Tôi không hiểu sức mạnh thực sự là gì

9

Tôi nhận ra đây có lẽ là một câu hỏi siêu phổ biến, nhưng tôi phải đặt nó bằng lời nói của mình.

Tôi cố gắng hiểu luật ohm với sự tương tự nước. Hai bể chứa nước, một bể có mức cao hơn bể kia và một đường ống nối hai bể. Nước muốn chảy. Có một van đại diện cho một điện trở.

Điều bắt đầu sự nhầm lẫn của tôi là khi tôi bắt đầu nghĩ về tản nhiệt trong mạch điện. Nhiệt này thực sự đến từ đâu?

Nó không thể đến từ áp suất, điện áp, bởi vì nếu có, van sẽ rất nóng nếu chỉ đơn giản là có đủ nước ở hai bể cao hơn, do đó gây áp lực lớn lên van.

Tôi đã đọc được rằng sức nóng đến từ dòng điện thực tế, dòng điện. Lúc đầu điều này có vẻ trực quan. Nhưng sau đó tôi tiến tới xem xét sức mạnh là gì. Đây là nơi mà sự nhầm lẫn đặt vào. Bởi vì nếu tôi tăng gấp đôi áp lực và tăng gấp đôi điện trở, thì dòng điện vẫn giữ nguyên. Tôi nghĩ rằng điều này có nghĩa là tản nhiệt sẽ giữ nguyên.

Nhưng sức mạnh tăng gấp đôi. Vậy điều đó thực sự có nghĩa là gì?

Có phải bể của tôi thoát vào bể khác ở một tốc độ khác vì công suất cao hơn, mặc dù dòng chảy thực tế không đổi?

Sức mạnh là gì?

ohms-law

— Kelsie
nguồn

Đôi khi nó giúp tránh xa sự tương tự và nhìn vào thực tế cụ thể. Sức mạnh là năng lượng theo thời gian. Điện áp là năng lượng qua điện tích, và dòng điện là điện tích theo thời gian. Nhân cả hai cho sức mạnh.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Một giờ watt là năng lượng theo thời gian, phải không? Làm thế nào mà tạo ra một năng lượng watt theo thời gian?

— Kelsie

Hay tôi đang lạm dụng các điều khoản?

— Kelsie

2

Một giờ watt là năng lượng. Chính xác là 3600 joules.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Tôi không chắc là tôi hiểu thuật ngữ "năng lượng quá mức".

— Kelsie

8

Bạn có thể nghĩ về những gì xảy ra với dòng điện tử trong dây. Mặc dù không đúng, hãy thử nghĩ về electron như một hạt cơ học. Bất cứ khi nào nó cố gắng di chuyển dây, nó va vào thứ gì đó và sự va chạm đó tạo ra nhiệt. Vì vậy, bạn có thể nghĩ về một năng lượng được chuyển từ động năng của electron sang nhiệt (vì vậy tốc độ electron rơi xuống trong khoảnh khắc đó). Vì vậy, các electron không có tốc độ không đổi trong suốt thời gian dài, chúng ta có thể nói rằng chúng có tốc độ trung bình và tốc độ trung bình này phụ thuộc vào điện trở của dây dẫn, vượt qua trở ngại này mà electron gặp phải.

Dây sẽ không bị nóng nếu nó không có điện trở. Vì vậy, không có năng lượng sẽ được tiêu thụ bởi dây.

Khi bạn tăng gấp đôi điện áp và cũng tăng gấp đôi điện trở, bạn có thể nghĩ rằng điện trường trong dây cao hơn để electron có thể đạt tốc độ cao nhanh hơn so với điện áp thấp hơn. Nhưng sức đề kháng cũng cao hơn nên có thể đánh vào chướng ngại vật của nó một cách mạnh mẽ hơn. Vì vậy, tốc độ trung bình có thể trở nên giống nhau (hiện tại là như nhau) bây giờ bạn đang tản nhiệt nhiều hơn vì va chạm mạnh hơn.

Đây là một cách rất thô thiển để suy nghĩ nhưng nó có thể giúp bạn tưởng tượng tại sao mọi thứ lại theo cách tương tự.

Ngoài ra, bạn có thể nghĩ sức mạnh như Joules mỗi giây (Oát). Vì vậy, nó liên quan đến một số đơn vị năng lượng mỗi lần. Trong ví dụ luật ohms, nó áp dụng cho tản nhiệt. Nói cách khác, bao nhiêu năng lượng đang bị lãng phí trong nhiệt trong toàn bộ dây. Nếu bạn nghĩ về các hệ thống cơ học, năng lượng có thể đại diện cho bao nhiêu năng lượng cần thiết để di chuyển một thứ gì đó (bạn có thể tính toán động năng tối thiểu của nó để đạt được tốc độ mong muốn và do đó tính toán lượng năng lượng bạn nên truyền cho vật thể này để đạt được tốc độ đó). Vì vậy, vì sức mạnh có liên quan đến năng lượng, bạn có thể nghĩ rằng năng lượng luôn được truyền từ cách này sang cách khác. Sức mạnh có thể cho thấy những điều này xảy ra nhanh như thế nào.

— Felipe_Ribas
nguồn

Không có gì. Tôi rất vui vì nó hữu ích.

— Felipe_Ribas

1

"The wire would not became hot if it does not have any resistance. So no power would be consumed by the wire."- tính siêu dẫn .

— sherrellbc

8

Đối với một sự tương tự cơ học, hãy nghĩ về điện trở như ma sát cơ học , điện áp như lực và dòng điện là tốc độ .

Giả sử rằng có một vật thể, chịu ma sát, chuyển động với tốc độ không đổi (điều này tương tự với mạch điện trở có dòng điện không đổi).

Phải có một lực tác dụng (tương tự với nguồn điện áp) và lực ma sát đối diện (tương tự với điện áp trên điện trở).

Bây giờ, khi bạn đã chắc chắn quan sát, ma sát chuyển động năng để năng lượng nhiệt (suy nghĩ như thế nào phanh được nóng khi dừng xe của bạn một cách nhanh chóng từ một tốc độ cao).

Sức mạnh liên quan là tốc độ chuyển đổi năng lượng này; đó là bao nhiêu động năng được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt mỗi giây .

$F_f$

P_{f} = F_{f} \cdot v

$P_f = F_f \cdot v$

Điều này nên trực quan với bạn. Nếu bạn di chuyển hai bàn tay từ từ với nhau, bạn sẽ không cảm thấy nhiều nếu có nhiệt. Nếu bạn di chuyển hai bàn tay nhanh chóng với nhau, bạn có thể làm ấm chúng nhanh chóng.

Lực ma sát được cho bởi:

F_{f} = μ \cdot v

$F_f = \mu \cdot v$

$\mu$

V = R \cdot I

$V = R \cdot I$

Cuối cùng, hãy giải quyết câu hỏi của bạn:

Bởi vì nếu tôi tăng gấp đôi áp lực và tăng gấp đôi điện trở, thì dòng điện vẫn giữ nguyên. Tôi nghĩ rằng điều này có nghĩa là tản nhiệt sẽ giữ nguyên.

Nhưng sức mạnh tăng gấp đôi. Vậy điều đó thực sự có nghĩa là gì?

Trong phép loại suy cơ học của chúng ta, điều gì xảy ra nếu chúng ta nhân đôi ma sát (tương tự như nhân đôi điện trở) và giả sử tốc độ của vật thể vẫn như cũ (tương tự với dòng điện còn lại như cũ)?

Lực ma sát tăng gấp đôi và do đó, sức mạnh do lực ma sát tăng gấp đôi .

Về mặt cơ học, đây là trực quan. Nếu bạn đang ở trong xe với tốc độ không đổi và ma sát lăn đột ngột tăng gấp đôi, bạn sẽ cần tăng gấp đôi công suất động cơ (nhấn bàn đạp ga mạnh hơn) để duy trì tốc độ của bạn .

— Alfred Centauri
nguồn

Alfred giải thích tốt và tương tự tuyệt vời !!!

— AKR

5

Sức mạnh trước hết là tốc độ thay đổi năng lượng. Nếu năng lượng là tiền thì năng lượng bị mất sẽ là chi phí hàng tháng của bạn và năng lượng đạt được sẽ là thu nhập hàng tháng của bạn. Nếu cả hai đều bằng nhau thì không có thay đổi năng lượng ròng mỗi tháng.

Nhưng năng lượng thực sự là gì? Năng lượng là thứ bạn cần để thực hiện công việc, như nâng vật nặng (chống lại trường hấp dẫn) hoặc kéo hai nam châm (chống lại từ trường) hoặc di chuyển các hạt tích điện (chống lại điện trường). Đây là ví dụ cuối cùng áp dụng trong điện cơ bản.

Bạn thường có thể định nghĩa một số loại hạt nhạy cảm và có thể bị đẩy xung quanh bằng cách ở trong một trường và một trường chỉ là một cách trực quan hóa và định lượng trong mức độ tự do của hạt này (như tọa độ không gian), mạnh mẽ và mạnh mẽ như thế nào nó được đẩy theo hướng nào.

Vì vậy, vật lý di chuyển hạt này trên các lĩnh vực đòi hỏi năng lượng. Nếu bạn xác định một điểm A tùy ý trong trường và tính năng lượng để đưa hạt đến điểm B khác, bạn có thể nói rằng điểm B có tiềm năng bằng năng lượng này. Vì A là độc đoán, nên chỉ có ý nghĩa khi nói về sự khác biệt tiềm năng.

Trong bối cảnh của một điện trường, độ nhạy của các hạt (như electron) đối với trường này được gọi là điện tích và các đơn vị được gọi là Coulomb. Vì vậy, tiềm năng có đơn vị năng lượng / điện tích, hoặc [Joules] / [Coulomb], tương tự như Điện áp .

Vì vậy, nếu bạn có sự khác biệt tiềm năng giữa các điểm A và B trong mạch (điện áp) và có một lượng điện tích nhất định đi từ A đến B ở một tốc độ nhất định (một dòng điện), thì có một tốc độ năng lượng được sử dụng hết (sức mạnh). Việc họ đi từ điểm A đến điểm B không thực sự quan trọng (thông qua dây, điện trở, điốt, bóng bán dẫn, không khí, bút chì, v.v.), tất cả những gì quan trọng là điện áp và dòng điện, và năng lượng là sản phẩm của họ:

P o w e r = V o l t a g e \cdot C u r r e n t

$Power = Voltage\cdot Current$

Bạn có thể kiểm tra các đơn vị:

\frac{[J o u l e s]}{[S e c o n d]} = \frac{[J o u l e s]}{[C o u l o m b]} \cdot \frac{[C o u l o m b s]}{[S e c o n d]}

$\frac{[Joules]}{[Second]} = \frac{[Joules]}{[Coulomb]}\cdot \frac{[Coulombs]}{[Second]}$

$P=V^2/R$ $P=V\cdot I$ $P=V^2/R$

Hy vọng rằng bây giờ sẽ rõ ràng hơn tại sao không có dòng điện thì không thể có bất kỳ nguồn điện nào (bạn không thay thế bất kỳ hạt tích điện nào, vì vậy không có công việc nào được thực hiện) và tại sao năng lượng không phụ thuộc vào dòng điện (di chuyển ngang qua không tiềm năng không yêu cầu bất kỳ 'nỗ lực'). Nó thực sự là về việc bạn di chuyển bao nhiêu chi phí cho mỗi đơn vị thời gian và trên bao nhiêu sự khác biệt tiềm năng.

— apalopohapa
nguồn

0

Theo định nghĩa, sức mạnh IS là tốc độ mà năng lượng được truyền hoặc biến đổi.
Nếu bạn coi đó là điều cốt yếu cơ bản, tất cả các câu hỏi khác cần có ý nghĩa đối với vấn đề này.
Nếu câu hỏi không "tôn trọng" định nghĩa đó thì câu hỏi không có ý nghĩa.
Cố gắng hiểu câu trả lời cho những câu hỏi vô nghĩa đầy nguy hiểm :-).

Nó không thể đến từ áp suất, điện áp, bởi vì nếu có, van sẽ rất nóng nếu chỉ đơn giản là có đủ nước ở hai bể cao hơn, do đó gây áp lực lớn lên van.

Bạn có áp lực nhưng không có dòng chảy. Năng lượng không được truyền - không có năng lượng cần thiết.

Tôi đã đọc được rằng sức nóng đến từ dòng điện thực tế, dòng điện. Lúc đầu điều này có vẻ trực quan. Nhưng sau đó tôi tiến tới xem xét sức mạnh là gì. Đây là nơi mà sự nhầm lẫn đặt vào. Bởi vì nếu tôi tăng gấp đôi áp lực và tăng gấp đôi điện trở, thì dòng điện vẫn giữ nguyên. Tôi nghĩ rằng điều này có nghĩa là tản nhiệt sẽ giữ nguyên. Nhưng sức mạnh tăng gấp đôi. Vậy điều đó thực sự có nghĩa là gì?

Theo năng lượng.
Vì I = V / R = 2V / 2R, dòng điện sẽ không thay đổi khi cả V và R được nhân đôi.
NHƯNG năng lượng cần thiết để đẩy cùng một dòng điện qua một đường ống có điện trở gấp đôi. Đúng?
tức là tăng gấp đôi cả áp suất và điện trở -> dòng điện là như nhau nhưng tốc độ dòng năng lượng tăng gấp đôi nên công suất tăng gấp đôi.

Lưu ý rằng sức mạnh

= VI = V ^ 2 / R = I ^ 2R.

Các công thức này là giống hệt nhau về chức năng và có thể thay thế cho nhau.
Bạn có thể đi từ cái này sang cái khác chỉ bằng cách thay thế các biến.
Nếu bất kỳ ai trong số họ có ý nghĩa với bạn thì phần còn lại có thể được bắt nguồn từ nó chỉ bằng cách cắm các biến thể cho các biến dựa trên luật Ohm.

vd:
P = V x I Nhưng V = IR
Vậy P = IR x I = I ^ 2R

P = I ^ 2R Nhưng tôi = V / R Vậy P = (V / R) ^ 2 = V ^ 2 / R

Nếu bạn hài lòng với quyền lực được 'giải thích' bởi bất kỳ VI hoặc V ^ 2 / R hoặc I ^ R thì ở trên cho phép bạn cho thấy rằng những người khác giống hệt nhau.

P = V x I
Tốc độ năng lượng tỷ lệ thuận với lượng vật được đẩy và mức độ khó của nó.

P = I ^ 2R
Tốc độ năng lượng tỷ lệ thuận với mức độ vật chất cứng được đẩy NHƯNG tỷ lệ với bình phương của lượng vật chất được đẩy bởi vì khi bạn tăng gấp đôi lượng vật chất được đẩy qua một đường ống nhất định, bạn không chỉ nhận được nhiều thứ như vậy mỗi lần NHƯNG nó khó gấp hai lần.

P = V ^ 2 / R
Tốc độ năng lượng tỷ lệ với bình phương của lực đẩy NHƯNG tỷ lệ nghịch với mức độ khó để đẩy nó.
1 / R dễ dàng như ít nỗ lực = ít năng lượng cần thiết.
Nếu bạn tăng gấp đôi lực sử dụng, bạn sẽ tăng gấp đôi lượng lực được sử dụng để tốc độ năng lượng tăng lên, tốc độ dòng chảy NHƯNG cũng tăng gấp đôi (I = V / R), do đó bạn phải đẩy mạnh gấp đôi gấp đôi, do đó V ^ 2 hạn.

Tất cả đều có lý.
Đó là tất cả phù hợp.
Tất cả có thể được chuyển đổi giữa nhiều cách nói khác nhau.
Bất cứ khi nào bất kỳ điều nào trong số 3 điều này dường như không đúng, hãy tấn công "lý do" rằng nó không có vẻ như vậy và bạn sẽ thấy rằng lý do có một lỗ hổng.
ví dụ trong ví dụ đầu tiên được đưa ra không có dòng chảy nên không truyền năng lượng nên không có năng lượng.

— Russell McMahon
nguồn