Мощность — это скалярная физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Используемые обозначения
Обычно в формулах механики обозначается символом N.
В электротехнике обычно обозначается символом P — от лат. potestas (сила, мощь, действенность);
Иногда используется символ W (от англ. watt).
Основные формулы
Различают среднюю мощность за промежуток времени Δ t {displaystyle Delta t} :
N = Δ A Δ t , {displaystyle N={frac {Delta A}{Delta t}},} где, N - мощность, А - работа, t - время.И мгновенную мощность в данный момент времени:
N = d A d t . {displaystyle N={frac {dA}{dt}}.}Интеграл по времени от мгновенной мощности за промежуток времени равен полной переданной энергии за это время:
∫ t 0 t 1 N d t = E . {displaystyle int _{t_{0}}^{t_{1}}Ndt=E.}Единицы измерения
В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт (Вт), равный одному джоулю в секунду (Дж/с). В теоретической физике, астрофизике, в качестве единицы для мощности часто используют эрг в секунду (эрг/с).
Другой распространённой, но ныне устаревшей единицей измерения мощности, является лошадиная сила. В своих рекомендациях Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит лошадиную силу к числу единиц измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются».
Мощность в механике
Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:
где F {displaystyle mathbf {F} } — вектор силы; v {displaystyle mathbf {v} } — вектор скорости; α {displaystyle alpha } — угол между вектором скорости и силы; F {displaystyle F} — модуль вектора силы; v {displaystyle v} — модуль вектора скорости.Частный случай мощности при вращательном движении:
где M {displaystyle mathbf {M} } — момент силы; ω {displaystyle mathbf {omega } } — угловая скорость; n {displaystyle n} — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин).Электрическая мощность
Электрическая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
Мгновенная электрическая мощность P ( t ) {displaystyle P(t)} участка электрической цепи:
P ( t ) = I ( t ) ⋅ U ( t ) {displaystyle P(t)=I(t)cdot U(t),} где I ( t ) {displaystyle I(t)} — мгновенный ток через участок цепи; U ( t ) {displaystyle U(t)} — мгновенное напряжение на этом участке.При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия:
- активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной мощности,
- мгновенная активная мощность:
- реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно,
- мгновенная реактивная мощность:
- полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз.
- мгновенная полная мощность:
Приборы для измерения электрической мощности и мощности излучения
- Ваттметры (в том числе варметры) — измерительные приборы, предназначенные для определения мощности электрического тока или электромагнитного излучения.
По назначению и диапазону частот ваттметры можно разделить на три категории — низкочастотные (и постоянного тока), радиочастотные и оптические.
Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа функционального преобразования измерительной информации и её вывода оператору ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.
Гидравлическая мощность
Мощность гидромашины или гидроцилиндра равна произведению перепада давления на машине (разности давлений на входе и выходе) на расход жидкости:
N H = Q H ⋅ P H , {displaystyle N_{H}=Q_{H}cdot P_{H},} где Q H {displaystyle Q_{H}} — расход жидкости, м3/с; P H {displaystyle P_{H}} — перепад давления, Па.К примеру, насос НП-89Д, стоящий на Су-24, Ту-134 и Ту-154, имеет производительность 55 л/мин (~0,000917 м3/с) при давлении 210 кгс/см2 (21 МПа) — следовательно, его гидравлическая мощность составляет примерно 19,25 кВт.