Ватт

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
О типе морских побережий см. Ватты
ватт
Вт, W

Величина

мощность

Система

СИ

Производная

Ватт (русское обозначение: Вт, международное: W) — единица измерения мощности, а также теплового потока, потока звуковой энергии, мощности постоянного электрического тока, активной, реактивной и полной мощности переменного электрического тока, потока излучения и потока энергии ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ)[1]. Единица названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины.

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы ватт пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной. Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием ватта. Например, обозначение единицы измерения энергетической яркости «ватт на стерадиан-квадратный метр» записывается как Вт/(ср·м2).

Ватт как единица измерения мощности был впервые принят на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году. До этого при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы, а также фут-фунты в минуту. В Международную систему единиц (СИ) ватт введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием системы СИ в целом[2].

Одной из основных характеристик всех электроприборов является потребляемая мощность, поэтому на любом электроприборе (или в инструкции к нему) можно найти информацию об этой мощности, выраженной в ваттах.

Определение[править | править вики-текст]

Ваттметр — прибор для измерения мощности, потребляемой элементами электрических цепей

1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль[3]. Таким образом, ватт является производной единицей измерения и связан с основными единицами СИ соотношением:

Вт = кг·м²/с³.

Через другие единицы СИ ватт можно выразить следующим образом:

Вт = Дж / с
Вт = H·м/с
Вт = В·А.

Кроме механической (определение которой приведено выше), различают ещё тепловую и электрическую мощность.

Перевод в другие единицы измерения мощности[править | править вики-текст]

Ватт связан с другими, не входящими в систему СИ единицами измерения мощности, следующими соотношениями:

1 Вт = 107 эрг/с
1 Вт ≈ 0,102 кгс·м/с
1 Вт ≈ 1,36·10−3 л. с.
1 Вт = 859,8452279 кал/ч

Кратные и дольные единицы[править | править вики-текст]

Для расчётов, связанных с мощностью, не всегда удобно использовать ватт сам по себе. Иногда, когда измеряемые величины очень большие или очень маленькие, гораздо удобнее пользоваться единицей измерения со стандартными приставками, что позволяет избежать постоянных вычислений порядка значения. Так, при проектировании и расчёте радаров и радиоприёмников чаще всего используют пВт или нВт, для медицинских приборов, таких как ЭЭГ и ЭКГ, используют мкВт. В производстве электричества, а также при проектировании железнодорожных локомотивов, пользуются мегаваттами (МВт) и гигаваттами (ГВт).

Стандартные приставки СИ для ватта приведены в следующей таблице.

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 Вт декаватт даВт daW 10−1 Вт дециватт дВт dW
102 Вт гектоватт гВт hW 10−2 Вт сантиватт сВт cW
103 Вт киловатт кВт kW 10−3 Вт милливатт мВт mW
106 Вт мегаватт МВт MW 10−6 Вт микроватт мкВт µW
109 Вт гигаватт ГВт GW 10−9 Вт нановатт нВт nW
1012 Вт тераватт ТВт TW 10−12 Вт пиковатт пВт pW
1015 Вт петаватт ПВт PW 10−15 Вт фемтоватт фВт fW
1018 Вт эксаватт ЭВт EW 10−18 Вт аттоватт аВт aW
1021 Вт зеттаватт ЗВт ZW 10−21 Вт зептоватт зВт zW
1024 Вт иоттаватт ИВт YW 10−24 Вт иоктоватт иВт yW
     применять не рекомендуется

Примеры в природе и технике[править | править вики-текст]

Величина Описание
10−9 ватт Излучение мощностью примерно в 1 нВт падает на участок поверхности Земли площадью 1 м² от звезды яркостью в +1,4 звёздной величины.
5·10−3 ватт Такую мощность (или близкую к ней) имеет излучение обычных лазерных указок, сравнительно безопасное для человеческого зрения.
1 ватт Примерная мощность передатчика обычного мобильного телефона.
1·103 ватт Небольшой обогреватель. Примерная мощность излучения, падающего на 1 м2 поверхности Земли от Солнца, находящегося в зените. Средняя годовая мощность, потребляемая одним домашним хозяйством в США (среднее потребление энергии — примерно 8900 кВт•ч/год)[4].
6·104 ватт Легковой автомобиль с двигателем в 80 лошадиных сил.
1,2·107 ватт Электропоезд Eurostar.
8,212·109 ватт Мощность при пиковых нагрузках крупнейшей в мире АЭС Касивадзаки-Карива (Касивадзаки, Япония).
2,24·1010 ватт Проектная мощность крупнейшей в мире ГЭС «Три ущелья» (Санься, Китай).
1012 ватт Пиковая мощность среднего удара молнии.
1,9·1012 ватт Средняя оценочная электрическая мощность, потреблявшаяся человечеством в 2007 году[5].
1,5·1015 ватт Рекордная мощность импульсного лазерного излучения, достигнутая на установке Nova в 1999 году[6]. Энергия в импульсе составляла 660 Дж, длительность импульса — 440·10−15 с.
1,74·1017 ватт Исходя из среднего значения облучённости на поверхности Земли в 1,366 кВт/м²[7] общий поток солнечного излучения на поверхности Земли составляет примерно 174 ПВт. Если бы Земля не переизлучала эту энергию в пространство, она становилась бы массивнее на 1,94 кг каждую секунду.
3,828·1026 ватт Полная мощность излучения Солнца оценивается учёными в 382,8 ИВт, что более чем в два миллиарда раз больше, чем мощность излучения, падающего на поверхность Земли. Другими словами, вследствие термоядерных реакций в центре Солнца наше светило ежесекундно теряет массу в размере 4 260 000 тонн[8].

Разница между понятиями киловатт и киловатт-час[править | править вики-текст]

Из-за схожих названий киловатт и киловатт-час часто путают в повседневном употреблении, особенно когда это относится к бытовым электроприборам. Следует, однако, учитывать, что это две различных единицы измерения, относящиеся к различным физическим величинам. В ваттах и киловаттах измеряется мощность — скорость изменения (передачи, преобразования, потребления) энергии. В то же время ватт-час и киловатт-час являются единицами измерения самой энергии (работы). В ватт-часах и киловатт-часах выражается энергия, произведённая (переданная, преобразованная, потреблённая) за определённое время. Если мощность прибора постоянна, то произведённая (переданная, преобразованная, потреблённая) прибором энергия равна произведению мощности прибора на время работы прибора.

Например, если лампочка мощностью 100 Вт работала на протяжении 1 часа, то она потребила (входящая энергия) и выделила в виде света и тепла (исходящая энергия) 100 Вт·ч или 0,1 кВт·ч. 40-ваттная лампочка потребит (выделит) такое же количество энергии за 2,5 часа. Сказанное справедливо и для производимой электроэнергии. Так, мощность электростанции измеряется в киловаттах (мегаваттах), но количество поставленной потребителям в течение некоторого времени электроэнергии равно произведению мощности электростанции на упомянутое время и выражается в киловатт-часах (мегаватт-часах).

Сказанное справедливо для любого вида энергии: электрической, тепловой, механической, электромагнитной и т. д.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 26—27. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
  2. Resolution 12 of the 11th meeting of the CGPM (1960) (англ.) на сайте Международного бюро мер и весов
  3. Ватт - физическая энциклопедия. Проверено 3 апреля 2010. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.
  4. The Physics Factbook (англ.). Проверено 17 февраля 2009. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.
  5. U.S. Energy Information Administration - International Energy Statistics (англ.). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.
  6. M. D. Perry et al. Petawatt laser pulses (англ.) // Optics Letters. — 1999. — Vol. 24, no. 3. — P. 160—162.
  7. Construction of a Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series from 1978 to present (англ.). Проверено 5 октября 2005. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.
  8. Williams D. R. Sun Fact Sheet (англ.). NASA Goddard Space Flight Center (29 February 2016). Проверено 7 июня 2016.