BATAS NG WATT: ANO ITO, HALIMBAWA, APLIKASYON - PISIKAL - 2025

Ang batas na Watt ay inilalapat sa mga de-koryenteng circuit at itinatatag na ang electric power P na ibinibigay ng isang elemento ng circuit, ay direktang proporsyonal sa produkto sa pagitan ng supply boltahe V ng circuit at ang kasalukuyang dumadaloy sa akin.

Ang kuryente ng koryente ay isang napakahalagang konsepto, sapagkat ipinapahiwatig nito kung gaano kabilis ang isang elemento na ibahin ang anyo ng elektrikal na enerhiya sa ilang iba pang anyo ng enerhiya. Sa matematika, ang ibinigay na kahulugan ng batas ng Watt ay ipinahayag tulad nito:

Larawan 1. Ang elektrikal na kapangyarihan ay nagpapahiwatig kung gaano kabilis ang de-koryenteng enerhiya. Pinagmulan: Pixabay

Sa International System of Units (SI), ang yunit ng kapangyarihan ay tinatawag na watt at pinaikling K, bilang paggalang kay James Watt (1736-1819), ang engineer ng Scottish engineer ng rebolusyong pang-industriya. Dahil ang lakas ay enerhiya sa bawat yunit ng oras, ang 1 W ay katumbas ng 1 joule / segundo.

Lahat tayo ay pamilyar sa konsepto ng elektrikal na kapangyarihan sa isang paraan o sa iba pa. Halimbawa, ang mga de-koryenteng aparato sa sambahayan na karaniwang ginagamit ay laging may tinukoy na lakas, kabilang ang mga light bombilya, mga electric burner o refrigerator, bukod sa iba pa.

Batas ng mga batas at circuit ng Watt

Ang batas ng Watt ay nalalapat sa mga elemento ng circuit na may iba't ibang pag-uugali. Maaari itong maging isang baterya, isang risistor o iba pa. Ang isang potensyal na pagkakaiba V _B - V _A = V _AB ay itinatag sa pagitan ng mga dulo ng elemento at ang kasalukuyang daloy mula sa A hanggang B, tulad ng ipinahiwatig sa sumusunod na pigura:

Larawan 2. Isang elemento ng circuit kung saan naitatag ang isang potensyal na pagkakaiba. Pinagmulan: F. Zapata.

Sa isang napaka-maikling oras dt, isang tiyak na halaga ng bayad dq pumasa, upang ang gawa na ginawa sa ito ay ibinigay ng:

Kung saan ang dq ay nauugnay sa kasalukuyang bilang:

Kaya:

At dahil ang kapangyarihan ay gumagana sa bawat yunit ng oras:

-Kung V _AB > 0, ang mga singil na dumadaan sa elemento ay makakakuha ng potensyal na enerhiya. Ang elemento ay nagbibigay ng enerhiya mula sa ilang mapagkukunan. Maaari itong maging isang baterya.

Larawan 3. Ang lakas na ibinigay ng isang baterya. Pinagmulan: F. Zapata.

-Kung V _AB <0, ang mga singil ay nawawalan ng potensyal na enerhiya. Ang elemento ay nagtatapon ng enerhiya, tulad ng isang risistor.

Figure 4. Ang resistensya ay nagbabago ng enerhiya sa init. Pinagmulan: F. Zapata.

Tandaan na ang lakas na ibinibigay ng isang mapagkukunan ay hindi lamang nakasalalay sa boltahe, kundi pati na rin sa kasalukuyang. Mahalaga na ipaliwanag kung bakit napakalaki ng mga baterya ng kotse, isinasaalang-alang na bahagya silang nagbibigay ng 12V.

Ang mangyayari ay ang starter motor ay nangangailangan ng isang mataas na kasalukuyang, para sa isang maikling panahon, upang magbigay ng kinakailangang kapangyarihan upang simulan ang kotse.

Batas ni Watt at Law ni Ohm

Kung ang elemento ng circuit ay isang risistor, ang batas ng Watt at ang batas ni Ohm ay maaaring pagsamahin. Sinabi ng huli na:

Alin sa pamamagitan ng pagpapalit sa batas ng Watt ay hahantong sa:

Ang isang bersyon depende sa boltahe at paglaban ay maaari ring makuha:

Ang posibleng mga kumbinasyon sa pagitan ng apat na dami: kapangyarihan P, kasalukuyang I, boltahe V at paglaban R ay lilitaw sa tsart sa figure 5. Ayon sa data na ibinigay ng isang problema, ang pinaka maginhawang mga formula ay pinili.

Halimbawa, ipagpalagay na sa isang tiyak na problema hilingin sa iyo na hanapin ang paglaban R, na nasa ibabang kaliwang quarter ng card.

Depende sa dami na ang halaga ay kilala, ang isa sa tatlong nauugnay na mga equation ay pinili (sa berde). Halimbawa na ipagpalagay na ang V at ako ay kilala, kung gayon:

Kung sa halip P at ako ay kilala, at ang pagtutol ay hiniling, gamitin ang:

Sa wakas, kapag kilala ang P at V, ang pagtutol ay nakuha sa pamamagitan ng:

Larawan 5. Mga formula para sa batas ng Watt at batas ni Ohm. Pinagmulan: F. Zapata.

Aplikasyon

Ang batas ng Watt ay maaaring mailapat sa mga de-koryenteng circuit upang mahanap ang de-koryenteng kapangyarihan na ibinibigay o natupok ng elemento. Ang mga light bombilya ay mahusay na halimbawa ng paglalapat ng batas ng Watt.

Halimbawa 1

Ang isang espesyal na bombilya upang makakuha ng ilang mga lightings sa isa, ay may dalawang tungsten filament, na ang resistances ay R _A = 48 ohm at R _B = 144 ohm. Ang mga ito ay konektado sa tatlong puntos, na ipinapahiwatig 1, 2 at 3, tulad ng ipinapakita sa figure.

Ang aparato ay kinokontrol ng mga switch upang piliin ang mga pares ng mga terminal at ikonekta din ito sa network ng 120 V. Hanapin ang lahat ng mga posibleng kapangyarihan na maaaring makuha.

Larawan 6. Scheme para sa nagawang halimbawa 1. Pinagmulan. D. Figueroa. Physics para sa Science at Engineering.

Solusyon

- Kung ang mga terminal 1 at 2 ay konektado, ang risistor R _{A ay} nananatiling aktibo. Dahil mayroon kaming boltahe, na kung saan ay 120 V at ang halaga ng pagtutol, ang mga halagang ito ay direktang nahalili sa equation:

- Pagkonekta ng mga terminal 2 at 3, ang risistor R _B ay isinaaktibo , na ang kapangyarihan ay:

- Pinapayagan ng mga terminal 1 at 3 na ang mga risistor ay konektado sa serye. Ang katumbas na pagtutol ay:

Kaya:

- Sa wakas, ang natitirang posibilidad ay ikonekta ang mga resistors na kahanay, tulad ng ipinapakita sa diagram d). Ang katumbas na pagtutol sa kasong ito ay:

Samakatuwid ang katumbas na pagtutol ay R _eq = 36 ohm. Sa halagang ito, ang kapangyarihan ay:

Halimbawa 2

Bukod sa watt, isa pang malawak na ginagamit na yunit para sa kapangyarihan ay ang kilowatt (o kilowatt), na pinaikling bilang kW. Ang 1 kW ay katumbas ng 1000 watts.

Ang mga kumpanya na nagbibigay ng kuryente sa mga bahay kuwenta sa mga tuntunin ng enerhiya na natupok, hindi kapangyarihan. Ang yunit na kanilang ginagamit ay ang kilowatt-hour (kW-h), na sa kabila ng pagkakaroon ng pangalan ng watt, ay isang yunit para sa enerhiya.

a) Ipagpalagay na ang isang sambahayan ay kumonsumo ng 750 kWh sa isang naibigay na buwan. Ano ang magiging halaga ng bill ng kuryente para sa buwang iyon? Ang sumusunod na plano ng pagkonsumo ay sinusunod:

- Base rate: $ 14.00.

- Presyo: 16 cents / kWh hanggang sa 100 kWh bawat buwan.

- Ang susunod na 200 kWh bawat buwan ay nagkakahalaga ng 10 sentimo / kWh.

- At higit sa 300 kWh bawat buwan, ang 6 sentimo / kWh ay sisingilin.

b) Hanapin ang average na gastos ng elektrikal na enerhiya.

Solusyon sa

- Kinokonsumo ng customer ang 750 kW-h bawat buwan, samakatuwid ay lumampas sa mga gastos na ipinahiwatig sa bawat yugto. Para sa unang 100 kWh ang halaga ng pera ay: 100 kWh x 16 cents / kWh = 1600 cents = $ 16.00

- Ang susunod na 200 kWh ay may gastos ng: 200 kWh x 10 cents / kWh = 2000 cents = $ 20.00.

- Sa itaas ng 300 kW-h, kumonsumo ang kostumer ng 450 kW-h higit pa, para sa isang kabuuang 750 kW-h. Ang gastos sa kasong ito ay: 450 kWh x 6 cents / kWh = 2,700 cents = $ 27.00.

- Sa wakas, ang lahat ng mga halaga na nakuha kasama ang base rate ay idinagdag upang makuha ang presyo ng resibo para sa buwang iyon:

Solusyon b

Ang average na gastos ay: $ 77/750 kWh = $ 0.103 / kW-h = 10.3 cents / kWh.

Mga Sanggunian

1. Alexander, C. 2006. Mga batayan ng mga de-koryenteng circuit. Ika-3. Edisyon. McGraw Hill.
2. Berdahl, E. Panimula sa Electronics. Nabawi mula sa: ccrma.stanford.ed.
3. Boylestad, R. 2011. Panimula sa pagtatasa ng circuit. Ika-13. Edisyon. Pearson.
4. Samahan ng Elektronikong Rebuilder. Oh Law's Law & Watt's Law Calculator na may mga Halimbawa. Nabawi mula sa: electricalrebuilders.org
5. Figueroa, D. (2005). Serye: Physics para sa Science at Engineering. Dami 5. Elektrisidad. Na-edit ni Douglas Figueroa (USB).