičius per nustatytą laiko vienetą (per minutę).

Kas lemia elektros energijos galią?

Terminas elektros galia apibūdina elektros energijos kitimo arba perdavimo greitį. Tinklo tyrinėjimas kintamoji srovė, išskyrus „momentinės galios“ sąvoką, kuri atitinka tradiciškai fizinis apibrėžimas, įprasta naudoti aktyviąją galią. Aktyvioji galia yra lygi vidutinei momentinei galiai per tam tikrą laikotarpį, indikatoriui, kuris nustato reaktyviąją galią, atitinkančią energiją, judančią tarp šaltinio ir vartotojo be išsklaidymo ir pilna prasmė galia, kuri nustatoma pagal srovės ir įtampos aktyviosios vertės sandaugą, neatsižvelgiant į fazės poslinkį.

Norint nutempti 10 maišų bulvių iš sodo, esančio už poros kilometrų nuo namų, visą dieną reikės neštis kibirą pirmyn ir atgal. Jei paimsite vežimėlį, skirtą vienam maišui, tai galite padaryti per dvi tris valandas.

Na, o jei visus maišus sumesite į arklio traukiamą vežimą, tai po pusvalandžio jūsų derlius saugiai persikels į jūsų rūsį. Koks skirtumas? Skirtumas yra tai, kaip greitai darbas bus atliktas. Mechaninio darbo greitis apibūdinamas fizikiniu dydžiu, studijuotu septintos klasės fizikos kurse. Šis dydis vadinamas galia. Galia parodo, kiek darbo atliekama per laiko vienetą. Tai yra, norint rasti galią, reikia padalyti atliktą darbą iš sugaišto laiko.

Galios skaičiavimo formulė

Ir šiuo atveju galios skaičiavimo formulė yra tokia: galia = darbas / laikas arba

N = A/t,

kur N yra galia,
Darbas,
t – laikas.

Galios vienetas yra vatas (1 W). 1 W yra galia, kuria per 1 sekundę atliekamas 1 džaulis. Šis agregatas pavadintas anglų išradėjo J. Watto, sukūrusio pirmąjį garo variklį, vardu. Įdomu, kad pats Wattas naudojo kitą galios vienetą - arklio galias, o galios formulė fizikoje tokia forma, kokia ją žinome šiandien, buvo pristatyta vėliau. Galios matavimas arklio galiomis vis dar naudojamas ir šiandien, pavyzdžiui, kalbant apie galią keleivinis automobilis arba sunkvežimis. Viena arklio galia yra lygi maždaug 735,5 vatų.

Galios taikymas fizikoje

Galia yra svarbiausia savybė bet koks variklis. Skirtingi varikliai gamina visiškai skirtingą galią. Tai gali būti šimtosios kilovatų dalys, pavyzdžiui, elektrinio skustuvo variklis, arba milijonai kilovatų, pavyzdžiui, paleidimo raketos variklis. erdvėlaivis. Esant skirtingam apkrovimui automobilio variklis gamina skirtingą galią toliau judėti tuo pačiu greičiu. Pavyzdžiui, didėjant krovinio masei, didėja automobilio svoris, atitinkamai didėja ir trinties jėga į kelio dangą, o norint išlaikyti tokį patį greitį kaip ir be krovinio, variklis turės dirbti daugiau. Atitinkamai padidės variklio generuojama galia. Variklis sunaudos daugiau degalų. Tai puikiai žino visi vairuotojai. Tačiau toliau didelis greitis važiuojančios transporto priemonės inercija taip pat vaidina reikšmingą vaidmenį transporto priemonė, kuri tuo didesnė, kuo didesnė jo masė. Patyrę sunkvežimių vairuotojai randa optimalus derinys greičiu su sunaudotu benzinu, kad automobilis sudegintų mažiau degalų.

Kiekvienas kūnas, darantis judesį, gali būti apibūdintas darbu. Kitaip tariant, jis apibūdina jėgų veikimą.

Darbas apibrėžiamas taip:
Jėgos modulio ir kūno nuvažiuoto kelio sandauga, padauginta iš kampo tarp jėgos krypties ir judėjimo kosinuso.

Darbas matuojamas džauliais:
1 [J] = = [kg* m2/s2]

Pavyzdžiui, kūnas A, veikiamas 5 N jėgos, nukeliavo 10 m. Nustatykite kūno atliktą darbą.

Kadangi judėjimo kryptis ir jėgos veikimas sutampa, kampas tarp jėgos vektoriaus ir poslinkio vektoriaus bus lygus 0°. Formulė bus supaprastinta, nes 0° kampo kosinusas yra lygus 1.

Pakeitę pradinius parametrus į formulę, randame:
A = 15 J.

Panagrinėkime kitą pavyzdį: 2 kg sveriantis kūnas, judantis 6 m/s2 pagreičiu, nuvažiavo 10 m. Nustatykite kūno atliktą darbą, jei jis judėjo aukštyn išilgai nuožulnios plokštumos 60° kampu.

Pirmiausia apskaičiuokime, kiek jėgos reikia, kad kūnas būtų pagreitintas 6 m/s2.

F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
Veikiamas 12N jėgos, kūnas pajudėjo 10 m. Darbą galima apskaičiuoti pagal jau žinomą formulę:

Kur a yra lygus 30°. Pakeitę pradinius duomenis į formulę, gauname:
A = 103,2 J.

Galia

Daugelis mašinų ir mechanizmų atlieka tą patį darbą skirtingu laikotarpiu. Norint juos palyginti, įvedama galios sąvoka.
Galia – tai dydis, parodantis per laiko vienetą atlikto darbo kiekį.

Galia matuojama vatais pagal škotų inžinierių Jamesą Wattą.
1 [vatas] = 1 [J/s].

Pavyzdžiui, didelis kranas 10 tonų sveriantį krovinį į 30 m aukštį pakėlė per 1 minutę. Mažas kranas per 1 minutę į tą patį aukštį pakėlė 2 tonas plytų. Palyginkite krano galias.
Apibrėžkime kranų atliekamus darbus. Krovinys pakyla 30m, įveikdamas gravitacijos jėgą, todėl jėga, eikvojama keliant krovinį, bus lygi Žemės ir apkrovos sąveikos jėgai (F = m * g). O darbas yra jėgų sandauga pagal krovinių nuvažiuotą atstumą, tai yra pagal aukštį.

Dideliam kranui A1 = 10 000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 3 000 000 J, o mažam kranui A2 = 2 000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 600 000 J.
Galią galima apskaičiuoti padalijus darbą iš laiko. Abu kranai krovinį pakėlė per 1 minutę (60 sekundžių).

Iš čia:
N1 = 3 000 000 J / 60 s = 50 000 W = 50 kW.
N2 = 600 000 J / 60 s = 10 000 W = 10 kW.
Iš aukščiau pateiktų duomenų aiškiai matyti, kad pirmasis kranas yra 5 kartus galingesnis už antrąjį.

Pridėti svetainę prie žymių

Galios koncepcija elektros srovė

Elektros srovės galia

Prieš kalbėdami apie elektros energiją, turėtume apibrėžti galios sąvoką bendrąja prasme. Paprastai, kai žmonės kalba apie galią, jie turi omenyje tam tikrą jėgą, kurią turi objektas (galingas elektros variklis) arba veiksmą (galingas sprogimas).

Tačiau, kaip žinome iš mokyklos fizikos, jėga ir galia yra skirtingos sąvokos, nors jos turi ryšį.

Iš pradžių galia (N) yra charakteristika, susijusi su tam tikru įvykiu (veiksmu), o jei ji yra susieta su tam tikru objektu, tai galios sąvoka taip pat yra sąlygiškai koreliuojama su ja. Bet koks fizinis veiksmas reiškia jėgos įtaką. Jėga (F), kurios pagalba buvo nueitas tam tikras kelias (S), bus lygi atliktam darbui (A). O per tam tikrą laiką (t) atliktas darbas bus prilygintas galiai.

Galia yra fizinis kiekis, kuris yra lygus tobulo darbo, atlikto per tam tikrą laikotarpį, ir to paties laiko santykiui. Kadangi darbas yra energijos kitimo matas, galime pasakyti ir taip: galia yra sistemos energijos konversijos greitis.

Sąvokos supratimas mechaninė galia, galime pereiti prie elektros energijos (elektros srovės galios) svarstymo. Kaip žinote, U yra darbas, atliktas judant 1 C, o srovė I yra kulonų, praeinančių per 1 sek., skaičius. Todėl srovės ir įtampos sandauga rodo darbas visu etatu, atliekama per 1 sekundę, tai yra elektros galia arba elektros srovės galia.

Analizuodami aukščiau pateiktą formulę, galime padaryti labai paprastą išvadą: kadangi elektros energija P vienodai priklauso nuo srovės I ir nuo įtampos U, todėl tą pačią elektros galią galima gauti arba esant didelei srovei ir žemai įtampai, arba, atvirkščiai, esant aukštai įtampai ir žemai srovei (tai naudojama perduodant elektros energijos tiekimas nutolusiais atstumais nuo elektrinių iki vartojimo vietų transformuojant transformatorius aukštesnėse ir žemesnėse elektros pastotėse).

Aktyvioji elektros galia (tai galia, kuri negrįžtamai paverčiama kitų rūšių energija – šilumine, šviesa, mechanine ir kt.) turi savo matavimo vienetą – W (vatas). Jis lygus 1 V sandaugai iš 1 A. Kasdieniame gyvenime ir gamyboje patogiau matuoti galią kW (kilovatais, 1 kW = 1000 W). Elektrinėse jau naudojami didesni agregatai – mW (megavatai, 1 mW = 1000 kW = 1 000 000 W).

Reaktyvioji elektros galia yra šiam tipui būdingas dydis elektros apkrova, kuri susidaro įrenginiuose (elektros įrangoje) dėl energijos svyravimų (indukcinio ir talpinio pobūdžio) elektromagnetinis laukas. Esant įprastinei kintamajai srovei, ji lygi darbo srovės I ir įtampos kritimo U sandaugai fazinio kampo tarp jų sinusu: Q = U×I×sin(kampas). Reaktyvioji galia turi savo matavimo vienetą, vadinamą VAR (volt-amper reactive). Žymima Q raide.

Naudojant pavyzdį, aktyvioji ir reaktyvioji elektros galia gali būti išreikšta taip: pateiktas elektros prietaisas, turintis kaitinimo elementus ir elektros variklį. Šildymo elementai dažniausiai gaminami iš didelio atsparumo medžiagos. Kai elektros srovė teka per šildymo elemento spiralę Elektros energija visiškai virsta šiluma. Šis pavyzdys būdingas aktyviajai elektros galiai.

Šio įrenginio elektros variklio viduje yra varinė apvija. Tai reiškia induktyvumą. Ir kaip žinome, induktyvumas turi savaiminės indukcijos poveikį, o tai prisideda prie dalinio elektros grąžinimo į tinklą. Ši energija turi tam tikrą srovės ir įtampos verčių poslinkį, o tai daro neigiamą poveikį elektros tinklui (toliau jį perkrauna).

Talpa (kondensatoriai) taip pat turi panašių gebėjimų. Jis gali sukaupti krūvį ir atleisti jį atgal. Skirtumas tarp talpos ir induktyvumo yra priešingas srovės ir įtampos verčių poslinkis vienas kito atžvilgiu. Ši talpos ir induktyvumo energija (fazės poslinkis, palyginti su maitinimo tinklo verte) iš tikrųjų bus reaktyvioji elektros energija.

Sąvoka „galia“ fizikoje turi specifinę reikšmę. Mechaniniai darbai gali būti atliekami skirtingu greičiu. O mechaninė galia reiškia, kaip greitai šis darbas atliekamas. Galimybė teisingai išmatuoti galią turi svarbu energijos išteklių naudojimui.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-19-768x433..jpg 960w" sizes="(maks. plotis: 600px) 100vw, 600px">

Fizinė galios reikšmė

Skirtingi galios tipai

Mechaninei galios formulei naudojama ši išraiška:

Formulės skaitiklis yra atliktas darbas, o vardiklis yra jo atlikimo laikotarpis. Šis santykis vadinamas galia.

Galiai išreikšti gali būti naudojami trys dydžiai: momentinis, vidutinis ir didžiausias:

1. Momentinė galia yra galios indikatorius, matuojamas tam tikru laiko momentu. Jei atsižvelgsime į galios N = ΔA/Δt lygtį, tai momentinė galia yra ta, kuri paimama per labai trumpą laikotarpį Δt. Jei yra grafinė galios priklausomybė nuo laiko, momentinė galia yra tiesiog reikšmė, nuskaityta iš grafiko bet kuriuo laiko momentu. Kita momentinės galios išraiška:

1. Vidutinė galia yra galios vertė, išmatuota per santykinai ilgą laikotarpį Δt;
2. Didžiausia galia yra didžiausia momentinė galia, kurią gali turėti tam tikroje sistemoje per tam tikrą laikotarpį. Stereo sistemos ir automobilių varikliai yra įrenginių, kurie gali suteikti, pavyzdžiai maksimali galia, daug didesnis nei jų vidurkis vardinė galia. Tačiau šį galios lygį galima išlaikyti trumpą laiką. Nors už veikimo charakteristikosįrenginių, tai gali būti svarbesnė už vidutinę galią.

Svarbu! Lygties N = dA/dt diferencialinė forma yra universali. Jeigu mechaninis darbas atliekama tolygiai per laiką t, tada vidutinė galia bus lygi momentinei galiai.

Iš bendroji lygtis gautas įrašas yra:

kur bus A bendras darbas už nugaros nurodytą laiką t. Tada, vienodai veikiant, apskaičiuotas indikatorius yra lygus momentinei galiai, o esant netolygiai - vidutinei galiai.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-15-768x431..jpg 900w" sizes="(maks. plotis: 600px) 100vw, 600px">

Mechaninės galios formulės

Kokiais vienetais matuojama galia?

Standartinis galios matavimo vienetas yra vatas (W), pavadintas škotų išradėjo ir pramonininko Jameso Watto vardu. Pagal formulę W = J/s.

Šiandien vis dar plačiai naudojamas dar vienas galios vienetas – arklio galios (AG).

Įdomus. Sąvoka „arklio galia“ kilusi iš XVII amžiaus, kai arkliai buvo naudojami kroviniams iš kasyklų kelti. Vienas l. Su. lygi galiai pakelti 75 kg 1 m per 1 s. Tai atitinka 735,5 vatus.

Galios galia

Galios lygtis sujungia atliktą darbą ir laiką. Kadangi žinome, kad darbą atlieka jėgos, o jėgos gali judinti objektus, galime gauti kitą momentinės galios išraišką:

1. Darbas, atliekamas jėga judant:

A = F x S x cos φ.

1. Jei į universaliąją formulę įdėtume AN, jėgos galia nustatoma:

N = (F x S x cos φ)/t = F x V x cos φ, nes V = S/t.

1. Jei jėga lygiagreti dalelės greičiui, tada formulė įgauna formą:

Besisukančių objektų galia

Procesus, susijusius su objektų sukimu, galima apibūdinti panašiomis lygtimis. Sukimosi jėgos ekvivalentas yra sukimo momentas M, greičio V ekvivalentas yra kampinis greitis ω.