Quvvat (fizika)

Quvvat
P, N
Oʻlchamlilik L2MT−3
Oʻlchov birliklari
SI Vt
SGS erg·s−1

Quvvat — skalyar fizik kattalikboʻlib, u energiyaning bir fizik tizimdan boshqasiga uzatilishining oniy tezligini tavsiflaydi. Umuman olganda, quvvat uzatilgan energiyaning uni uzatishga sarflangan vaqtga nisbati orqali aniqlanadi. Xalqaro birliklar tizimida, yaʼni SI boʻyicha quvvatning oʻlchov birligi vatt boʻlib, u 1 joulenergiyaning 1 soniyada uzatilishiga teng: 1 Vt ≡ 1 J/s ≡ 1 N⋅m/s.

Tushunchaning mazmuni: misollar

Quvvati 100 Vt boʻlgan elektr lampochka yoritish uchun har soniyada 100 J energiya sarflaydi, 1 soatda esa 0,1 kVt·soat (360 000 J).

Elektr dvigatelining validagi quvvati 1 kVt boʻlsa, u aylanish orqali har soniyada 1 kJ mexanik energiya uzata oladi. Bu taxminan 100 kg massali yukni 1 soniyada 1 metr balandlikka koʻtarish uchun yetarli. Bunda dvigatel isteʼmol qiladigan elektr quvvati 1 kVt dan yuqori boʻladi, chunki foydali ish koeffitsiyenti (FIK) har doim 100 % dan past boʻladi va isteʼmol qilingan barcha elektr quvvati valdagi mexanik ishga aylantirilmaydi.

Avtomobilning ichki yonuv dvigatelining netto quvvati 100 kVt (136 ot kuchi) boʻlsa, u har soniyada avtomobil gʻildiraklariga 100 kJ energiya uzata oladi. Bu zamonaviy yengil avtomobilning taxminan 200 km/soat tezlikka erishishiga imkon beradi. Bunda dvigatelning turi (benzinli yoki dizelli), uning ish hajmiyoki tashqi tezlik xarakteristikasi ahamiyatga ega emas.

Quvvati 6 GVt ga teng boʻlgan Krasnoyarsk GESi har soniyada 6000 MJ energiya ishlab chiqara oladi. Bu yuqoridagi misolda eng katta quvvat bilan ishlaydigan 60 mingta avtomobil dvigateli beradigan energiyaga teng. Elektr energiyasini uzatish va oʻzgartirishdagi yoʻqotishlar hisobga olinmasa, bunday quvvat 60 millionta 100 vattli elektr lampochkani yoqishga yetadi.

Qoʻllaniladigan belgilar

Amaldagi xalqaro ISO 80000 standartlari mexanika va elektrodinamika formulalarida quvvatni P (bosh harf) bilan belgilashni talab qiladi. Belgining kelib chiqishi quyidagi soʻzlar bilan bogʻliq: lotincha potestasyoki inglizcha power.

Rus tilidagi fizika adabiyotlarida mexanika va gidrodinamika formulalarida quvvat uchun quyidagi belgi ham uchraydi: N, biroq uning kelib chiqishi aniq emas.

Asosiy formulalar

Oʻrtacha quvvat Δt vaqt oraligʻida bajarilgan ish A (yoki energiya oʻzgarishi ΔE) ning shu vaqt oraligʻiga nisbati sifatida aniqlanadi. Bunda vaqt oraligʻi Δt:

P=AΔt=ΔEΔt,
bu yerda P — quvvat,
A — ish,
E — energiya,
t — vaqt.

Oniy quvvat energiyaning vaqt boʻyicha hosilasi sifatida aniqlanadi:

P=dEdt.

Integral — oniy quvvatning maʼlum vaqt oraligʻi boʻyicha integrali — shu vaqt ichida uzatilgan umumiy energiyaga yoki, boshqacha aytganda, bajarilgan ishga teng:

∫t0t1P(t)dt=ΔE=A.

Oʻlchov birliklari

Quvvatning Xalqaro birliklar tizimidagi (SI) oʻlchov birligi vatt (Vt)boʻlib, u bir joul energiyaning bir soniyada uzatilishiga teng (J/s).

Ayniqsa nazariy fizika, astrofizikasohalarida quvvat birligi sifatida koʻpincha SGS tizimidagi ergning bir soniyadagi miqdori (erg/s) qoʻllanadi.

Avtomobil, lokomotiv va kemalarning ichki yonuv dvigatellari quvvatini oʻlchashda keng tarqalgan birlik — ot kuchi. Biroq Xalqaro qonuniy metrologiya tashkiloti (OIML) oʻz tavsiyalarida ot kuchini «hozirda qoʻllanayotgan joylarda imkon qadar tezroq muomaladan chiqarilishi hamda qoʻllanmayotgan joylarda joriy etilmasligi kerak boʻlgan» oʻlchov birliklari qatoriga kiritadi.

Quvvat birliklari oʻrtasidagi nisbatlar
BirliklarVtkVtMVtkgk·m/serg/sot k.(metr.)ot k.(ingl.)
1 vatt110−310−60,1021071,36⋅10−31,34⋅10−3
1 kilovatt103110−310210101,361,34
1 megavatt1061031102⋅10310131,36⋅1031,34⋅103
1 kilogramm-kuch-metr/soniya9,819,81⋅10−39,81⋅10−619,81⋅1071,33⋅10−21,31⋅10−2
1 erg bir soniyada10−710−1010−131,02⋅10−811,36⋅10−101,34⋅10−10
1 ot kuchi (metrik)735,5735,5⋅10−3735,5⋅10−6757,355⋅10910,9863
1 ot kuchi (inglizcha)745,7745,7⋅10−3745,7⋅10−676,047,457⋅1091,0141

Mexanikada quvvat

Harakatlanayotgan jismga kuch taʼsir qilsa, u ish bajaradi. Bu holda quvvat kuch va tezlik vektorlarining skalyar koʻpaytmasi orqali ifodalanadi: bunda kuch vektori jismning tezlik vektori bilan koʻpaytiriladi:

bu yerda 𝐅 — kuch vektori;
𝐯 — tezlik vektori;
α — tezlik va kuch vektorlari orasidagi burchak;
F — kuch vektorining moduli;
v — tezlik vektorining moduli.

Aylanma harakatda quvvatning xususiy holi:

bu yerda 𝐌 — kuch momenti vektori (N·m);
𝝎 — burchak tezligi vektori (rad/s);
n — aylanish chastotasi (bir daqiqadagi aylanishlar soni, ayl/min).

Elektr quvvati

Elektr quvvati — fizik kattalik boʻlib, u elektr energiyasining uzatilishi yoki boshqa turga aylantirilishi tezligini tavsiflaydi.

Elektr zanjiri qismining oniy elektr quvvati P(t) quyidagicha aniqlanadi:

P(t)=I(t)⋅U(t),
bu yerda I(t) — zanjirning mazkur qismidan oʻtayotgan oniy tok kuchi;
U(t) — shu qismdagi oniy kuchlanish.

Bunda sinusoidal oʻzgaruvchan tok tarmoqlariuchun umumiy fizik taʼrifga muvofiq oniy quvvatdan tashqari quyidagi tushunchalar ham qoʻllanadi:

  • aktiv quvvat, yaʼni oniy quvvatning bir davrdagi oʻrtacha qiymatiga teng boʻlgan quvvat,
    • oniy aktiv quvvat:
p(t)=12⋅Um⋅Im⋅cos⁡φ−12⋅Um⋅Im⋅cos⁡φcos⁡(2ωt),
bu yerda Um, Im — sinusoidal kuchlanish va tok kuchining mos ravishdagi amplituda qiymatlari;
φ — kuchlanishning boshlangʻich faza burchagi ψu bilan tok kuchining boshlangʻich faza burchagi ψi — (φ=ψu−ψi);
ω — tarmoq kuchlanishining burchak chastotasi ;
t — vaqt.

.

agar φ>0:
q(t)=12⋅Um⋅Im⋅sin⁡φ⋅cos⁡(2ωt+π2),
agar φ<0:
q(t)=12⋅Um⋅Im⋅sin⁡φ⋅cos⁡(2ωt−π2).
s(t)=12⋅Um⋅Im⋅cos⁡φ−12⋅Um⋅Im⋅cos⁡(2ωt−φ).

Elektr quvvati va nurlanish quvvatini oʻlchash asboblari

Analog strelkali vattmetr

Vazifasi va chastota diapazoniga koʻra vattmetrlar uch guruhga boʻlinadi: past chastotali (shuningdek, oʻzgarmas tok uchun), radiochastotali va optik.

Radiodiapazondagi vattmetrlar vazifasiga koʻra ikki turga ajratiladi: uzatilayotgan quvvatni oʻlchaydigan, uzatish liniyasining uzilish joyiga ulanadigan asboblar va yutilayotgan quvvatni oʻlchaydigan, liniya oxiriga moslashtirilgan yuklama sifatida ulanadigan asboblar.

Oʻlchov axborotini funksional oʻzgartirish va koʻrsatish usuliga qarab vattmetrlar analog (koʻrsatuvchi va oʻzi yozib boruvchi) hamda raqamli turlarga boʻlinadi.

Gidravlik quvvat

Bunda gidromashina yoki gidrosilindrning NH quvvati mashinadagi bosimlar farqi (kirish va chiqishdagi bosimlar farqi) bilan suyuqlik sarfining koʻpaytmasiga teng:

NH=QH⋅PH,

bu yerda QH — suyuqlik sarfi, m3/s;

PH — bosimlar farqi, Pa.

Masalan, NP-89D nasosi Su-24, Tu-134 va Tu-154samolyotlariga oʻrnatilgan boʻlib, uning unumdorligi 55 l/min (0,055/60 ≈ 0,000917 m3/s) va uning ish bosimi 210 kgk/sm2 (21 MPa) ni tashkil etadi. Bundan uning gidravlik quvvati taxminan 19,25 kVt.

Adabiyotlar

Havolalar