Мощность

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Мощность
P, N
Размерность L2MT−3
Единицы измерения
СИ Вт
СГС эрг·с−1

Мо́щность — скалярная физическая величина, характеризующая мгновенную скорость передачи энергии от одной физической системы к другой в процессе её использования и в общем случае определяемая через соотношение переданной энергии к времени передачи. В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный энергии в 1 джоуль, переданной за время в 1 секунду (1 Вт ≡ 1 Дж/с), а любое числовое значение мощности, указываемое в каких-либо информационных источниках, по умолчанию подразумевает именно такой секундный временной промежуток.[1][2]

Используемые обозначения[править | править код]

Актуальные международные стандарты серии ISO/IEC 80000 предписывают обозначать мощность символом P прописной буквой как для формул механики, так и для формул электродинамики.[3][4] Этимология обозначения — либо от лат. potestas, либо от англ. power.

В русскоязычной литературе по физике мощность в формулах механики и гидродинамики может обозначаться символом N, но этимология данного обозначения точно не ясна.

Основные формулы[править | править код]

Основное определение мощности:

(где P - мощность, E - энергия, t - время).

Определение среднего значения мощности за промежуток времени :

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

Единицы измерения[править | править код]

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт (Вт), равный одному джоулю в секунду (Дж/с).[5]

В теоретической физике, астрофизике, в качестве единицы для мощности часто используют эрг в секунду (эрг/с), являющуюся внесистемной.

Распространённой единицей измерения мощности автомобильных, локомотивных и судовых ДВС является лошадиная сила. Однако 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»[6].

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 0,102 107 1,36⋅10−3 1,34⋅10−3
1 киловатт 103 1 10−3 102 1010 1,36 1,34
1 мегаватт 106 103 1 102⋅103 1013 1,36⋅103 1,34⋅103
1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81⋅10−3 9,81⋅10−6 1 9,81⋅107 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⋅109 1 0,9863
1 лошадиная сила (английская) 745,7 745,7⋅10−3 745,7⋅10−6 76,04 7,457⋅109 1,014 1

Мощность в механике[править | править код]

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:

где  — вектор силы;
 — вектор скорости;
 — угол между вектором скорости и силы;
— модуль вектора силы;
— модуль вектора скорости.

Частный случай мощности при вращательном движении:

где  — момент силы;
 — угловая скорость;
 — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин).

Электрическая мощность[править | править код]

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

Мгновенная электрическая мощность участка электрической цепи:

где  — мгновенный ток через участок цепи;
 — мгновенное напряжение на этом участке.

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

при
при
где — амплитуда тока;
— амплитуда напряжения;
— угол между начальным углом напряжения и начальным углом силы тока
— угловая скорость;
— время.

Приборы для измерения электрической мощности и мощности излучения[править | править код]

Аналоговый стрелочный ваттметр
  • Ваттметры (в том числе варметры) — измерительные приборы, предназначенные для определения мощности электрического тока или электромагнитного излучения.

По назначению и диапазону частот ваттметры можно разделить на три категории — низкочастотные (и постоянного тока), радиочастотные и оптические.

Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа функционального преобразования измерительной информации и её вывода оператору ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.

Гидравлическая мощность[править | править код]

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

где  — расход жидкости, м3;
 — перепад давления, Па.

К примеру, насос НП-89Д, стоящий на Су-24, Ту-134 и Ту-154, имеет производительность 55 л/мин (~0,000917 м3/с) при давлении 210 кгс/см2 (21 МПа)[7] — следовательно, его гидравлическая мощность составляет примерно 19,25 кВт.

См. также[править | править код]

Видеоурок: мощность

Примечания[править | править код]

  1. Мощность — статья из Физической энциклопедии
  2. Физика . — С. 100. Глава 6 «Работа и энергия», § 3 «Мощность».
  3. ISO 80000-4:2019 «Quantities and units — Part 4: Mechanics» Item 4.27
  4. Физика . — С. 100. Глава 6 «Работа и энергия», параграф 3 «Мощность».
  5. ГОСТ 8.417-2002 . — С. 5. П.5.2 «Производные единицы СИ», таблица 3 « Производные единицы СИ, имеющие специальные наименования и обозначения».
  6. Международный документ МОЗМ D2. Узаконенные (официально допущенные к применению) единицы измерений. Приложение В (недоступная ссылка). Дата обращения: 5 апреля 2013. Архивировано 14 октября 2013 года.
  7. НП-89Д. Описание. Технические характеристики. Агрегаты производства ОАО ММЗ Знамя

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]