כיצד לחשב את תפוקת החשמל?
לחישוב הספק חשמלי, השתמש בנוסחה הספק = זרם × מתח. מתח אומר לך כמה מטען חשמלי עובר במעגל. זרם המעגל אומר לך כמה מהר המטען מועבר דרך המעגל. לאחר שחישבתם זרם ומתח, הכפלו את השניים כדי לקבל את הכוח החשמלי, ואז כתבו את הכוח החשמלי בוואטס. כדי ללמוד כיצד לחשב כוח מכני כפונקציה של עבודה, המשך לקרוא!
כמו שהעברת גוש כבד של מלט דורשת כוח מכני רב, העברת מתח גבוה מחייבת תפוקת חשמל גדולה.
כוח הוא מושג פיזי שיש לו כמה משמעויות שונות, תלוי בהקשר ובמידע הקיים. כוח יכול להיות מדידה של כמה עבודה שמישהו או משהו מבצע לאורך זמן. בהקשר שני, ניתן לחשב כוח כפונקציה של מהירות, כמה מהר אתה מקבל משקל לזוז. לבסוף, חשמל הוא תוצר של מתח וזרם. אם אתה יודע את ההקשר ואתה יודע באילו מדידות עליך להתחיל, אתה יכול לבחור את הנוסחה המתאימה ולחשב את תפוקת החשמל.
שיטה 1 מתוך 3: חישוב כוח מכני כפונקציה של עבודה
- 1חשב עבודה. בפיזיקה מכנית עבודה היא כמות הכוח הדרושה להעברת משהו על פני מרחק נבחר. הנוסחה לעבודה היא:
- עבודה = כוח ∗ מרחק {\ displaystyle {\ text {Work}} = {\ text {Force}} * {\ text {מרחק}}}
- כדי להבין את הרעיון הזה, חשוב על בלוק מלט 45 ק"ג. כדי להזיז את החסימה הזו 2 מטר נדרשת עבודה כפולה מזו להזיז את אותו הבלוק 1 מטר. זו גם אותה כמות עבודה הנדרשת להעברת גוש של 91 ק"ג למרחק של 15 ס"מ (0,5 רגל).
- 2הגדר כוח מכני. כוח הוא הקצב שבו מתבצעת עבודה לאורך זמן. הנוסחה הבסיסית להגדרת כוח היא:
- כוח = WorkTime {\ displaystyle {\ text {Power}} = {\ frac {\ text {Work}} {\ text {Time}}}}
- תחשוב שוב על גוש המלט 45 ק"ג. הזזת החסימה הזו 2 מטר בתוך 10 שניות דורשת פעמיים כוח מאשר העברת אותו בלוק באותו מרחק תוך 20 שניות. העברת אותו אובייקט מהר יותר דורשת יותר כוח.
- 3קבע את היחידות בהן אתה משתמש לעבודה וכוח. עליך לקבוע אם אתה מודד עבודה וכוח ביחידות אנגליות מסורתיות או ביחידות מטריות.
- היחידה האנגלית לעבודה היא "פאונד רגל". זה נובע מכפלת המרחק שנמדד בכפות רגל בכוח הנמדד בקילוגרמים. יחידת הכוח נובעת מחלוקה לפי זמן, בשניות. יחידת הכוח היא "קילו רגל לשנייה". מונח מוכר יותר הוא "כוחות סוס", שמוגדר כ -550 מטר פאונד לשנייה.
- 1 כוח סוס = 550 רגל-פאונדסס. {\ Displaystyle 1 {\ text {Horsepower}} = 550 {\ frac {\ text {foot-pounds}} {\ text {sec.}}}}
- היחידה המדדית לעבודה היא ג'ולה. ג'אול שווה למטר ניוטון אחד, שהוא כמות העבודה הדרושה להעברת כוח 1 ניוטון למרחק של מטר אחד. כשמחלקים עבודה לפי זמן מקבלים כוח שנמדד ביחידות ג'אול לשנייה. זה נקרא גם וואט.
- 1 ואט = 1 ג'ול שניות = שניה מטר ניוטון. {\ Displaystyle 1 {\ text {Watt}} = 1 {\ frac {\ text {Joule}} {\ text {Sec.}}} = 1 {\ frac {\ text {Newton-Meter}} {\ text {Sec.}}}}
עם זאת, עם כוח חשמלי, העבודה המחושבת היא העבודה של העברת אלקטרונים דרך מעגל חשמלי. - היחידה האנגלית לעבודה היא "פאונד רגל". זה נובע מכפלת המרחק שנמדד בכפות רגל בכוח הנמדד בקילוגרמים. יחידת הכוח נובעת מחלוקה לפי זמן, בשניות. יחידת הכוח היא "קילו רגל לשנייה". מונח מוכר יותר הוא "כוחות סוס", שמוגדר כ -550 מטר פאונד לשנייה.
- 4אסוף את הנתונים הזמינים. בין אם אתם לפתרון בעיה בפיסיקה ב בכיתה או בעצם חישוב כוח מיישום בעולם אמיתי, אתה צריך לאסוף מידע מסוים ראשונה. תוכלו ללמוד את המידע הדרוש לכם על ידי בדיקת יחידות המדידה.
- לדוגמא, נניח שברצונך לחשב בבעיה הבאה: סטודנט שעושה סנטר מעלה את גופו של 150 ק"ג למרחק של 1,5 מטר תוך 2 שניות. כמה כוח מפעיל התלמיד?
- כוח = 150 ק"ג. {\ Displaystyle {\ text {Force}} = 150 {\ text {ק"ג.}}}
- מרחק = 1,5 מטר {\ displaystyle {\ text {Distance}} = 1,5 {\ text {feet}}}
- זמן = 2 שניות. {\ Displaystyle {\ text {Time}} = 2 {\ text {שניות}}}
- לדוגמא, נניח שברצונך לחשב בבעיה הבאה: סטודנט שעושה סנטר מעלה את גופו של 150 ק"ג למרחק של 1,5 מטר תוך 2 שניות. כמה כוח מפעיל התלמיד?
- 5הכפל כוח לפי מרחק וחלק לפי זמן. בין אם במערכת המטרית ובין אם במערכת האנגלית, לאחר שאספתם את הנתונים עבור הכוח, המרחק והזמן, החל אותם על הנוסחה כדי למצוא את הכוח המכני.
- כוח = כוח ∗ מרחק זמן {\ displaystyle {\ text {כוח}} = {\ frac {{\ text {כוח}} * {\ טקסט {מרחק}}} {\ טקסט {זמן}}}}
- כוח = 150 קילוגרמים. ∗ 1,5feet2sec. {\ Displaystyle {\ text {Power}} = {\ frac {150 {\ text {lb.}} * 1,5 {\ text {feet}}} {2 {\ text {שניות}}}}}
- כוח = 225ft-lb2sec. {\ Displaystyle {\ text {Power}} = {\ frac {225 {\ text {ft-lb}}} {2 {\ text {sec.}}}}}
- כוח = 112,5ft-lbsec. {\ Displaystyle {\ text {Power}} = 112,5 {\ frac {\ text {ft-lb}} {\ text {sec.}}}}
- מכיוון שכוח סוס אחד שווה 550 רגל לשנייה, זה שווה לחמישית מכוח סוס.
שיטה 2 מתוך 3: חישוב כוח מכני כפונקציה של מהירות
- 1כתוב מחדש את הנוסחה לכוח. הנוסחה המקורית לכוח מתמקדת בעבודה, ככוח כפול מרחק, ומתחלקת לפי הזמן שלוקח לבצע את העבודה הזו. דרך נוספת לשקול את אותם מרכיבים היא כדלקמן:
- כוח = כוח ∗ DistanceTime {\ displaystyle {\ text {Power}} = {\ text {Force}} * {\ frac {\ text {Distance}} {\ text {Time}}}}
- על ידי קיבוץ המונחים באופן שונה, בדרך זו, עליכם להכיר בכך ש- DistanceTime {\ displaystyle {\ frac {\ text {Distance}} {\ text {Time}}}} הוא דרך נוספת לייצג מהירות. לכן, אתה יכול להסיק ש:
- כוח = כוח ∗ מהירות {\ displaystyle {\ text {Power}} = {\ text {Force}} * {\ text {Velocity}}}
- שקול מכונית של 907 ק"ג. הובלת מכונית זו במהירות של 50 מייל לשעה דורשת פעמיים כוח בהסעת אותה מכונית במהירות של 25 מייל לשעה.
- 2המירו את היחידות לפי הצורך. יחידות הכוח מחושבות בדרך כלל בשני הוואטים, שהם ג'ול / שניה. או ניוטון מטר לשנייה, או בכוחות סוס (כ"ס) או קילוגרמים לשנייה. נזכיר ש -1 כ"ס = 550 ft-lb / sec. אם המצב או הבעיה שלך מציגים נתונים ביחידות שונות, יהיה עליך להמיר. כמה מגורמי ההמרה השימושיים ביותר הם:
- מייל אחד = 5280 מטר
- שעה אחת = 60 דקות = 3600 שניות
- 1 ק"ג = 9,8 N (כוח)
- לבעיית מכוניות נוסעות הנתונים ניתנים בקילומטרים, שעות וקילוגרמים. עליך להמיר 50 מייל ל 50 * 5280 = 264000 מטר, ולהמיר שעות ל 3600 שניות. אז אתה יכול להחזיר את הבעיה לחישוב כוח העברת מכונית של 907 ק"ג במהירות של 264000/3600 = 73,33 מטר לשנייה.
לאחר שחישבתם זרם ומתח, הכפלו את השניים כדי לקבל את הכוח החשמלי, ואז כתבו את הכוח החשמלי בוואטס. - 3הכפל את הכוח במהירות. כאשר הנתונים שלך הם בפורמט הנכון, אתה יכול לחשב את הספק כמוצר של מהירות כפול מהירות. עבור בעיית הרכב זה הופך להיות:
- כוח = כוח ∗ מהירות {\ displaystyle {\ text {Power}} = {\ text {Force}} * {\ text {Velocity}}}
- כוח = 2000 פאונד ∗ 73,33feetsec {\ displaystyle {\ text {Power}} = 2000 {\ text {Pounds}} * 73,33 {\ frac {\ text {feet}} {\ text {sec}}}}
- כוח = 146660 רגל-פאונדסס {\ displaystyle {\ text {Power}} = 146660 {\ frac {\ text {foot-pounds}} {\ text {sec}}}}
- אתה יכול לדווח על כך שעוצמת המכונית, או להמיר לכוחות סוס על ידי חלוקה של 550. כוח = 146660/550 = 266,65 כוחות סוס {\ displaystyle {\ text {Power}} = 146660/550 = 266,65 {\ text { כוח סוס}}}
- המנוע הפעיל 266,65 כוחות סוס בהנעת מכונית 907 קג"מ במהירות 50 קמ"ש.
שיטה 3 מתוך 3: חישוב הספק חשמלי
- 1רשום את מתח המעגל. מתח מעגל מקביל לכוח המופעל בתנועה מכנית. המתח אומר לך כמה מטען חשמלי מועבר במעגל. כשם נע גוש כבד של מלט דורש כוח מכאני גדול, הזזת מתח גבוה דורשת פלט חשמל גדול. המתח נמדד ביחידות שיחות וולט, בקיצור V. במשוואות, המתח מיוצג על ידי הסמל E.
- אם אתה קורא תרשים מעגל, המתח ייכתב אי שם בתרשים. אם אתה בונה מעגל בפועל, המתח הוא הכוח שמקורו בסוללה. לדוגמא, סוללה 9 וולט אחת מספקת 9 וולט למעגל.
- 2הקלט את זרם המעגל. הזרם של מעגל חשמלי מקביל למהירות המופעלת בתנועה מכנית. הזרם אומר לך כמה מהר המטען מועבר במעגל. הזרם נמדד ביחידות הנקראות אמפרס, בקיצור אמפר או סתם A. בחישובים, הזרם מסומל באות הגדולה I.
- ניתן למדוד זרם ישירות באמצעות קורא הנקרא מד זרם. לחלופין, הבעיה שאתה עובד עליה עשויה פשוט לספק את מספר המגברים במעגל.
- לדוגמא, מעגל בעל זרם של 4 אמפר מזיז את המטען במהירות כפולה ממעגל עם זרם של 2 אמפר בלבד.
- 3הגדר כוח חשמלי. כשם שניתן להגדיר כוח במובן המכני ככמות העבודה המופעלת לאורך זמן, גם חשמל הוא כמות עבודה המופעלת לאורך זמן. עם זאת, עם כוח חשמלי, העבודה המחושבת היא העבודה של העברת אלקטרונים דרך מעגל חשמלי. מעגל שמניע יותר אלקטרונים או מניע אותם מהר יותר יוגדר כבעל הספק גדול יותר.
- יחידת הכוח החשמלי היא הוואט. זה מחושב כדלקמן:
- הספק = זרם ∗ מתח {\ displaystyle {\ text {כוח}} = {\ text {זרם}} * {\ טקסט {מתח}}}
- P = IE {\ displaystyle P = IE}
אם אתה יודע את ההקשר ואתה יודע עם אילו מדידות עליך להתחיל, אתה יכול לבחור את הנוסחה המתאימה ולחשב את תפוקת החשמל. - 4חשב את כוחו של מעגל. נניח שלמעגל חשמלי נתון יש זרם של 6 אמפר וטעינה של 18 וולט. כדי לחשב את הכוח במעגל, עליך להכפיל כדלקמן:
- הספק = זרם ∗ מתח {\ displaystyle {\ text {כוח}} = {\ text {זרם}} * {\ טקסט {מתח}}}
- כוח = 6 ∗ 18 = 108 וואט {\ displaystyle {\ text {כוח}} = 6 * 18 = 108 וואט}
- חשוב בחישובי עבודה וכוח שתכתוב את יחידות המדידות שלך לאורך כל החישובים שלך. אם אתה מגלה שאתה בסופו של דבר עם יחידות רגל לקילו, למשל, עליך לזהות שחילקת כאשר היית צריך להכפיל, מכיוון שהיחידה הנכונה היא קילוגרמים.
שאלות ותשובות
- האם לזרועות או לרגליים יש תפוקת כוח רבה יותר ומדוע?רגליים עובדות קשה יותר. הגודל שלהם אומר לך זאת. הם נושאים את משקל גופך בכל פעם שאתה עומד והולך.
