De watt's wet is van toepassing op elektrische circuits en stelt dat elektrische stroom P. geleverd door een circuitelement, is recht evenredig met het product tussen de voedingsspanning V. circuit en huidige intensiteit ik dat er doorheen circuleert.
Elektrisch vermogen is een heel belangrijk concept, omdat het aangeeft hoe snel een element elektrische energie kan omzetten in een andere vorm van energie. Wiskundig gezien wordt de gegeven definitie van de wet van Watt als volgt uitgedrukt:
P = V.I
In het International System of Units (SI) wordt de eenheid van macht genoemd watt en W wordt afgekort ter ere van James Watt (1736-1819), Schotse ingenieur pionier van de industriële revolutie. Omdat vermogen energie per tijdseenheid is, is 1 W gelijk aan 1 joule / seconde.
We zijn allemaal op de een of andere manier bekend met het concept van elektrische energie. Bij gewone huishoudelijke elektrische apparaten wordt bijvoorbeeld altijd het vermogen gespecificeerd, inclusief gloeilampen, elektrische branders of koelkasten..
Artikel index
De wet van Watt is van toepassing op circuitelementen met verschillend gedrag. Het kan een batterij, een weerstand of iets anders zijn. Er wordt een potentieel verschil vastgesteld tussen de uitersten van het element V.B - V.NAAR = VAB en de stroom vloeit in de richting van A naar B, zoals aangegeven in de volgende afbeelding:
In zeer korte tijd dt, een bepaald bedrag doorgeven dq, zodat het werk dat eraan wordt gedaan wordt gegeven door:
dW = V.dq
Waar dq is gerelateerd aan stroom als:
dq = I.dt
Dan:
dW = V. I.dt
dW / dt = V.I
En aangezien vermogen werk is per tijdseenheid:
P = V.I
-Als VAB > 0, de ladingen die door het element gaan, krijgen potentiële energie. Het element levert energie uit een of andere bron. Kan een batterij zijn.
-Als VAB < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.
Merk op dat het vermogen dat door een bron wordt geleverd, niet alleen afhankelijk is van de spanning, maar ook van de stroom.. Dit is belangrijk om uit te leggen waarom auto-accu's zo groot zijn, aangezien ze amper 12 V leveren.
Wat er gebeurt, is dat de startmotor een korte tijd een hoge stroom nodig heeft om het nodige vermogen te leveren om de auto te starten.
Als het circuitelement een weerstand is, kunnen de wet van Watt en de wet van Ohm worden gecombineerd. De laatste stelt dat:
V = I. R
Wat door vervanging in de wet van Watt leidt tot:
P = V. ik = (I.R). Ik = iktwee.R
Een versie afhankelijk van spanning en weerstand is ook verkrijgbaar:
P = V. (V / R) = Vtwee / R
De mogelijke combinaties tussen de vier grootheden: vermogen P, stroom I, spanning V en weerstand R verschijnen op de grafiek in figuur 5. Volgens de gegevens die door een probleem worden geboden, worden de meest geschikte formules gekozen.
Stel dat u bij een bepaalde opgave wordt gevraagd om de weerstand R te vinden, die zich linksonder op de kaart bevindt.
Afhankelijk van de grootheden waarvan de waarde bekend is, wordt een van de drie gerelateerde vergelijkingen (in groene kleur) gekozen. Stel dat ze elkaar kennen V. en ik, dan:
R = V / I
Als ze elkaar in plaats daarvan kennen P. en ik, en de weerstand wordt gevraagd, het wordt gebruikt:
R = P / Itwee
Eindelijk als ze elkaar ontmoeten P. Y V., weerstand wordt verkregen door:
R = Ptwee / V
De wet van Watt kan in elektrische circuits worden toegepast om het elektrische vermogen te vinden dat door het element wordt geleverd of verbruikt. Gloeilampen zijn goede voorbeelden van het toepassen van de wet van Watt.
Een speciale lamp om meerdere lampen in één te krijgen, heeft twee wolfraamgloeidraden, waarvan de weerstand R isNAAR = 48 ohm en RB = 144 ohm. Ze zijn verbonden met drie punten, aangeduid als 1, 2 en 3, zoals te zien is in de figuur.
Het apparaat wordt bestuurd door schakelaars om de paren terminals te selecteren en het ook aan te sluiten op het 120 V-netwerk. Vind alle mogelijke vermogens die kunnen worden verkregen.
- Als de klemmen 1 en 2 zijn aangesloten, is alleen weerstand RNAAR blijft geactiveerd. Omdat we de spanning hebben, die 120 V is en de weerstandswaarde, worden deze waarden direct in de vergelijking vervangen:
P = Vtwee/ R = (120 V)twee/ 48 ohm = 300 W.
- Door klemmen 2 en 3 aan te sluiten, wordt weerstand R geactiveerdB, wiens kracht is:
P = Vtwee/ R = (120 V)twee/ 144 ohm = 100 W.
- Met de aansluitingen 1 en 3 kunnen de weerstanden in serie worden geschakeld. De equivalente weerstand is:
Req = RNAAR + RB = 48 ohm + 144 ohm = 192 ohm
Daarom:
P = Vtwee/ R = (120 V)twee / 192 ohm = 75 W.
- Ten slotte is de resterende mogelijkheid om de weerstanden parallel te schakelen, zoals weergegeven in diagram d). De equivalente weerstand in dit geval is:
1 / R.eq = (1 / RNAAR) + (1 / RB) = (1/48 ohm) + (1/144 ohm) = 1/36 ohm.
Daarom is de equivalente weerstand Req = 36 ohm. Met deze waarde is het vermogen:
P = Vtwee / R = (120 V)twee / 36 ohm = 400 W.
Naast de watt is een andere veelgebruikte eenheid voor vermogen de kilowatt (of kilowatt), afgekort als kW. 1 kW is gelijk aan 1000 watt.
Bedrijven die elektriciteit aan huizen leveren, rekenen op energieverbruik, niet op stroom. De eenheid die ze gebruiken is het kilowattuur (kW-h), dat ondanks de naam watt een eenheid is voor energie.
1 kilowattuur of kW-h is de energie geleverd in 1 uur door een vermogen van 1000 watt, wat in joules gelijk zou zijn aan:
1 kW-uur = 1000 W x 3600 s = 3,6 x 10 6 J
a) Stel dat een huishouden in een bepaalde maand 750 kWh verbruikt. Wat wordt het bedrag van de elektriciteitsrekening voor die maand? Het volgende verbruiksplan wordt gevolgd:
- Basistarief: $ 14,00.
- Prijs: 16 cent / kWh tot 100 kWh per maand.
- De volgende 200 kWh per maand zijn 10 cent / kWh waard.
- En boven de 300 kWh per maand wordt 6 cent / kWh in rekening gebracht.
b) Bereken de gemiddelde kosten van elektrische energie.
- De opdrachtgever verbruikt 750 kW-h per maand en overschrijdt daarmee de in elke fase aangegeven kosten. Voor de eerste 100 kWh is de geldwaarde: 100 kWh x 16 cent / kWh = 1600 cent = $ 16,00
- De volgende 200 kWh kosten: 200 kWh x 10 cent / kWh = 2000 cent = $ 20,00.
- Boven deze 300 kW-h verbruikt de klant nog eens 450 kW-h, voor een totaal van 750 kW-h. De kosten zijn in dit geval: 450 kWh x 6 cent / kWh = 2700 cent = $ 27,00.
- Ten slotte worden alle verkregen bedragen plus het basistarief opgeteld om de prijs van de bon voor die maand te verkrijgen:
Te betalen prijs = $ 14,00 + $ 16,00 + $ 20,00 + $ 27,00 = $ 77.
De gemiddelde kostprijs is: $ 77/750 kWh = $ 0,103 / kW-h = 10,3 cent / kWh.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.