Мо́щность — скалярная физическая величина, характеризующая мгновенную скорость передачи энергии от одной физической системы к другой в процессе её (энергии) использования и в общем случае определяемая через соотношение переданной энергии к времени передачи. В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный энергии в , переданной за время в .
Смысл понятия на примерах Электрическая лампочка мощностью для своей работы по освещению ежесекундно расходует энергии, за 1 час — ().
Электродвигатель c мощностью на валу способен ежесекундно передавать посредством вращения 1 кДж механической энергии, что хватает для подъёма груза массой около на высоту 1 метр за 1 секунду. При этом потребляемая электрическая мощность этого двигателя будет выше так как КПД электродвигателя всегда ниже и не вся потребляемая электрическая мощность может быть преобразована в работу на валу.
Автомобильный двигатель внутреннего сгорания нетто-мощностью (136 л. с.) способен ежесекундно передавать колёсам автомобиля энергию в что позволяет современному легковому автомобилю разгоняться до скорости порядка При этом не имеют значения ни тип двигателя (бензиновый или дизельный), ни его рабочий объём, ни особенности его внешней скоростной характеристики.
Значение мощности в у Красноярской ГЭС означает, что данная ГЭС способна ежесекундно вырабатывать энергию в Это эквивалентно энергии, получаемой от работы 60 тысяч автомобильных двигателей, работающих на режиме максимальной мощности из примера выше, и без учёта потерь на передачу и трансформацию электроэнергии позволяет зажечь 60 миллионов 100-ваттных электрических ламп.
Используемые обозначения Действующие международные стандарты предписывают обозначать мощность символом (прописной буквой) как для формул механики, так и для формул электродинамики. Этимология обозначения — либо от , либо от .
В русскоязычной литературе по физике мощность в формулах механики и гидродинамики может обозначаться символом но этимология данного обозначения точно не ясна.
Основные формулы Средняя мощность за промежуток времени определяется как отношение работы (или изменения энергии ) ко времени :
где — мощность, — работа, — энергия, — время. Мгновенная мощность определяется как производная энергии по времени:
Интеграл от мгновенной мощности по времени за данный промежуток равен полной энергии, переданной за это время, или, что то же самое, — выполненной работе:
Единицы измерения В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт (Вт), равный одному джоулю в секунду (Дж/с).
В теоретической физике, астрофизике, в качестве единицы для мощности часто используют единица системы СГС эрг в секунду (эрг/с).
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».
+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 1,34 1 киловатт 103 1 10−3 102 1010 1,36 1,34 1 мегаватт 106 103 1 102 1013 1,36 1,34 1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81 9,81 1 9,81 1,33 1,31 1 эрг в секунду 10−7 10−10 10−13 1,02 1 1,36 1,34 1 лошадиная сила (метрическая) 735,5 735,5 735,5 75 7,355 1 0,9863 1 лошадиная сила (английская) 745,7 745,7 745,7 76,04 7,457 1,014 1
Мощность в механике Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости движения тела:
где — вектор силы; — вектор скорости; — угол между вектором скорости и силы; — модуль вектора силы; — модуль вектора скорости.
Частный случай мощности при вращательном движении:
где — вектор момента силы (Н·м); — вектор угловой скорости (рад/с); — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин).
Электрическая мощность
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.
Для характеристики сетей синусоидального переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия: активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной мощности, мгновенная активная мощность:
где — амплитудные значения синусоидальных напряжения и тока соответственно; — угол между начальным углом напряжения и начальным углом силы тока — — угловая частота сетевого напряжения; — время. .
реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно, мгновенная реактивная мощность:
при
при
полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз. мгновенная полная мощность:
Приборы для измерения электрической мощности и мощности излучения
Ваттметры (в том числе варметры) — измерительные приборы, предназначенные для определения мощности электрического тока или мощности электромагнитного излучения.
По назначению и диапазону частот ваттметры можно разделить на три группы — 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 индикации ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.
Гидравлическая мощность Мощность гидромашины или гидроцилиндра равна произведению перепада давления на машине (разности давлений на входе и выходе) на расход жидкости:
где — расход жидкости, м3/с; — перепад давления, Па.
К примеру, насос НП-89Д, установленный на самолётах Су-24, Ту-134 и Ту-154, имеет производительность при давлении откуда его гидравлическая мощность составляет примерно
См. также
Удельная мощность Активная мощность Реактивная мощность Светимость Энергия Механическая работа Мощность взрывного устройства Мощность звука Усилитель мощности
Примечания
Литература
Ссылки Электрическая работа и мощность Влияние формы электрического тока на его действие. Журнал «Радио», номер 6, 1999 г. Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов.
*