Мгновенная мощность

В отличие от цепей постоянного тока, где мощность в течение определенного промежутка времени остается неизменной, в цепях переменного тока дело обстоит иначе. Так как ток и напряжение постоянно меняют своё значение, то и мощность соответственно будет меняться в каждый момент времени. Такая мощность называется мгновенной.

Мгновенной мощностью p(t) называют произведение приложенного к цепи мгновенного напряжения u(t) на мгновенное значение тока i(t) в этой цепи. 

График мгновенной мощности представлен на рисунке ниже

Мощность обозначена заштрихованной областью. Знак мощности зависит от сдвига фаз между током и напряжением. В данном случае в цепи присутствуют только активные сопротивления, которые не создают сдвига фаз, поэтому мощность имеет только положительные значения.

Рассмотрим другой график

На данном графике имеются области отрицательных значений мгновенной мощности. Такой график может соответствовать цепи, в которой присутствуют конденсатор или катушка, причем положительные участки — это мощность, которая пошла в цепь и рассеялась на сопротивлении, либо запаслась в качестве энергии полей конденсаторов или катушек, а отрицательные участки это мощность, которая была возвращена обратно источнику.

Активная мощность

Чтобы понять какое количество энергии потребляет источник, целесообразнее взять среднюю мощность за период. Для этого вернемся к первому графику.

На графике мгновенной мощности выделяют прямоугольник со сторонами T и Pm/2. Часть графика, которая находится выше линии Pm/2 точно укладывается в незаштрихованную часть прямоугольника. Таким образом, с помощью линии Pm/2 мы можем определить среднюю мощность за период, которая называется активной мощностью. Активная мощность – это полезная мощность, которая идет на преобразование в другие виды энергии.  

В нашем случае сдвиг фаз равен нулю, поэтому коэффициент мощности равен единице, но в случаях с реактивными элементами нужно этот момент учитывать.

Активная мощность измеряется в ваттах – Вт.

cosφ – коэффициент мощности, который показывает отношение активной мощности к полной мощности. 

Реактивная мощность

Реактивная мощность – это энергия, которая периодически циркулирует между источником и приемником. Реактивная мощность возникает потому, что конденсатор и катушка способны накапливать энергию, а затем снова отдавать её в сеть. На практике от реактивной мощности зачастую стараются избавиться.

Реактивная мощность измеряется в вольт амперах реактивных – ВАр.

Полная мощность

Полная мощность — это максимальное значение активной мощности.

Полная мощность измеряется в вольт-амперах — ВА.

Для наглядного представления существует треугольник мощностей, в котором гипотенузой является полная мощность, а катетами – активная и реактивная составляющие.

Читайте также — Последовательная RL-цепь 

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

• 
  1 Учебники
• 
  2 Механика
  • 
    2.1 Кинематика
  • 
    2.2 Динамика
  • 
    2.3 Законы сохранения
  • 
    2.4 Статика
  • 
    2. 5 Механические колебания и волны

• 
  3 Термодинамика и МКТ
  • 
    3.1 МКТ
  • 
    3.2 Термодинамика

• 
  4 Электродинамика
  • 
    4.1 Электростатика
  • 
    4.2 Электрический ток
  • 
    4.3 Магнетизм
  • 
    4.4 Электромагнитные колебания и волны

• 
  5 Оптика. СТО
  • 
    5.1 Геометрическая оптика
  • 
    5.2 Волновая оптика
  • 
    5.3 Фотометрия
  • 
    5.4 Квантовая оптика
  • 
    5.5 Излучение и спектры
  • 
    5.6 СТО

• 
  6 Атомная и ядерная
  • 
    6.1 Атомная физика. Квантовая теория
  • 
    6.2 Ядерная физика

• 
  7 Общие темы
• 
  8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
2. разработки уроков, тем;
3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Вывод уравнения мгновенной мощности

Ключевые выводы

• Понять, что такое мгновенная мощность.

• Узнайте, как выводится уравнение мгновенной мощности в цепях постоянного и переменного тока.

• Исследуйте разницу между мгновенной мощностью и средней мощностью.

Что такое мгновенная мощность?

В физике мощность определяется количеством энергии, переданной за определенный период времени. Между тем, мгновенная мощность относится к мощности, потребляемой в конкретный момент времени. Мгновенная мощность является важным показателем в электронике. Это позволяет проектировщику прогнозировать способность компонентов справляться с энергопотреблением. Это также позволяет разработать модуль питания, способный обеспечить необходимую мощность в любой конкретный момент использования.

Мощность в электронике часто выражается как произведение напряжения и силы тока. Поэтому мгновенная мощность в электронике — это измерение обоих параметров в конкретный момент времени. Вывод уравнения мгновенной мощности зависит от типа схемы, с которой вы работаете. Не существует универсальной формулы, которая работает для всех цепей.

При этом ниже вы можете найти формулу мощности. Это будет описывать такие вещи, как механическая мощность, коэффициент мощности в электронике, полная мощность и общая электрическая энергия. Ваш расчет мощности должен быть как можно более точным в наш век повышения энергоэффективности, и поэтому вы должны быть уверены, что у вас не только есть правильное уравнение энергии, но и что вы начинаете с правильного распределения ампер, мгновенного напряжения и потенциальной энергии для получения реальной мощности вашего устройства.

Как вывести уравнение мгновенной мощности

Выражение мгновенной мощности в цепи постоянного тока.

Уравнение мгновенной мощности полезно при анализе цепи постоянного тока. Он обеспечивает точное представление о том, сколько энергии подается на нагрузку в любой момент времени. Знание мгновенной мощности позволяет реализовать надлежащие стратегии управления тепловым режимом.

Причина, по которой не существует универсального уравнения для мгновенной мощности, заключается в том, что электроника питается от источника постоянного или переменного тока. Рассмотрим простую замкнутую цепь, состоящую из источника постоянного тока и резистора. Он будет иметь стабильный уровень линейного напряжения, что приводит к одинаково постоянному току.

Для цепи постоянного тока уравнение мгновенной мощности довольно простое и представлено следующим уравнением:

P = V x I. 

Уравнение мгновенной мощности для цепи постоянного тока также может быть выражено следующим образом: 

Расчет уравнения мгновенной мощности для цепи переменного тока, однако, не так прост. В цепи переменного тока уровень напряжения не является постоянной величиной. Вместо этого и напряжение, и ток представляют собой изменяющиеся во времени синусоидальные волны.

Таким образом, уравнение мгновенной мощности для цепи переменного тока выражается как:

Первая составляющая (VI cosθ) представляет среднюю мощность, а вторая составляющая указывает изменяющуюся во времени характеристику уравнения.

Мгновенная мощность в сравнении со средней мощностью

Средняя мощность является лучшим представлением потребляемой мощности в цепи переменного тока.

Как бы полезно это ни было для цепей постоянного тока, уравнение мгновенной мощности совершенно бессмысленно для цепи переменного тока. Это потому, что значение всегда меняется в зависимости от времени. Тот факт, что вы рассчитали 1 Вт при T = 0,5 с, не означает, что отдаваемая мощность будет такой же при T = 0,7 с.

Другими словами, мгновенное значение мощности не даст точного представления о том, сколько энергии вырабатывается и потребляется в цепи переменного тока. Для практических целей вам понадобится среднее значение мощности, которое лучше отражает мощность, рассеиваемую в цепи переменного тока.

Средняя мощность определяется по формуле:

И V, и I являются среднеквадратичными (RMS) значениями напряжения и тока. θ представляет фазовый угол между напряжением и током. Средняя мощность не только дает более точную картину количества энергии, потребляемой в цепи, но и ее легче включить в расчеты.

В то время как электрические схемы не слишком часто имеют дело со скоростью, понимание силы, действующей за вашим двигателем и вашими PDN, имеет важное значение для принципов проектирования электроэнергии. Используйте правильную формулу мощности, чтобы найти правильную энергию в вашей системе электроснабжения, чтобы обеспечить поддержание напряжения, и вы не остались в неведении относительно таких вещей, как падение напряжения, активная мощность, смещение или выходная мощность. Ваша электрическая схема для ваших продуктов заслуживает наилучших смоделированных шансов на достижение их пиковой мощности, когда и как вам это нужно.

Теперь, когда вы знаете, как выводится уравнение мгновенной мощности для различных типов цепей, вы захотите построить их с помощью сложного программного обеспечения для проектирования и анализа печатных плат. Allegro имеет не только все основные инструменты проектирования, но и аналитические возможности, обеспечивающие построение схемы для номинальной мощности. Вы также можете использовать InspectAR для точной оценки и улучшения печатных плат с помощью дополненной реальности и интуитивно понятного взаимодействия. Проверка, отладка, доработка и сборка печатных плат никогда не были быстрее и проще.

Если вы хотите узнать больше о том, как у Cadence есть решение для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на Linkedin

Посетите вебсайт

Больше контента от Cadence PCB Solutions

OrCAD
Начать бесплатную пробную версию

НАЧАТЬ СЕЙЧАС

ньютоновская механика — Как найти мгновенную мощность?

спросил
5 лет, 9 месяцев назад

Изменено
5 лет, 1 месяц назад

Просмотрено
7к раз

$\begingroup$

Мне интересно, есть ли способ найти мгновенную мощность, когда вам не дано уравнение, связывающее работу со временем, а только числовые значения таких величин, как сила, масса тела, ускорение и время, при которых вы хотите найти мощность.