Hukum Watt Apa itu, contoh, aplikasi

Itu Hukum Watt Ini berlaku untuk sirkuit listrik dan menetapkan daya listrik itu P dipasok oleh elemen sirkuit, ini berbanding lurus dengan produk antara tegangan umpan V dari sirkuit dan intensitas saat ini yo yang beredar melalui dia.

Tenaga listrik adalah konsep yang sangat penting, karena menunjukkan seberapa cepat elemen untuk mengubah listrik menjadi beberapa bentuk energi lainnya. Secara matematis, definisi hukum Watt yang diberikan dinyatakan sebagai berikut:

P = v.yo

Gambar 1. Daya listrik menunjukkan kecepatan listrik yang diubah. Sumber: Pixabay

Dalam Sistem Unit Internasional (SI), unit daya disebut Watt Dan disingkat W, untuk menghormati James Watt (1736-1819), seorang insinyur Skotlandia perintis dari Revolusi Industri. Karena daya adalah energi per unit waktu, 1 W sama dengan 1 joule/detik.

Kita semua akrab dengan konsep tenaga listrik dengan satu atau lain cara. Misalnya, perangkat listrik rumah dengan penggunaan umum selalu membawa daya yang ditentukan, termasuk umbi, ranjang listrik atau lemari es, antara lain.

[TOC]

Watt hukum dan elemen sirkuit

Hukum Watt berlaku untuk elemen sirkuit dengan perilaku yang berbeda. Itu bisa berupa baterai, resistensi atau lainnya. Di antara ujung elemen, perbedaan potensial ditetapkan V_B - V_KE = V_AB Dan arus beredar ke arah A ke B, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 2. Elemen sirkuit di mana perbedaan potensial telah ditetapkan. Sumber: f. Zapata.

Dalam waktu yang sangat kecil Dt, Lulus sejumlah beban dq, sehingga pekerjaan yang dilakukan di atasnya diberikan oleh:

DW = V.dq

Di mana dq Itu terkait dengan arus sebagai:

dq = i.Dt

Jadi:

Dapat melayani Anda: Dwarf merah

DW = V. yo.Dt

dw/dt = v. yo

Dan karena kekuatannya bekerja per unit waktu:

P = v.yo

-Ya v_AB > 0, biaya yang melewati elemen mendapatkan energi potensial. Elemen memasok energi dari sumber. Itu bisa menjadi baterai.

Gambar 3. Daya yang disediakan oleh baterai. Sumber: f. Zapata.

-Ya v_AB < 0, las cargas pierden energía potencial. El elemento disipa energía, tal como una resistencia.

Gambar 4. Resistance mengubah energi dalam bentuk panas. Sumber: f. Zapata.

Perhatikan bahwa daya yang disediakan oleh sumber tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga pada arus. Ini penting untuk menjelaskan mengapa baterai mobil begitu besar, dengan mempertimbangkan mereka hampir tidak memasok 12 V.

Apa yang terjadi adalah bahwa mesin starter membutuhkan arus tinggi, untuk waktu yang singkat, yang memberikan daya yang diperlukan untuk menyalakan mobil.

Hukum Watt dan Hukum Ohm

Jika elemen sirkuit adalah perlawanan, hukum Watt dan hukum OHM dapat digabungkan. Yang terakhir menetapkan itu:

V = i. R

Bahwa dengan mengganti dalam hukum Watt mengarah ke:

P = v. I = (i.R).I = i².R

Versi berdasarkan ketegangan dan resistensi juga dapat diperoleh:

P = v. (V/r) = v² / R

Kombinasi yang mungkin antara empat besaran: daya P, arus I, tegangan V dan resistansi R. Menurut data yang ditawarkan oleh suatu masalah, formula yang paling nyaman dipilih.

Misalnya, misalkan dalam masalah tertentu diminta untuk menemukan resistensi R, yang berada di ruang kiri bawah surat itu.

Bergantung pada besaran yang nilainya diketahui, beberapa dari tiga persamaan terkait (berwarna hijau) dipilih (berwarna hijau). Misalnya seandainya mereka saling kenal V Dan yo, Jadi:

Dapat melayani Anda: Prinsip Pascal: Sejarah, Aplikasi, Contoh

R = v/ i

Jika mereka diketahui P Dan yo, Dan resistensi diminta, digunakan:

R = p / i²

Akhirnya, ketika mereka saling kenal P Dan V, Perlawanan diperoleh oleh:

R = p² /V

Gambar 5. Formula Hukum Watt dan Hukum Ohm. Sumber: f. Zapata.

Aplikasi

Hukum Watt dapat diterapkan di sirkuit listrik untuk menemukan daya listrik yang disediakan atau dikonsumsi oleh elemen. Umbi adalah contoh yang baik dari penerapan hukum Watt.

Contoh 1

Bola lampu khusus untuk mendapatkan beberapa iluminasi dalam satu, memiliki dua filamen tungsten, yang resistannya r_KE = 48 ohm dan r_B = 144 ohm. Mereka terhubung ke tiga titik, dilambangkan sebagai 1, 2 dan 3, seperti yang terlihat pada gambar.

Perangkat dikendalikan oleh sakelar untuk memilih pasangan terminal dan juga menghubungkannya ke jaringan 120 V. Temukan semua kekuatan yang mungkin yang dapat diperoleh.

Gambar 6. Skema untuk contoh diselesaikan 1. Air mancur. D. Figueroa. Fisika untuk Sains dan Teknik.

Larutan

- Saat terminal 1 dan 2 terhubung, hanya resistansi r_KE Itu diaktifkan. Karena ketegangan dimiliki, yaitu 120 V dan nilai resistensi, nilai -nilai ini secara langsung diganti dalam persamaan:

P = v²/R = (120 V)²/48 ohm = 300 w

- Terminal Menghubungkan 2 dan 3, Resistance R diaktifkan_B, Kekuatan siapa:

P = v²/R = (120 V)²/144 ohm = 100 w

- Terminal 1 dan 3 memungkinkan resistensi terhubung secara seri. Resistensi yang setara adalah:

R_Persamaan = R_KE + R_B = 48 ohm + 144 ohm = 192 ohm

Karena itu:

P = v²/R = (120 V)² /192 ohm = 75 w

- Akhirnya, kemungkinan yang tersisa adalah untuk menghubungkan resistensi secara paralel, seperti yang ditunjukkan pada diagram d). Resistensi yang setara dalam kasus ini adalah:

1/ r_Persamaan = (1/r_KE) + (1/r_B) = (1/48 ohm) + (1/144 ohm) = 1/36 ohm.

Oleh karena itu resistensi yang setara adalah R_Persamaan = 36 ohm. Dengan nilai ini, kekuatannya adalah:

Dapat melayani Anda: sifat listrik bahan

P = v² / R = (120 V)² / 36 ohm = 400 w

Contoh 2

Selain watt, unit lain yang banyak digunakan untuk listrik adalah kilowatt (atau kilowatt), disingkat kW. 1 kW sama dengan 1000 watt.

Perusahaan yang memasok listrik ke faktur rumah dalam hal energi yang dikonsumsi, bukan daya. Unit yang mereka gunakan adalah Kilowatt-Hora (KW-H) yang meskipun mengambil nama Watt, adalah energi untuk energi.

1 kilowatt-hora atau kw-h Itu adalah energi yang dipasok dalam 1 jam melalui kekuatan 1000 watt, yang dalam joule akan setara dengan:

1 kw-h = 1000 W x 3600 s = 3.6 x 10 ⁶ J

a) Misalkan rumah mengkonsumsi 750 kWh untuk sebulan tertentu. Berapa jumlah tagihan listrik bulan itu? Rencana konsumen berikut berikut:

- Tarif Dasar: $ 14.00.

- Harga: 16 sen/kWh sampai Anda mencapai 100 kWh per bulan.

- 200 kWh per bulan berikut memiliki nilai 10 sen/kWh.

- Dan di atas 300 kWh per bulan, 6 sen dibebankan/kwh.

b) Temukan biaya listrik rata -rata.

Solusi untuk

- Klien mengkonsumsi 750 kW-h per bulan, oleh karena itu melebihi biaya yang ditunjukkan pada setiap tahap. Untuk 100 kWh pertama, nilai uangnya adalah: 100 kWh x 16 sen /kWh = 1600 sen = 16.00 $

- 200 kWh berikut memiliki biaya: 200 kWh x 10 sen /kWh = 2000 sen = 20.00 $.

- Di atas 300 kW-h ini, pelanggan mengkonsumsi 450 kW-h lebih, dengan total 750 kW-h. Biaya dalam kasus ini adalah: 450 kWh x 6 sen /kWh = 2700 sen = 27.00 $.

- Akhirnya, semua jumlah yang diperoleh ditambah tarif dasar ditambahkan, untuk mendapatkan harga penerimaan bulan itu:

Harga untuk Membayar = 14.00 $+ 16.00 $ +20.00 $+ 27.00 $ = $ 77.

Solusi b

Biaya rata -rata adalah: 77 $ / 750 kWh = 0.103 $ /kw-h = 10.3 sen /kWh.

Referensi

1. Alexander, c. 2006. Yayasan Sirkuit Listrik. 3. Edisi. Bukit McGraw.
2. Berdahl, e. Pengantar elektronik. Pulih dari: ccrma.Stanford.ed.
3. Boylestad, r. 2011. Pengantar Analisis Sirkuit. 13. Edisi. Pearson.
4. Asosiasi pembangunan kembali listrik. Kalkulator Hukum Hukum & Watt dengan contoh. Dipulihkan dari: Bebawat Listrik.org
5. Figueroa, d. (2005). Seri: Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 5. Listrik. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).