Единицы мощности

От мощности устройства зависит, сколько и за какое время работы оно произведет, но также от нее зависит, сколько энергии будет потреблено. На большинстве бытовых электрических приборах пишется мощность, например, на чайниках, мощность также – одна из характеристик автомобиля. Но измеряются они зачастую в разных единицах, отчего при расчетах инженерам приходится переходить между единицами измерения мощности.

Системные единицы

Дадим определение: под мощностью в физике понимают величину, которая характеризует работоспособность (скорость передачи или преобразования энергии) механизмов и устройств. Оно связано с другим понятиям – работой.

В механике мощность находят по формуле:

$P = \frac {dA}{dt} = F \cdot v \cdot cos \alpha$, из которой следует, что под мощностью понимается работа, измеренная в Джоулях, отнесенная ко времени ее выполнения в секундах.

Работа по перемещению груза

Рис. 1. Работа по перемещению груза.

Либо:

$P = \frac {dW}{dt}$, т.е. как скорость изменения энергии системы.

В электродинамике для мощности имеется своя формула:

$P = U \cdot I$

Таким образом, единица измерения мощности – это Джоули, деленные на секунду (Вольты, умноженные на Амперы), или Ватты. Последнее название дали в честь инженера Джеймса Уатта, создавшего паровую машину. Именно Ватт является единицей мощность в системе СИ.

В промышленности и на приборах зачастую используют более крупные единицы – киловатты, мегаватты и др. Они получаются добавлением стандартных десятичных приставок. Соответственно, 1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт = 1 000 000 Вт.

Мощность на электрическом приборе

Рис. 2. Мощность на электрическом приборе.

В системе СГС (сантиметр, грамм, секунда), получившей распространение в электродинамике, мощность принято измерять в эргах, отнесенных к секунде. $ 1 \: эрг = 10^{-7} \: Дж $, тогда $ 1 \: Ватт = 10^7 \: \frac {эрг}{с} $

В системе МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) мощность измеряется в килограммах-силах, умноженных на метр и деленных на с. $1 \: кгс = 10 \: Н$, и тогда $1 \: Ватт = 0,1 \: \frac {кгс \cdot м}{с}$

Внесистемные единицы

Сам Джеймс Уатт, фамилией которого теперь обозначают единицы мощности, измерял этот параметр в лошадиных силах. Так вышло исторически: Джеймс сравнивал, сколько потребуется лошадей на то, чтобы совершить ту же работу, которую делала его паровая машина. 1 л.с. равнялась мощности, которую необходимо затрачивать, чтобы поднимать тело массой 75 кг со скоростью 1 м/с.

Сейчас под единицей измерения, которую использовал Ватт, понимают механическую лошадиную силу – 1 л.с. = 745,7 Вт. Но существуют и другие виды л.с. Например, в России чаще используют метрическую – одна такая л.с. равна 735,5 Вт. Иногда применяют электрическую (746 Вт), котловую (9809,5 Вт) и гидравлическую (745,7 Вт). Все они примерно равны, но в зависимости от сферы удобней применять ту или иную лошадиную силу.

В теплофизике и термодинамике получили распространение другие внесистемные единицы – калории в секунду (кал/с). В международном стандарте 1 калория – это 4,187 Дж. Калорийностью, в частности, назывались теплота сгорания топлива, работа, необходимая для нагрева воды, энергия, получаемая из пищи. Из приведенного соотношения следует, что 1 Ватт – это 0,24 калории.

Чтобы упростить перевод одних единиц измерения в другие, сделали специальные таблицы с переводными коэффициентами. Ниже приведена одна из них:

Таблица перехода между единицами мощности

Рис. 3. Таблица перехода между единицами мощности.

Что мы узнали?

В ходе урока узнали, что такое мощность и как ее рассчитать, узнали в каких единицах измеряется мощность. Рассмотрели системные единицы измерения мощности (В СИ – Ватт, в СГС – эрг/с, в МКГСС – $\frac {кгс \cdot м}{с}$) и наиболее распространенные внесистемные (лошадиные силы и калории за секунду).

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 130.

Предметы