Для описания свойств потребителей электроэнергии используется параметр, называемый номинальной мощностью. Его значение обычно указывается в техническом паспорте или наносится маркировкой на само изделие.
Если мощность одних электротехнических приборов и девайсов обозначается в «ваттах», то для обозначения технических параметров более мощных электроприемников используется величина «киловатт».
При расчете суммарной потребляемой мощности сети, установке коммутационно-защитной аппаратуры, выборе сечения проводов многие сталкиваются с необходимостью оперировать одной определенной единицей измерения.
Общепринятой единицей при измерении мощности считается ватт (Вт). Этот параметр обычно описывает скорость преобразования или потребления энергии. По определению мощность - это отношение работы (затраченной энергии) к времени, в течение которого она выполняется. В свою очередь, единицей измерения энергии в международной системе измерения единиц (СИ) всегда являлся Джоуль.
Значение «1 ватт», о котором идет речь, соответствует работе в один Джоуль, произведенной за 1 секунду (Дж/с). Скажем, в электротехнике существуют специальные приборы ваттметры, которыми измеряют мощность электрического тока или электромагнитного сигнала.
Свое название единица получила по фамилии шотландско-ирландского изобретателя Джеймса Уатта (Ватта). Этот создатель первой паровой машины впервые применил её в описании возможностей силовой машины. В обращение ватт был принят в 1882 году и в основном заменил традиционные расчетные единицы, существовавшие до этого: фут∙фунт-силу в минуту и тягловую лошадиную силу. Первая единица мощности соответствовала 2260 ваттам. Что касается второй, она применяется и в настоящее время: «метрическая лошадиная сила» равна примерно 735 Вт.
Как единица, получившая свое название по имени ученого, она подчиняется правилам написания, изначально принятым в системе СИ. Наименование ватт пишется со строчной, а обозначение Вт (W), в том числе в обозначении внесистемных единиц, – с заглавной буквы.
Применение ватта не ограничивается областью электротехники, им измеряется крутящий момент силовых установок, поток тепловой и акустической энергии, интенсивность ионизирующих излучений.
Один ватт – много это или мало? Мощность 1 Вт обычно имеют передатчики мобильных телефонов. Лампы накаливания, используемые в бытовых светильниках, потребляют мощность 25, 40, 60, 100 Вт, телевизор и холодильник 50–55, микроволновка и пылесос 1000, а стиральная машина 2500 Вт.
Часто на практике требуется преобразовать ватты в киловатты или, наоборот, значения киловатт перевести в ватты.
Переводим ватт в киловатт
Чтобы не писать множества нулей или не применять множитель 10³, в обозначении мощности используют единицу измерения с приставкой «кило». Киловатт – это десятичная кратная единица, равная 1000 Вт. Само это словосочетание означает, что цифровое значение мощности в ваттах уменьшено на одну тысячу раз. Как перевести ватты в киловатты? Технически осуществить конвертацию можно, сместив запятую на три позиции вправо.
Следующая таблица содержит примеры количества ватт в киловатте.
Отличие киловатт от киловатт∙час
В электротехнике встречается величина, называемая киловатт∙час, измерение которой осуществляют электросчетчики. Многие подменяют понятия, не видя разницы между определением «киловатт» и «киловатт∙час», считая величины одним параметром.
Несмотря на схожесть названий, это абсолютно разные величины. Киловатт∙час используется для измерения количества электрической энергии, произведенной или потребленной в единицу времени. В частности, расход электроприемника 1 кВт∙час обозначает энергию, расходуемую потребителем мощностью 1 кВт в течение 1 часа. В отличие от него, киловатт является единицей мощности, обозначающей интенсивность генерирования или потребления электроэнергии.
Пример: встраиваемый LED-светильник оснащен светодиодной лампой мощностью 35 Вт. За 1 час работы он потребляет 35 Вт∙час электроэнергии, за 2 часа, соответственно, 2х35=70 Вт∙ч. При непрерывной работе в течении 5 суток/120 часов потребление электроэнергии светильником составит 35х120=4200 Вт∙час или 4,2 кВт∙час.
Соотношение с основными и кратными единицами мощности
Ватт относится к производной единице измерения мощности, поэтому на практике иногда требуется определить значение параметра по отношению к основным единицам международной системы СИ. В технических расчетах используются следующие соответствия основным величинам:
- Вт = кгм²/с³;
- Вт = Hм/с;
- Вт = В·А.
Параметр имеет универсальное применение и в равной степени используется в технических разработках самых различных сфер деятельности.
В теплотехнике используется, не входящая в международную систему СИ, единица измерения тепловой мощности 1 кал/час. Наша рассматриваемая величина связана с ней соотношением: 1 Вт = 859,85 кал/час.
Часто для удобства оперирования большими величинами мощности энергоустановок и силовых агрегатов слово ватт может использоваться с приставками «мега» или «гига»:
- мегаватт обозначается МВт/MW и соответствует 10 6 Вт;
- гигаватт (сокращенно ГВт/GW) равняется 10 9 Вт.
Наоборот, в слаботочных информационных сетях, электронных гаджетах и современной радиоэлектронной аппаратуре мощность измеряется в дольях ватта:
- милливатт (мВт, mW) составляет 10 -3 Вт;
- микроватт (мкВт, µW) равняется 10 -6 Вт.
Воспользовавшись этими соотношениями, можно всегда перевести большинство параметров в требуемые единицы мощности.
- 1 Общие сведения
- 2 История
- 3 Единицы системы СИ
- 3.1 Основные единицы
- 3.2 Производные единицы
- 4 Единицы, не входящие в СИ
- Приставки
Общие сведения
Система СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.
Система СИ определяет семь основных и производные единицы измерения, а также набор . Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц измерения и правила записи производных единиц.
В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование СИ. В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По этим правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные либо русские обозначения (но не те и другие одновременно).
Основные единицы : килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. ни одна из основных единиц не может быть получена из других.
Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в Системе СИ присвоены собственные названия.
Приставки можно использовать перед названиями единиц измерения; они означают, что единицу измерения нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Например приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.
История
Система СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы измерения выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы измерения в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы измерения, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.
В 1799 г. были утверждены два эталона - для единицы измерения длины (метр) и для единицы измерения веса (килограмм).
В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах измерения - сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.
В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования.
В последующем были введены базовые единицы для измерения физических величин в области электричества и оптики.
В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».
В 1971 г. IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу измерения количества вещества (моль).
В настоящее время СИ принята в качестве законной системы единиц измерения большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ).
Единицы системы СИ
После обозначений единиц Системы СИ и их производных точка не ставится, в отличие от обычных сокращений.
Основные единицы
| Величина | Единица измерения | Обозначение | ||
|---|---|---|---|---|
| русское название | международное название | русское | международное | |
| Длина | метр | metre (meter) | м | m |
| Масса | килограмм | kilogram | кг | kg |
| Время | секунда | second | с | s |
| Сила электрического тока | ампер | ampere | А | A |
| Термодинамическая температура | кельвин | kelvin | К | K |
| Сила света | кандела | candela | кд | cd |
| Количество вещества | моль | mole | моль | mol |
Производные единицы
Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций умножения и деления. Некоторым из производных единиц, для удобства, присвоены собственные названия, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.
Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость - это расстояние, которое тело проходит в единицу времени. Соответственно, единица измерения скорости - м/с (метр в секунду).
Часто одна и та же единица измерения может быть записана по разному, с помощью разного набора основных и производных единиц (см., например, последнюю колонку в таблице ). Однако, на практике используются установленные (или просто общепринятые) выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл измеряемой величины. Например, для записи значения момента силы следует использовать Н×м, и не следует использовать м×Н или Дж.
| Величина | Единица измерения | Обозначение | Выражение | ||
|---|---|---|---|---|---|
| русское название | международное название | русское | международное | ||
| Плоский угол | радиан | radian | рад | rad | м×м -1 = 1 |
| Телесный угол | стерадиан | steradian | ср | sr | м 2 ×м -2 = 1 |
| Температура по шкале Цельсия | градус Цельсия | °C | degree Celsius | °C | K |
| Частота | герц | hertz | Гц | Hz | с -1 |
| Сила | ньютон | newton | Н | N | кг×м/c 2 |
| Энергия | джоуль | joule | Дж | J | Н×м = кг×м 2 /c 2 |
| Мощность | ватт | watt | Вт | W | Дж/с = кг×м 2 /c 3 |
| Давление | паскаль | pascal | Па | Pa | Н/м 2 = кг?м -1 ?с 2 |
| Световой поток | люмен | lumen | лм | lm | кд×ср |
| Освещённость | люкс | lux | лк | lx | лм/м 2 = кд×ср×м -2 |
| Электрический заряд | кулон | coulomb | Кл | C | А×с |
| Разница потенциалов | вольт | volt | В | V | Дж/Кл = кг×м 2 ×с -3 ×А -1 |
| Сопротивление | ом | ohm | Ом | Ω | В/А = кг×м 2 ×с -3 ×А -2 |
| Ёмкость | фарад | farad | Ф | F | Кл/В = кг -1 ×м -2 ×с 4 ×А 2 |
| Магнитный поток | вебер | weber | Вб | Wb | кг×м 2 ×с -2 ×А -1 |
| Магнитная индукция | тесла | tesla | Тл | T | Вб/м 2 = кг×с -2 ×А -1 |
| Индуктивность | генри | henry | Гн | H | кг×м 2 ×с -2 ×А -2 |
| Электрическая проводимость | сименс | siemens | См | S | Ом -1 = кг -1 ×м -2 ×с 3 А 2 |
| Радиоактивность | беккерель | becquerel | Бк | Bq | с -1 |
| Поглощённая доза ионизирующего излучения | грэй | gray | Гр | Gy | Дж/кг = м 2 /c 2 |
| Эффективная доза ионизирующего излучения | зиверт | sievert | Зв | Sv | Дж/кг = м 2 /c 2 |
| Активность катализатора | катал | katal | кат | kat | mol×s -1 |
Единицы, не входящие в Систему СИ
Некоторые единицы измерения, не входящие в Систему СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».
| Единица измерения | Международное название | Обозначение | Величина в единицах СИ | |
|---|---|---|---|---|
| русское | международное | |||
| минута | minute | мин | min | 60 с |
| час | hour | ч | h | 60 мин = 3600 с |
| сутки | day | сут | d | 24 ч = 86 400 с |
| градус | degree | ° | ° | (П/180) рад |
| угловая минута | minute | ′ | ′ | (1/60)° = (П/10 800) |
| угловая секунда | second | ″ | ″ | (1/60)′ = (П/648 000) |
| литр | litre (liter) | л | l, L | 1 дм 3 |
| тонна | tonne | т | t | 1000 кг |
| непер | neper | Нп | Np | |
| бел | bel | Б | B | |
| электронвольт | electronvolt | эВ | eV | 10 -19 Дж |
| атомная единица массы | unified atomic mass unit | а. е. м. | u | =1,49597870691 -27 кг |
| астрономическая единица | astronomical unit | а. е. | ua | 10 11 м |
| морская миля | nautical mile | миля | 1852 м (точно) | |
| узел | knot | уз | 1 морская миля в час = (1852/3600) м/с | |
| ар | are | а | a | 10 2 м 2 |
| гектар | hectare | га | ha | 10 4 м 2 |
| бар | bar | бар | bar | 10 5 Па |
| ангстрем | ångström | Å | Å | 10 -10 м |
| барн | barn | б | b | 10 -28 м 2 |
Ватт (обозначение: Вт , W ) — в системе СИ единица измерения мощности. Единица названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины.
Ватт как единица измерения мощности был впервые принят на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1889 году. До этого при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы, а также фут-фунты в минуту. На XIX Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 году ватт был включён в Систему Интернациональную.
Одной из основных характеристик всех электроприборов является потребляемая ими мощность, поэтому на любом электроприборе (или в инструкции к нему) можно найти информацию о количестве ватт, необходимых для его работы.
Что такое Ватт. Определение
1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль .
Таким образом, ватт является производной единицей измерения и связан с другими единицами СИ следующими соотношениями:
Вт = Дж / с = кг·м²/с³
Вт = H·м/с
Вт = В·А
Кроме механической (определение которой приведено выше), различают ещё тепловую и электрическую мощность:
1 ватт мощности теплового потока эквивалентен механической мощности в 1 ватт.
1 ватт активной электрической мощности также эквивалентен механической мощности в 1 ватт и определяется как мощность постоянного электрического тока силой 1 ампер, совершающего работу при напряжении 1 вольт.
Перевод в другие единицы измерения мощности
Ватт связан с другими единицами измерения мощности следующими соотношениями:
1 Вт = 107 эрг/с
1 Вт ≈ 0,102 кгс·м/с
1 Вт ≈ 1,36×10−3 л. с.
1 кал/ч = 1.163×10−3 Вт
Чем киловатт отличается от киловатт-часа?
Приставка «кило» перед любой величиной измерения (ватты, амперы, вольты, граммы и т.д.) означает «тысяча».
1 киловатт (кВт) = 1000 ватт (Вт).
Ватт — единица измерения мощности . Мощность - это скорость с которой расходуется энергия. Один ватт равен мощности, при которой работа (энергетические затраты) объемом один джоуль осуществляется за одну секунду.
Киловатт-час — единица измерения, используемая для измерения электроэнергии в быту. Означает количество энергии, которую устройство мощностью 1 киловатт производит/потребляет в течение одного часа.
Ватт/киловатт и киловатт-час — разные понятия.
В вашем браузере отключен Javascript.Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!
Для того чтобы характеризовать скорость с которой совершается работа ($A$) используют понятие мощности (P), которую определяют как:
выражение (1) - это мгновенная мощность.
Мгновенную мощность можно определить как:
где $\overline{F}$ - вектор силы, которая совершает работу; $\overline{v}$ - вектор скорости перемещения точки, к которой приложена сила $\overline{F}$.
Ватт - единица измерения мощности в системе СИ
Из определения мощности видно, что за единицу измерения мощности можно принять:
\[\left=\frac{Дж}{с}.\]
Однако у единицы мощности есть собственное название: ватт - единица измерения мощности. Обозначается ватт как Вт. Мощность равна 1 Вт, если за одну секунду совершается работа равная одному джоулю. Необходимо отметить, что ватт - единица измерения мощности в Международной системе единиц (СИ). Ватт не является основной единицей измерения в системе СИ. Свое название ватт получил в честь изобретателя Дж. Ватта.
Ватт как единицу измерения мощности стали применять после 1882 года. До этого момента мощность рассчитывали в лошадиных силах или в фут-фунтах в минуту. В системе СИ ватт - единица измерения мощности, начиная с 1960 г (с момента принятия самой системы).
Используя определение мгновенной мощности (2), легко получить комбинацию основных единиц измерения, из которых получается ватт.
\[\left=Н\cdot \frac{м}{с}=кг\cdot \frac{м}{с^2}\cdot \frac{м}{с}=кг\cdot \frac{м^2}{с^3}.\]
Определения (1) и (2) - это механические определения мощности. Выделим еще электрическую мгновенную мощность:
где $I$ - сила тока на некотором участке цепи; $U$ - напряжение на рассматриваемом участке. Ватт - единица измерения электрической мощности, при этом из определения (3), следует, что:
\[\left=А\cdot B,\]
где $\left=A$ (ампер); $\left=B$ (вольт).
Единицы измерения мощности в других системах единиц
В системе СГС (система основными единицами в которой служат: сантиметр, грамм и секунда) специального названия единица измерения мощности не имеет. В этой системе:
\[\left=\frac{эрг}{с},\]
где $эрг$ - единица измерения энергии (работы) в СГС.
Лошадиная сила (л.с.) - это внесистемная единица измерения мощности. В мире различают несколько разных единиц, называя их «лошадиная сила». В нашей стране имеется в виду «метрическая лошадиная сила», считают:
\ \
Эта единица практически выведена из использования в расчетах. Однако ее все еще используют, например, при вычислении налогов на транспортные средства.
Примеры задач с решением
Пример 1
Задание. Покажите, что единицей электрической мощности является ватт.
Решение. За основу решения задачи примем определение мгновенной электрической мощности:
Единица силы тока (ампер) является основной в Международной системе единиц:
\[\left=A\ (1.2).\]
Единица напряжения является вспомогательной, разберемся, как ее выразить через основные единицы измерения системы СИ. Используем определение напряжения ($U$) в виде:
где $A"$ - работа электрического поля по переносу пробного заряда из одной точки поля в другую; $q$ - величина заряда.
\[\left=Н\cdot м=кг\cdot \frac{м^2}{с^2}(1.4).\] \[\left=Кл=A\cdot c(1.5).\]
Из двух предшествующих равенств имеем:
\[\left=кг\cdot \frac{м^2}{с^2}:A\cdot c=кг\frac{м^2}{A\cdot с^3}\left(1.6\right).\]
Для получения размерности мощности используем (1.1), (1.2) и (1.6):
\[\left=кг\frac{м^2}{A\cdot с^3}\cdot A=кг\frac{м^2}{с^3}\ \left(1.7\right).\]
В выражении (1.7) мы получили единицу измерения механической мощности, а именно ватт, выраженный через основные единицы системы СИ.
Пример 2
Задание. Тело, имеющее массу $m,$ падает с высоты, равной $h$. Какова мгновенная мощность силы тяжести на высоте $\frac{h}{2}$? Сопротивление воздуха не учитывать. Проверьте единицы измерения получившейся величины.
Решение. Сделаем рисунок.
Зная, что тело движется под действием силы тяжести, запишем кинематическое уравнение движения тела:
где из выбора системы отсчета (рис.1) видно, что $y_0=0.\ $Начальная скорость тела равна нулю ($v_0=0$).
Найдем момент времени ($t"$), в который тело достигнет высоты $\frac{h}{2}$. Для этого положим $y=\frac{h}{2}$:
\[\frac{h}{2}=\frac{g{t"}^2}{2}\to t"=\sqrt{\frac{h}{g}}\left(2.2\right).\]
Уравнение для скорости тела:
\[\overline{v}=\overline{g}t\ \to v=gt\ \left(2.3\right).\]
Скорость тела в момент времени равный $t"$:
Мгновенную скорость найдем как:
в нашем случае ${\cos \alpha =1,\ }\ $так как сила, совершающая работу (сила тяжести) сонаправлена с вектором скорости движения тела. Для рассматриваемого нами момента времени ($t"$) мы получаем мгновенную мощность равную:
Проверим единицы измерения величины, которая получена в правой части заключительной формулы:
\[\left=кг\ \sqrt{м\cdot \frac{м^3}{с^6}}=кг\frac{м^2}{с^3}=Вт\]
Ответ. $P\left(t"\right)=m\sqrt{hg^3}$
Международное обозначении ватт - W, а на русском языке - "Вт". Сейчас этот параметр измерения энергии широко используется в различных механизмах - от бытовых приспособлений до сложных технических конструкций.
История
Единица измерения ватт была названа в честь - шотландского инженера, создавшего паровую машину, макет которой он доработал у изобретения Ньюкомена.
Так, была принята на втором конгрессе научной ассоциации в Великобритании в 1882-м. До этого для большинства расчетов энергии использовался параметр "лошадиные силы", одна метрическая единица которой равняется примерно 735 ваттам.
Ватт как величина в физике
Чтобы лучше понять, что измеряется в ваттах, нужно освежить в памяти школьные уроки по физике и вспомнить определение энергии. Физическая величина, которая использует в международной системе СИ единицу джоуль (Дж) и называется энергией. Она применяется как общая мера эффективности различных тепловых процессов или взаимодействия между предметами и другими явлениями, происходящими с материей - в науке, природе, в технике и прочее.
Вот что измеряется в ваттах - мощность, определяющая, сколько различные объекты потребляют или выделяют энергии. Также рассчитывается скорость ее передачи через объекты и преобразования одной форму в иную. Другими словами, мощность, определяемая в ваттах, равняется 1 единице энергии, поделенной на 1 единицу времени - секунду:
- 1Вт=1Дж/1сек
Вольты и ватты
А в чем отличие вольта от ватта? В вольтах происходит вычисление напряжения. Допустим, напряжение источника питания - батарейки, аккумулятора или сети - должно быть равно или незначительно отклоняться (в %) от напряжения, которое установлено на приборе - лампе или сложном электронном оборудовании.
А что измеряется в ваттах? Ответ здесь уже ясен - это мощность, которая может исчисляться как потребляемая энергия, например, при выборе чайника - нагреется быстрее, но будет больше затрачивать электричества. Или при выходной мощности, допустим, динамика или усилителя, чем больше, тем шире диапазон и громче звук. Ватт также указывается в двигателях внутреннего сгорания - машинах, мотоциклах, триммерах и других механизмах. Тем не менее для таких двигателей в других странах часто используется измерение "лошадиные силы".
Мощность электроприборов
Мощность бытовых приборов измеряется в ваттах, что обычно указывается производителем. Некоторые приборы, как светильники, могут устанавливать ограничения по мощности, чтобы при сильном накаливании патрона они не вышли из строя. Что ограничит срок использования. Как правило, такие проблемы возникают с лампами накаливания. В Европе, например, ограничили использование этих ламп в связи с высокой мощностью.
Светодиодные лампы потребляют гораздо меньше электричества, при этом яркость такой лампы не уступает лампам накаливания. Например, при средней яркости 800 люмен потребление энергии лампы накаливания, измеряемой в ваттах, будет равняться 60, а светодиодной - от 10 до 15 ватт, а это в 4-6 раз меньше. Мощность люминесцентной светильника - 13-15 ватт. Таким образом, хоть и стоимость выше, светодиодное или люминесцентное освещение становится более распространенным, так как служит дольше и экономично потребляет энергию.
