SI birimleri | vat |
---|---|
Diğer birimler | beygir gücü |
Boyut | M · L 2 · T -3 |
Doğa | Boyut skaler kapsamlı |
Olağan sembol | P |
Diğer boyutlara bağlantı | P = W |
Eşlenik | zaman (fiziksel) |
Gelen fiziği , güç hızını yansıtan eser yapılır. Bir sistem tarafından diğerine sağlanan birim zaman başına enerji miktarıdır . Bu nedenle skaler bir niceliktir . Bu nedenle güç, bir enerji akışına karşılık gelir: Farklı güçteki iki sistem aynı işi sağlıyorsa , ikisinden daha güçlü olan, daha hızlı olanıdır.
Genel olarak, bir dönem boyunca sağlanan gücün integrali , sağlanan toplam işi temsil eder:
.P gücü sabit olduğunda, bir sistemin Δ t döneminde W işini sağlama kapasitesi şu oranla ifade edilir:
.Olarak uluslararası birimler sistemi , bir elektrik ifade edilir watt karşılık gelir, jul başına ikinci ya da eşdeğer kg ⋅ m 2 ⋅ s -3 . Eski bir birim beygir gücüydü ve burada bir buhar makinesinin çekme kapasitesi bir iş atınınkiyle karşılaştırılıyordu .
Fiziksel bir nicelik olarak güç, hem evrendeki maddi değişim kavramını hem de bu değişimi etkilemek için gereken zamanı yansıtır. Güç, bunda sadece değişimi hesaba katan, ancak gerekli süreyi dikkate almayan işten ayrılır.
Bu nedenle, örneğin, kullanıcı ister yürürken ister koşarken yapıyor olsun, ağır bir yük bir merdivenden yukarı taşındığında aynı iş yapılır; ancak bu ikinci durumda gereken güç çok daha fazladır, bu işi başarmak için gereken süre daha azdır.
Başka bir paradoksal örnek bir kilogram "tam yanma" yani kömür daha üreten enerji daha patlama bir kilogram TNT : yanan kor 15 ila 30 mertebesinde üreten Mega jul / kg TNT patlaması yaklaşık 4.7 üretirken, MJ kg -1 . Esas fark aslında güçteki bir farklılıktır: TNT'nin patlaması kömürün yanmasından çok daha hızlıdır, TNT'nin gücü eşit ağırlıktaki kömürün gücünden çok daha fazladır, ancak kömürün iç enerjisi kömürünkinden daha yüksektir. TNT.
Genel anlamda güç, bir "akış değişkeni" ile sistemin direncine karşı harekete geçmek için gerekli olan "kuvvet değişkeninin" (kuvvet, tork, basınç, gerilim vb.) Ürünüdür. »(Hız, açısal hız , akış, akımın şiddeti, vb.) bu dirence rağmen korunur.
Bu nedenle, örneğin, bir taşıta bir hareketi zorlamak için gereken güç, hareket hızının uyguladığı çekme kuvvetinin ürünüdür . Bir döner motorun gücü, bu dirence rağmen koruyabildiği dönme hızı ile ilettiği torkun ürünüdür . Bir ampul, elektrik enerjisini ışığa ve ısıya dönüştürür ve bu şekilde tüketilen güç, elektrik voltajının ve içinden geçen elektrik akımının yoğunluğunun ürünüdür.
Ortalama güç Ortalama güç P m , bir fenomenin ilettiği E enerjisinin bu fenomenin τ süresine bölünmesiyle elde edilir . Anında güç Türev zamana göre verilen enerjinin bir yerden .Bazı durumlarda, sistemi harekete geçirmek için başlangıçta çok fazla güç (kısa bir süre içinde yüksek enerji) gerekir, ancak sistem harekete geçtiğinde, hareketi sürdürmek için biraz güç yeterlidir. Aslında, başlangıçta güç, sistemin tüm ataletine karşı savaşmalıdır; sürekli moddayken, yalnızca enerji tüketen elemanı genellikle sürtünmeden dolayı telafi etmek için vardır. Bu, özellikle kuru bir sürtünmenin, bir eylemsizlik kuvvetinin üstesinden gelinmesi gerektiğinde veya bir eşik etkisi (örnekler: bir uçağın veya bir roketin minimum kalkış hızı ) durumunda geçerlidir.
Örneğin :
Bu nedenle, hareket hızından kaynaklanan katı gerekliliğe kıyasla hareket gücü daha büyük boyutta olmalıdır; ve tersine, sistemin çalışması, sistemi normal çalışma rejiminin ötesine taşımamak için, başlattıktan sonra gücün azaltılmasını sağlamalıdır.
Öte yandan, sağlanan güç, bu nedenle, bir sistemin başlangıcında dahil olmak üzere, bir akış değişkeni tarafından bir kuvvet değişkeninin ürünüdür. Bu nedenle, başlangıçta, nominal değerinde mevcut tüm güç sisteme empoze edilirse, "kuvvet değişkeni", başlangıçta sıfır olan "akış değişkenini" telafi etmek için teorik olarak sonsuz bir değer almalıdır. Bu nedenle, pratikte, hareketsiz bir sisteme iletilen güç ancak kademeli olarak artabilir. Ancak tersine, güçteki çok hızlı bir artış , sisteme zarar verebilecek bir şok şeklinde "kuvvet değişkeni" üzerine anlık bir tepe oluşturabilir .
SI güç birimi olan watt , hangisinin karşılık gelir: (G sembolü) joule saniyede.
İşin garibi, beygir gücü hala ısı motorlarında kullanılıyor:
1 ch = 736 W yakl.Dilin kötüye kullanılmasıyla, gücü onu dönüştüren nesneye atfediyoruz, örneğin:
Bu durumda şunlar olabilir:
Mekanikte temel bir ilkedir, mekaniğin geleneksel denklemlerini varyasyonel biçime koyar. Ayrıca, bir mekanizmanın dış güçleri arasında ilişki kurmayı (ve dolayısıyla örneğin girdi / çıktı yasalarını elde etmeyi) mümkün kılar.
Etkileşim gücü Özellikle mükemmel bir bağlantıda etkileşimlerin gücü sıfırdır. Bu miktar , bağlantının kinematik ve statik torsörlerinin ortak momentinin hesaplanmasıyla elde edilir .Bir kuvvetin uygulama noktası ( N cinsinden ) anlık hızda ( m / s cinsinden ) hareket ederse, anlık güç değeridir ( watt cinsinden ):
.Bir kuvvetin işini türeterek bu sonucu kolayca buluruz .
Bir çiftin gücü Nesne bir etkisi altında dönme ise tork de ve dönmektedir açısal hızı anında (içinde radyan başına saniyede ), daha sonra anlık güç (olup watt ) . Tororsörlerin gücüGenellikle P ile gösterilen ve Watt (sembol W) birimine sahip olan elektrik gücü , birimin ( volt ) bağlandığı gerilimin ve tamamen dirençli olan çaprazın ( amper cinsinden ) elektrik akımının yoğunluğunun ürünüdür. cihazlar.
Sürekli rejimBir gerilim ve de doğru akım rejiminde , ile U ve I dipol boyunca ve dipol geçen akım yoğunluğunun voltajının sabit değerleri.
Özellikle, R ' olan direnci bir dipol, o zaman vardır:
.Bu, gücün ifadesine götürür:
.Elektriksel bir bakış açısından, eşdeğer bir Thévenin modeli (MET) ile doğrusal bir aktif dipolü (elektromotor) modelleyebiliriz . Not: Bu model çok özettir ve yalnızca yük altındaki voltaj düşüşünü veya her zaman belirtilmesi gereken bir geçerlilik alanı içinde devreye giren elektrik güçlerini hesaba katar. Jeneratör konvansiyonunda (gerilim oku ve aynı yönde akım yönü), bu nedenle dipolün eşdeğer diyagramı aşağıdaki gibidir:
Jeneratör konvansiyonunda, dipol tarafından dışarıya sağlanan güç tanım gereği yazılır:
.Güç sağlanan P verilen aktif dipol tarafından bu nedenle ideal voltaj jeneratörü tarafından sağlanan güce karşılık gelir; E bir akım verilmesi I olan, parça ,, Joule etkisi ile dağıtılır. Elektrik motorları söz konusu olduğunda, EI terimi genellikle elektromekanik güç olarak adlandırılır .
Alternatif diyetVoltaj ve akım değişiyorsa, bir dipol tarafından tüketilen anlık güç , içinden geçen akımın anlık değerlerinin ve terminallerindeki voltajın çarpımına eşittir.
ile: p içinde watt , u içinde volt ve ben de amperlik .
Olarak sinüzoidal rejimi , akım ve voltaj olarak ifade edilir:
U burada eff ve eff olan rms değerlerinin voltaj ve akımın ve φ akıma göre gerilimin faz kaymasıdır.
Bu iki miktarın çarpımı ifade etmek için var:
Aktif güç olarak adlandırılan anlık güç ortalaması, gerçekte dipol tarafından tüketilen güce karşılık gelir. Toplamın ikinci terimi, dalgalanan güce karşılık gelir .
Aktif güç değerinde:
cos (φ) güç faktörüdür .
"Dalgalı güç", akım ve voltajın iki katı frekansa sahip sinüzoidal güçtür. Elektrotermal dönüştürücüler için, bu dalgalı gücün hiçbir etkisi yoktur, sistemin termal ataleti, bu güç değişikliklerini tamamen düzeltmeyi mümkün kılar. Öte yandan, bir elektromekanik dönüşüm sırasında, elektrik makinesi, motor veya jeneratör, eylemsizliği nedeniyle neredeyse sabit bir mekanik hızda döner ve her an, neredeyse kayıplarla özdeş bir mekanik tüketir veya tedarik eder. güç. Bu durumda dalgalanan güç, çoğunlukla transmisyon milinin esnekliği tarafından emilen tork salınımlarından sorumludur. Yüksek güçlü bir makine için, bu salınımlar engelleyicidir çünkü tahrip olmasına neden olabilirler. Bu, enerji santrali alternatörlerinin ve çok büyük motorların çok fazlı olması ve çoğunlukla üç fazlı makineler olmasının nedenlerinden biridir .
Termal güç (veya ısıtma gücü) , zaman birimi başına izotermal bir yüzeyden geçen ısı (veya ısı transferi) miktarını ifade eder . Bu nedenle , watt , kilowatt veya megawatt olarak ifade edilebilen, joule cinsinden ifade edilen ısı miktarı ve saniye cinsinden zaman olarak ifade edilebilen bir ısı akışıdır . Termal güç ayrıca saat başına kilokalori (kcal / h) veya saat başına term (th / h) cinsinden ifade edilir .
Örneğin, bir radyatörün termik gücü 1000 watt (1 kW ) mertebesinde iken, bir nükleer reaktörün termik gücü 3000 MW (3 GW ) üzerinde olabilir.
Göre Termodinamiğin birinci prensibi , termik ve mekanik güç eşdeğerdir. Termodinamiğin ikinci prensibine göre , termal gücün mekanik güce dönüşümü bütünleyici değildir, her zaman dağılan bir termal güç vardır. Termal güç her zaman daha sıcak bölgelerden soğuk bölgelere doğru akar.
İletim yoluyla ısı transferi durumunda, ısı akısı yoğunluğu tek boyutlu bir şekilde verilir:
.Yasa Fourier her yöne bu akı yoğunluğu genelleştirilmiş. Termal akı yoğunluk vektörü şu şekilde tanımlanır:
.Isı yayılımı için bu ifadenin iki avantajı vardır:
Koordinat seçimi, sorunun simetrisine bağlıdır. Örneğin, (silindirik) bir sigortanın ürettiği ısıyı incelemek için silindirik koordinatları kullanıyoruz.
S yüzeyinden geçen termal güç ( P Q olarak belirtilmiştir ) tanımı gereği vektörün S yüzeyinden akısıdır , yani:
.Akustik güç veya ses gücü, bir ses dalgasının belirli bir yüzey boyunca birim zamanda taşıdığı enerji miktarıdır. Bu ses dalgasının genliğine ve yüzeye bağlıdır.
Genel durumda, aşağıdaki formülle verilir:
burada p gücü, bir ses şiddeti ve d, S'dir yüzey elemanı , ses dalgası ile ulaşılır.
İzole edilmiş bir kaynak için, yayılan toplam akustik gücün hesaplanması, kapalı bir yüzey üzerinde uzanan yukarıdaki integrale karşılık gelir.