Watt er en fysisk størrelse som alle må forholde seg til hver dag uten å vite det. Hva måler det, når oppsto det og med hvilken formel kan det bli funnet? La oss finne svar på alle disse spørsmålene.
Hva er watt
Først av alt er det verdt å vite definisjonen av dette begrepet. Så, watt er en enhet som brukes i det internasjonale SI-systemet.
Det kan være av tre typer:
- Mekanisk.
- Elektrisk.
- Termisk.
Utseendehistorie
Watt ble først brukt som en størrelse for å måle kraft i Storbritannia i 1882. Før det var hestekrefter i bruk, og deres forståelse var forskjellig i de enkelte land.
Oppfinneren av denne måleenheten (watt) var "faren" til den industrielle revolusjonen - James Watt (noen ganger stavet Watt). Den ble forresten oppkalt etter ham. Av denne grunn er både joule (oppkalt etter den britiske vitenskapsmannen James Prescott Joule) og watt alltid forkortet med stor bokstav - W (på engelsk W).
Siden 1960 har watt vært en kraftenhet brukt over hele verden. Det var tross alt da han ble gjenkjent
Kraftformel
Etter å ha forstått definisjonen og historien til utseendet til watten, er det verdt å finne ut formelen. Det ser slik ut: N = A/t. Og dette står for arbeid delt på tid.
Noen ganger, for å finne ut antall watt, brukes en litt annen effektformel: N = F x V. V i dette eksempletønsket mengde beregnes ikke ved hjelp av arbeid og tid, men ved bruk av kraft- og hastighetsdata.
Faktisk er den andre formelen en slags tilpasning av den klassiske. Det er ganske enkelt tatt i betraktning at arbeid er lik den deriverte av kraft etter avstand (A = F x S), og hastighet er kvotienten av avstand delt på tid (V = S/t). Hvis vi legger alle disse dataene: får vi følgende eksempel: N = F x S/t = F x V.
Watt, volt og ampere
I tillegg til formelen som ble diskutert i forrige avsnitt for å søke etter den fysiske mengden som studeres, er det en annen. Den viser forholdet mellom effekt (watt) og strøm (ampere).
Men før du leser det, er det verdt å lære litt mer om disse måleenhetene.
Volt (V, på engelsk V) er en måleenhet for elektrisk spenning. I formler er det betegnet med den latinske bokstaven U.
Ampere (A, også A på engelsk) - en mengde som karakteriserer kraft elektrisk strøm, betegnet med bokstaven I.
Formel for forholdet mellom effekt, spenning og strøm
Etter å kort ha undersøkt egenskapene til alle disse mengdene, får vi denne formelen.
Det ser slik ut: P = U x I. I den er P effekt (watt), U er spenning (volt), I er strøm (ampere).
Om nødvendig kan denne formelen simuleres hvis strømmen allerede er kjent, men du må finne strømmen (I = P / U) eller spenningen (U = P / I).
På moderne utvikling teknologier, for å finne ut hvor mange watt som er inneholdt i et visst antall ampere, kan du ganske enkelt finne et spesialisert effektberegningsprogram på Internett og legge inn tilgjengelige data i det. Dette er ikke vanskelig å gjøre; i enhver søkemotor må du se etter uttrykket "kalkulator for konvertering av watt til ampere", og systemet vil gi adressene til de nødvendige nettstedene.
Underenhet W
I tillegg praktisk anvendelse, brukes de aktuelle enhetene ofte til å utføre en rekke teoretiske beregninger. Men hvis effekten er ekstremt lav, er det ganske upraktisk å skrive watt med desimaler med mange nuller. For å lette denne oppgaven introduserte forskere sub-multiple W-enheter. De skrives vanligvis som grader med minus.
Til dags dato er et titalls av dem identifisert, men i praksis blir mange av dem ikke brukt.
For eksempel anbefales ikke de to første submultiplene av en watt: dW (deciwatt, lik 10 -1 W) og cW (centiwatt, lik 10 -2 W) for bruk. Men milliwatt (mW, lik 10 -3), mikrowatt (μW, lik 10 -6) og nanowatt (nW, lik 10 -9 W) er noen av de mest brukte. Og ikke bare i beregninger, men også i produksjon av ulike måleinstrumenter.
For eksempel, i medisinsk utstyr som elektrokardiografer og elektroencefalografer, er måleenhetene mikrowatt (µW).
I tillegg til de som er oppført ovenfor, er det fem flere sub-flere enheter: picowatt (10 -12), femtowatt (10 -15), attowatt (10 -18), zeptowatt (10 -21) og ioctowatt (10 -24) . Imidlertid brukes alle i sjeldne tilfeller, og da bare i teoretiske beregninger.
Flere enheter av W
Selve enheten er relativt liten. For eksempel å vaske ett kilo tøy på en time i automat vaskemaskin klasse A++, trenger du strøm. Men hvis du tenker på at det i snitt vaskes ca 3,5 kilo klær samtidig, betyr det at det forbrukes 525 W. Og dette er bare én vask, men hvor mange av dem skjer i løpet av en måned eller et år? Ganske mye, samt antall forbrukte watt. For å gjøre dem lettere å skrive, tildeles ti multipler av enheter basert på W, skrevet som potenser.
Som i tilfellet med brøkverdier, brukes vanligvis ikke de to første av dem (dekawatt - 10 1 og hektowatt - 10 2), så de eksisterer bare "de jure".
Det er verdt å merke seg at når du skriver forkortelser av flere enheter, er de første bokstavene ofte store. Dette gjøres for ikke å forveksle megawatt (MW - 10 6) med mikrowatt (mW) og andre lignende mengder.
Den mest brukte er den velkjente kilowatten (kW). Det er lik tusen watt (10 3). Den nest mest populære er den nevnte megawatten. Denne enheten brukes oftest i den elektriske kraftindustrien. Mindre vanlig bruker den verdier som gigawatt (GW - 10 9) og terawatt (TW - 10 12). For eksempel, på ett år i gjennomsnitt bruker menneskeheten omtrent 1,9 TW strøm.
De resterende fire mengdene - petawatt (PW - 10 15), exawatt (EVt - 10 18), zettawatt (ZW - 10 21) og iotawatt (IW 10 24) - brukes svært sjelden, hovedsakelig i teoretiske beregninger. For eksempel, ifølge en av dem, er det antatt at full kraft Energien som sendes ut av solen er 382,8 IW.
Til tross for de mange multipler og sub-flere enheter av watt, er det ikke vanskelig å utføre matematiske operasjoner med dem. Den enkleste måten er å konvertere alt til watt og deretter utføre operasjoner med grader.
En annen enkel måte å finne ut watt (mengde ved bruk av store eller små mengder knyttet til dem) er å finne en online kalkulator på Internett. Forresten, med dens hjelp kan du til og med konvertere W til hestekrefter.
Watt og watt-timer
Etter å ha funnet ut hva en måleenhet en watt er (og også etter å ha lært dens multipler og sub-multippelverdier og formler for å finne den), er det verdt å ta seg tid til å vurdere et så nært konsept som watt-timer (Wh) . Selv om navnene Watt og Wh er veldig like, representerer de litt forskjellige konsepter.
Den andre enheten brukes til å måle energien som produseres over en viss tidsperiode (en time).
For å gjøre forskjellen tydeligere, er det verdt å vurdere driften av en vanlig vannkoker med en effekt på 2200 W. For å forberede kompotter til vinteren varmet husmoren nesten kontinuerlig opp vann med det i en time. I løpet av denne tiden brukte enheten 2200 Wh. Hvis en kvinne hadde tatt en svakere 1100 W vannkoker, ville den ha kokt samme mengde væske på to timer og fortsatt ha brukt de samme 2200 Wh.
All elektrisitet som leveres til forbrukerne måles ikke i watt, men i watt-timer (vanligvis i kilowatt-timer, også et forhold på en til tusen). For å bekrefte dette kan du ganske enkelt gå til en hvilken som helst husmåler. Uavhengig av land og produsent vil tallene (som viser mengden elektrisitet som brukes) være merket "kilowatt-time" (kWh). Det kan også være på engelsk: kilowatt-time (kW⋅h).
Dessuten måles kraften til ethvert kraftverk som syntetiserer det i vanlige watt (kilowatt og megawatt).
Watt, ifølge SI-systemet, er en måleenhet for kraft. I dag brukes den til å måle kraften til alle elektriske og andre enheter.
James Watt og hans universelle dampmaskin.
Hva er Watt
Denne verdien ble først foreslått for å måle kraft i 1882. Navnet på enheten ble gitt til ære for den berømte engelske (og hvis etter fødested, så skotske) oppfinneren James Watt. En av de mest kjente forskerne i verden, som skapte en universell dampmaskin ved å modifisere Newcomens maskin. Det som imidlertid ga ham den største berømmelse var måleenheten oppkalt etter ham. Før dette ble effekten beregnet i hestekrefter (hk), som for øvrig ble foreslått brukt av Watt selv. I vår tid har hp. brukes først og fremst til å måle kraft kun i biler, selv om det er sjeldne unntak.
I følge fysikkteorien er kraft hastigheten på energiforbruket, uttrykt i forholdet mellom energi og tid: 1 W = 1 J/1 s. En watt er lik forholdet mellom en joule (en arbeidsenhet) til ett sekund. I dag brukes måleenheten kilowatt (forkortet betegnelse kW) oftere for å indikere kraften til elektriske apparater. Det er lett å gjette hvor mange watt det er i en kilowatt - prefikset "kilo" i SI-systemet angir verdien oppnådd ved å multiplisere med tusen.
Nedenfor anbefaler vi å se en enkel og forståelig video om emnet for samtalen vår. Jeg tror alt vil bli klart hvis du oppfatter informasjon lettere ved å høre, og i alle fall kan en video være nyttig for å forsterke materialet.
Watt til kilowatt
Det vil si 1 kW = 1000 W (en kilowatt er lik tusen watt). Den omvendte oversettelsen er like enkel: du kan dele tallet med tusen eller flytte desimaltegnet tre sifre til venstre. For eksempel:
- makt vaskemaskin 2100 W = 2,1 kW;
- kjøkken blender effekt 1,1 kW = 1100 W;
- elektrisk motoreffekt 0,55 kW = 550 W, etc.
Kilojoule til kilowatt og kilowatt-timer
Noen ganger er leserne våre interessert i hvordan man konverterer kilojoule til kilowatt. For å svare på dette spørsmålet, la oss gå tilbake til det grunnleggende forholdet mellom watt og joule: 1 W = 1 J/1 s. Det er lett å gjette at:
1 kilojoule = 0,0002777777777778 kilowatt-time (det er 60 minutter i en time og 60 sekunder i ett minutt, derfor er det 3600 sekunder i en time, og 1/3600 = 0,000277778).
1 W = 3600 joule per time
Watt til hestekrefter
1 hestekrefter = 736 watt, derfor 5 hestekrefter = 3,68 kW.
1 kilowatt = 1,3587 hestekrefter.
Watt til kalorier
1 joule = 0,239 kalorier, derfor 239 kcal = 0,00027777777777778 kilowatt-time.
For ikke å forveksle med kilowattime
Sannsynligvis har alle hørt minst en gang i livet om en slik enhet som en kilowatt-time (kWh). Denne enheten måler arbeidet som utføres av enheten per tidsenhet. For å forstå forskjellen fra en kilowatt, la oss ta eksemplet med en hjemme-TV med et strømforbruk på 250 W. Hvis du fester den til strøm måler og slå den på, så nøyaktig en time senere vil måleren vise at TV-en har forbrukt 0,25 kW strøm. Det vil si at TV-forbruket er 0,25 kWh. En enhet med en slik forbruksverdi, som står på i 4 timer, vil "brenne", henholdsvis 1 kW energi. Det daglige forbruket til en bestemt enhet avhenger av funksjonene til dens design, og noen ganger kan det vise seg at enhetene som virker minst "frysende" for oss faktisk utgjør en større andel av de totale strømkostnadene. Så for eksempel har en vanlig TV 4 ganger lavere forbruk sammenlignet med en 100 W glødelampe. I sin tur, Vannkoker«brenner» tre ganger mer lys enn en slik lyspære. Det gjennomsnittlige daglige energiforbruket til en personlig datamaskin er ca. 14 kW, og det for et kjøleskap er opptil 1,5 kW.
Den internasjonale betegnelsen for watt er W, og på russisk er det "W". Nå er denne energimålingsparameteren mye brukt i forskjellige mekanismer - fra husholdningsapparater til komplekse tekniske design.
Historie
Måleenheten watt ble oppkalt etter den skotske ingeniøren som skapte en dampmaskin, modellen som han modifiserte fra Newcomens oppfinnelse.
Dermed ble den vedtatt på den andre kongressen til den vitenskapelige foreningen i Storbritannia i 1882. Inntil da brukte de fleste energiberegninger hestekrefter, hvorav én metrisk enhet tilsvarer omtrent 735 watt.
Watt som en størrelse i fysikk
For bedre å forstå hva som måles i watt, må du friske opp fysikktimene på skolen og huske definisjonen av energi. En fysisk størrelse som bruker den internasjonale SI-enheten joule (J) og kalles energi. Det brukes som et generelt mål på effektiviteten til ulike termiske prosesser eller interaksjoner mellom objekter og andre fenomener som oppstår med materie - i vitenskap, natur, teknologi, etc.
Det er det som måles i watt – effekt, som avgjør hvor mye ulike gjenstander forbruke eller frigjøre energi. Hastigheten på dens overføring gjennom objekter og transformasjon av en form til en annen beregnes også. Med andre ord, kraft, definert i watt, er lik 1 energienhet delt på 1 tidsenhet - et sekund:
- 1W=1J/1sek
Volt og watt
Hva er forskjellen mellom en volt og en watt? Spenning beregnes i volt. La oss si at spenningen til strømkilden - batteri, akkumulator eller nettverk - må være lik eller avvike litt (i%) fra spenningen som er installert på enheten - en lampe eller komplekst elektronisk utstyr.
Hva måles i watt? Svaret her er allerede klart - dette er strøm, som kan beregnes som energiforbruk, for eksempel når du velger en vannkoker - den vil varmes opp raskere, men vil forbruke mer strøm. Eller gitt utgangseffekten til for eksempel en høyttaler eller forsterker, jo høyere effekt, jo bredere rekkevidde og høyere lyd. Watt er også angitt i motorer intern forbrenning- biler, motorsykler, trimmere og andre mekanismer. Men "hestekrefter"-målingen brukes ofte for slike motorer i andre land.
Strøm til elektriske apparater
Makt husholdningsapparater målt i watt, som vanligvis angis av produsenten. Noen enheter, for eksempel lamper, kan sette strømgrenser slik at de ikke svikter hvis patronen blir veldig varm. Noe som vil begrense bruksperioden. Vanligvis oppstår slike problemer med glødelamper. I Europa, for eksempel, var bruken av disse lampene begrenset på grunn av deres høye effekt.
LED-lamper bruker mye mindre strøm, mens lysstyrken til en slik lampe ikke er dårligere enn glødelamper. For eksempel, med en gjennomsnittlig lysstyrke på 800 lumen, vil energiforbruket til en glødelampe, målt i watt, være 60, og en LED-lampe vil være fra 10 til 15 watt, som er 4-6 ganger mindre. Makt fluoriserende lampe- 13-15 watt. Så selv om kostnadene er høyere, blir LED- eller fluorescerende belysning mer vanlig fordi den varer lenger og er energieffektiv.
Kraften til enheten bestemmer hvor mye arbeid den vil produsere og hvor lenge, men den bestemmer også hvor mye energi som skal forbrukes. På de fleste husholdninger elektriske apparater Kraft står for eksempel på tekanner. Kraft er også en av egenskapene til en bil. Men de måles ofte i forskjellige enheter, og derfor må ingeniører bytte mellom effektmåleenheter når de gjør beregninger.
Systemenheter
La oss gi en definisjon: i fysikk forstås kraft som en mengde som karakteriserer ytelsen (hastigheten for energioverføring eller konvertering) til mekanismer og enheter. Det henger sammen med et annet konsept - arbeid.
I mekanikk finner man kraft ved å bruke formelen:
$P = \frac (dA)(dt) = F \cdot v \cdot cos \alpha$, hvorfra det følger at kraft forstås som arbeid, målt i Joule, delt på tiden for utførelse i sekunder.
Ris. 1. Arbeid med flytting av last.
$P = \frac (dW)(dt)$, dvs. som hastigheten for endring av energien til systemet.
I elektrodynamikk har kraft sin egen formel:
Så kraftenheten er Joule delt på sekund (Volt ganger Amps), eller Watt. Etternavnet ble gitt til ære for ingeniøren James Watt, som skapte dampmaskinen. Watt er SI-enheten for kraft.
I industrien og på enheter brukes ofte større enheter - kilowatt, megawatt osv. De oppnås ved å legge til standard desimalprefikser. Følgelig er 1 kW = 1000 W, 1 MW = 1 000 000 W.
Ris. 2. Slå på et elektrisk apparat.
I CGS-systemet (centimeter, gram, sekund), som har blitt utbredt innen elektrodynamikk, måles kraft vanligvis i ergs per sekund. $ 1 \: erg = 10^(-7) \: J $, deretter $ 1 \: Watt = 10^7 \: \frac (erg)(s) $
I MKGSS-systemet (meter, kilogram-force, second) måles kraft i kilogram-kraft multiplisert med meter og delt på s. $1 \: kgf = 10 \: N$, og deretter $1 \: Watt = 0,1 \: \frac (kgf \cdot m)(s)$
Ikke-systemenheter
James Watt selv, hvis navn nå betegner kraftenheter, målte denne parameteren i hestekrefter. Dette skjedde historisk: James sammenlignet hvor mange hester det ville ta for å gjøre det samme arbeidet som dampmaskinen hans gjorde. 1 hk lik kraften som må brukes for å løfte en kropp som veier 75 kg med en hastighet på 1 m/s.
Nå forstås måleenheten som Watt brukte som mekaniske hestekrefter - 1 hk. = 745,7 W. Men det finnes andre typer hk. For eksempel, i Russland bruker de ofte metrisk - en slik hk. lik 735,5 W. Noen ganger brukes elektrisk (746 W), kjele (9809,5 W) og hydraulisk (745,7 W). De er alle omtrent like, men avhengig av området er det mer praktisk å bruke en eller annen hestekrefter.
I termofysikk og termodynamikk har andre ikke-systemiske enheter blitt utbredt – kalorier per sekund (cal/s). I den internasjonale standarden er 1 kalori 4.187 J. Kalorier var spesielt forbrenningsvarmen av drivstoff, arbeidet som kreves for å varme opp vann og energien som ble hentet fra mat. Av forholdet ovenfor følger det at 1 Watt er 0,24 kalorier. Totale vurderinger mottatt: 137.
Når du velger en hårføner, blender eller støvsuger i en butikk, vil du legge merke til at det på frontpanelet alltid er tall med den latinske bokstaven W. Dessuten, ifølge selgere, jo høyere verdi, jo bedre og raskere dette elektriske apparatet vil utføre sine direkte funksjoner. Er dette utsagnet sant? Kanskje dette er nok et reklamestunt? Hvordan står W for, og hva er denne verdien? La oss finne ut svarene på alle disse spørsmålene.
Definisjon
Bokstaven ovenfor er en latinsk forkortelse for mengden som er kjent for alle fra fysikktimer - watt. I følge de internasjonale SI-standardene er Watt (W) en måleenhet for effekt.
Hvis vi kommer tilbake til problemet med egenskapene til elektriske husholdningsapparater, jo høyere antall watt i noen av dem, desto kraftigere er det.
For eksempel, på displayet er det to blendere med samme pris: en av dem er fra et populært selskap med 250 W (W), den andre er fra en mindre kjent produsent, men med en effekt på 350 W (W) ).
Disse tallene betyr at den andre vil hakke eller slå mat raskere enn den første over samme tidsperiode. Derfor, hvis kjøperen først og fremst er interessert i prosessens hastighet, er det verdt å velge det andre alternativet. Hvis hastighet ikke spiller en nøkkelrolle, kan du kjøpe den første, siden den er mer pålitelig og muligens holdbar.
Hvem kom på ideen om å bruke watt?
Merkelig nok høres det ut i dag, men før introduksjonen av watt var måleenheten for kraft nesten over hele verden hestekrefter (hk, på engelsk - hb), sjeldnere ble fot-pund-kraft per sekund brukt.
Watts ble oppkalt etter mannen som oppfant og introduserte denne enheten - den skotske ingeniøren og oppfinneren James Watt. På grunn av dette er dette begrepet forkortet med stor bokstav W (W). Den samme regelen gjelder for enhver SI-enhet oppkalt etter en vitenskapsmann.
Navnet, i likhet med selve måleenheten, ble først offisielt vurdert i 1882 i Storbritannia. Etter dette tok det watt litt mindre enn hundre år å bli akseptert over hele verden og bli en av enhetene Internasjonalt system SI (dette skjedde i 1960).
Formler for å finne kraft
Fra fysikktimer husker mange forskjellige problemer der det var nødvendig å beregne strømstyrken. Både da og i dag brukes formelen for å finne watt: N = A/t.
Det ble dechiffrert som følger: A er mengden arbeid delt på tiden (t) det ble fullført. Og hvis vi også husker at arbeid måles i Joule, og tid i sekunder, viser det seg at 1 W er 1 J/1 s.
Den vurderte formelen kan endres litt. For dette er det verdt å huske den enkleste ordningen for å finne arbeid: A = F x S. I følge den viser det seg at arbeid (A) er lik den deriverte av kraften som utfører det (F) av banen som gjenstanden beveger seg under påvirkning av en gitt kraft (S). Nå, for å finne effekten (watt), kombinerer vi den første formelen med den andre. Det viser seg: N = F x S /t.
Underenhet watt
Etter å ha behandlet spørsmålet "Watt (W) - hva er det?", er det verdt å finne ut hvilke sub-flere enheter som kan dannes basert på tilgjengelige data.
Når man lager måleinstrumenter til medisinske formål, samt viktig laboratorieforskning, er det nødvendig at de har en utrolig nøyaktighet og følsomhet. Tross alt, ikke bare resultatet, men noen ganger avhenger en persons liv av det. Slike "sensitive" enheter trenger som regel lite strøm - titalls ganger mindre enn en watt. For ikke å lide med grader og nuller, brukes underenhetswatt for å bestemme det: dW (deciwatt - 10 -1), sW (centiwatt - 10 -2), mW (milliwatt - 10 -3), µW (mikrowatt - 10 -6 ), nW (nanowatt -10 -9) og flere mindre, opptil 10 -24 - iW (ioktowatt).
En vanlig person møter ikke de fleste av de ovennevnte submultiple enhetene i hverdagen. Som regel er det bare forskere som jobber med dem. Disse verdiene vises også i forskjellige teoretiske beregninger.
Watt, kilowatt og megawatt
Etter å ha behandlet submultipler, er det verdt å vurdere flere enheter med watt. Dette er nøyaktig hva hver person møter ganske ofte når du varmer vann i en vannkoker, lader mobiltelefon eller utføre andre daglige «ritualer».
Totalt har forskere i dag identifisert rundt et dusin slike enheter, men bare to av dem er viden kjent - kilowatt (kW - kW) og megawatt (MW, MW - i i dette tilfellet Den store bokstaven "m" brukes for ikke å forveksle denne enheten med milliwatt (mW).
En kilowatt er lik tusen watt (10 3 W), og en megawatt er lik en million watt (10 6 W).
Som i tilfellet med brøkenheter, er det blant multipler spesielle som bare brukes i smalprofilbedrifter. Dermed bruker kraftverk noen ganger GW (gigawatt - 10 9) og TW (terawatt - 10 12).
I tillegg til de som er nevnt ovenfor, skilles det ut petawatt (PW - 10 15), exawatt (EW - 10 18), zettawatt (ZW - 10 21) og iotawatt (IW - 10 24). Som spesielt små submultipler, brukes store multipler hovedsakelig i teoretiske beregninger.
Watt og watt-time: hva er forskjellen?
Hvis strøm på elektriske apparater er indikert med bokstaven W (W), kan du se en litt annen forkortelse når du ser på en vanlig husholdningsmåler: kW⋅h (kWh). Det står for "kilowatt-time".
I tillegg til dem skilles det også ut watt-timer (Wh - W⋅h). Det er verdt å merke seg at i henhold til internasjonale og nasjonale standarder er slike enheter i forkortet form alltid skrevet bare med en prikk, og i fullversjonen - med en bindestrek.
Watttimer og kilowattimer er forskjellige enheter fra W og kW. Forskjellen er at med deres hjelp er det ikke kraften til overført elektrisitet som måles, men elektrisiteten i seg selv. Det vil si at kilowattimer viser nøyaktig hvor mye av det som ble produsert (overført eller brukt) per tidsenhet (i dette tilfellet en time).
