Aslında gücün ne olduğunu anlamıyorum

Bunun muhtemelen çok yaygın bir soru olduğunun farkındayım, ama bunu kendi sözlerime koymak zorundayım.

Ohm yasasını su benzetmesi ile anlamaya çalışıyorum. Biri diğerinden daha yüksek olan iki su tankı ve ikisini birbirine bağlayan bir boru. Su akmak istiyor. Bir direnci temsil eden bir valf vardır.

Karışıklığımı başlatan şey, bir elektrik devresindeki ısı dağılımını düşünmeye başladığımdır. Bu ısı aslında nereden geliyor?

Basınçtan, voltajdan gelemez, çünkü eğer öyleyse, iki tankın üst kısmında yeterli su varsa vana çok sıcak olmalıdır, böylece vanaya çok fazla basınç uygular.

Sıcaklığın gerçek elektrik akımından geldiğini okudum, akım. İlk başta bu sezgisel görünüyor. Ama sonra gücün ne olduğunu düşünmeye devam ediyorum. Karışıklık devreye giriyor. Çünkü basıncı ve direnci iki katına çıkarırsam, akım aynı kalır. Bunun ısı yayılımının aynı kalacağı anlamına geleceğini düşünürdüm.

Fakat güç iki katına çıkar. Peki bu aslında ne anlama geliyor?

Akımın gerçek akışı sabit kalsa da, tankım daha yüksek güç nedeniyle diğer tanka farklı bir hızda boşaldı mı?

Güç nedir?

Teldeki elektron akışına ne olduğunu düşünebilirsiniz. Doğru olmasa da, elektronu mekanik bir parçacık olarak düşünmeye çalışın. Telin içinde hareket etmeye çalıştığında, bir şeye çarpar ve bu çarpışma ısı üretir. Böylece elektronun kinetik enerjisinden ısıya aktarılan bir enerjiyi düşünebilirsiniz (böylece elektron hızı o anda düşer). Bu nedenle, ortalama bir hıza sahip olduklarını söyleyebilmemize rağmen, elektronlar sabit hıza sahip değildir ve bu ortalama hız, elektronun çarptığı bu engellerden tam olarak uzak olan telin direncine bağlıdır.

Direnç yoksa tel ısınmaz. Böylece tel tarafından güç tüketilmezdi.

Gerilimi iki katına çıkardığınızda ve aynı zamanda direnci iki katına çıkardığınızda, tel içindeki elektrik alanının daha yüksek olduğunu düşünebilirsiniz, böylece elektron, düşük voltajdan daha yüksek bir hıza daha hızlı ulaşabilir. Ancak direnç daha yüksektir, bu yüzden engellerine daha güçlü bir şekilde vurabilir. Böylece ortalama hız aynı olabilir (akım aynıdır) ancak şimdi daha fazla ısı yayıyorsunuz, çünkü çarpışmalar daha güçlü.

Bu düşünmenin çok kaba bir yoludur ama bazı şeylerin neden böyle olduklarını hayal etmenize yardımcı olabilir.

Ayrıca, gücü saniyede Joule (Watt) olarak düşünebilirsiniz. Yani her seferinde bir miktar enerji birimi ile ilgilidir. Ohm kanunu örneğinde, ısı yayılımı için geçerlidir. Başka bir deyişle, tel boyunca ısıda ne kadar enerji harcanıyor. Mekanik sistemleri düşünürseniz, güç bir şeyi hareket ettirmek için ne kadar enerjinin gerekli olduğunu gösterebilir (istenen bir hıza ulaşmak için minimum kinetik enerjisini hesaplayabilir ve böylece bu hıza ulaşmak için bu nesneye ne kadar enerji aktarmanız gerektiğini hesaplayabilirsiniz). Dolayısıyla, güç enerjiyle doğrudan ilgili olduğu için, enerjinin her zaman bir şekilde bir başka yöne aktarıldığını düşünebilirsiniz. Güç, bu şeylerin ne kadar hızlı gerçekleştiğini gösterebilir.

Mekanik bir benzer için, mekanik olarak elektrik direnci düşünmek sürtünme gibi gerilim kuvveti olarak, ve akım hızı .

Sürtünmeye maruz kalan, sabit bir hız ile hareket eden bir nesne olduğunu varsayın (bu, sabit bir akıma sahip bir direnç devresine benzer).

Uygulanan bir kuvvet (bir voltaj kaynağına benzer) ve karşıt bir sürtünme kuvveti (direnç üzerindeki voltaja benzer) olmalıdır.

Mutlaka gözlenen ettik Şimdi, sürtünme dönüştürür kinetik enerji için termal enerji (yüksek hızdan hızlı bir şekilde aracın durdurulması sırasında frenler sıcak olsun nasıl düşünün).

İlgili güç , bu enerji dönüşümünün oranıdır; kinetik enerjinin saniyede termal enerjiye dönüştürülmesidir .

$F_f$

Bu sizin için sezgisel olmalıdır. Ellerinizi yavaşça birlikte hareket ettirirseniz, herhangi bir ısı varsa fazla hissetmezsiniz. Ellerinizi hızlı bir şekilde birlikte hareket ettirirseniz, onları hızla ısıtabilirsiniz.

Sürtünme kuvveti:

$\mu$

Son olarak, sorunuzu ele alalım:

Çünkü basıncı iki katına çıkarır ve direnci iki katına çıkarırsam, akım aynı kalır. Bunun ısı yayılımının aynı kalacağı anlamına geleceğini düşünürdüm.

Fakat güç iki katına çıkar. Peki bu aslında ne anlama geliyor ?

Biz eğer bizim mekanik benzer, ne olur katına (direnç iki katına benzerdir) sürtünmeyi ve nesnenin hızı (aynı kalan akımına benzer olan) aynı kalır varsayıyorum?

Sürtünme kuvveti ikiye katlanır ve böylece sürtünme kuvvetine bağlı güç ikiye katlanır .

Mekanik olarak, bu sezgisel. Sabit bir hızda bir arabadaysanız ve yuvarlanan sürtünme aniden iki katına çıkarsa , hızınızı korumak için motor güç çıkışını iki katına çıkarmanız (gaz pedalına daha sert basın) gerekir .

Güç, her şeyden önce enerjide bir değişim oranıdır. Enerji para olsaydı, kaybedilen güç aylık giderleriniz ve kazanılan güç aylık geliriniz olurdu. İkisi de eşitse her ay net enerji değişikliği olmaz.

Peki enerji gerçekten nedir? Enerji, ağır bir şeyi (yerçekimi alanına karşı) kaldırmak veya iki mıknatısı (manyetik alana karşı) ayırmak veya yüklü parçacıkları (elektrik alanına karşı) çıkarmak gibi iş yapmanız gereken şeydir. Temel elektrik için geçerli olan bu son örnektir.

Genellikle hassas olan ve bir alanın içinde bulunarak itilebilen bir tür parçacık tanımlayabilirsiniz ve bir alan bu parçacığın özgürlük dereceleri (mekansal koordinatlar gibi) içinde görselleştirme ve nicelleştirme yöntemidir, ne kadar güçlü ve hangi yönde itilir.

Yani bu parçacığı fiziksel olarak tarlaya taşımak enerji gerektirir. Tarlada keyfi bir A noktası tanımlar ve bir parçacığı başka bir B noktasına almak için enerjiyi hesaplarsanız, B noktasının bu enerjiye eşit bir potansiyeli olduğunu söyleyebilirsiniz. A keyfi olduğundan, sadece potansiyel farklılıklar hakkında konuşmak mantıklıdır.

Bir elektrik alanı bağlamında, parçacıkların (elektronlar gibi) bu alana duyarlılığı yük olarak adlandırılır ve birimlere Coulomb denir. Bu yüzden potansiyel, Voltaj ile aynı olan enerji / yük veya [Joule] / [Coulomb] birimlerine sahiptir .

Dolayısıyla, bir devredeki A ve B noktaları (voltaj) arasında potansiyel bir farkınız varsa ve A'dan B'ye belirli bir oranda (akım) giden belirli bir şarj miktarı varsa, o zaman bir enerji oranı vardır tüketiliyor (güç). A noktasından B noktasına nasıl geçtikleri önemli değil (bir tel, dirençler, diyotlar, transistörler, hava, bir kalem vb.), Önemli olan tek şey voltaj ve akım ve güç onların ürünüdür:

Birimleri kontrol edebilirsiniz:

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

Umarım şimdiye kadar neden akım olmadan herhangi bir güç olamayacağı daha açık olmalıdır (yüklü parçacıkları değiştirmiyorsunuz, bu yüzden hiçbir iş yapılmıyor) ve güç neden sadece akıma bağlı değil (hareket eden yükler) sıfır potansiyel herhangi bir 'çaba' gerektirmez). Gerçekten, birim zaman başına ne kadar yük taşıdığınız ve ne kadar potansiyel fark arasında olduğunuzla ilgilidir.

Tanım olarak, güç , enerjinin aktarılma veya değişme hızıdır.
Bunu temel bir temel olarak kabul ederseniz, diğer tüm soruların bu konuda mantıklı olması gerekir.
Soru bu tanıma "saygı duymazsa", o zaman mantıklı değildir.
Saçma soruların cevaplarını anlamaya çalışmak tehlikeyle doludur :-).

Basınçtan, voltajdan gelemez, çünkü eğer öyleyse, iki tankın üst kısmında yeterli su varsa vana çok sıcak olmalıdır, böylece vanaya çok fazla basınç uygular.

Baskı var ama akış yok. Enerji aktarılmıyor - güç gerekmez.

Sıcaklığın gerçek elektrik akımından geldiğini okudum, akım. İlk başta bu sezgisel görünüyor. Ama sonra gücün ne olduğunu düşünmeye devam ediyorum. Karışıklık devreye giriyor. Çünkü basıncı ve direnci iki katına çıkarırsam, akım aynı kalır. Bunun ısı yayılımının aynı kalacağı anlamına geleceğini düşünürdüm. Fakat güç iki katına çıkar. Peki bu aslında ne anlama geliyor?

Enerjiyi takip edin.
I = V / R = 2V / 2R olduğundan, hem V hem de R iki katına çıktığında akım değişmez.
ANCAK aynı akımı direncin iki katı olan bir borudan itmek için gereken enerji iki katına çıkar. Evet?
yani basınç ve direnci ikiye katlayın -> akım aynıdır ancak enerji akış hızı iki katına çıkar, böylece güç iki katına çıkar.

Gücün

= VI = V ^ 2 / R = 1 ^ 2R.

Bu formüller işlevsel olarak aynıdır ve değiştirilebilir.
Değişkenleri değiştirerek birinden diğerine geçebilirsiniz.
Bunlardan herhangi biri size mantıklı geliyorsa, geri kalanı sadece Ohm yasasına dayanan değişkenler için varyantlar ekleyerek ondan türetilebilir.

örneğin
P = V x I Ama V = IR
So P = IR x I = I ^ 2R

P = I ^ 2R Ama I = V / R So P = (V / R) ^ 2 = V ^ 2 / R

Eğer gücün VI veya V ^ 2 / R veya I ^ R'den herhangi biri tarafından 'açıklanmasından' memnunsanız, yukarıdakiler diğerlerinin aynı olduğunu göstermenizi sağlar.

P = V x I
Enerji oranı, itilen malzeme miktarı ve ne kadar sert itildiği ile orantılıdır.

P = I ^ 2R
Enerji oranı, sert malzemelerin ne kadar itildiği ile orantılıdır AMA ne kadar itilenin karesiyle orantılıdır, çünkü belirli bir borudan itilen malzeme miktarını iki katına çıkardığınızda, yalnızca iki kat daha fazla elde edersiniz her seferinde itmek iki kat daha zordur.

P = V ^ 2 / R
Enerji hızı itme kuvvetinin karesi ile orantılıdır, AMA itmenin ne kadar zor olduğu ile ters orantılıdır.
Daha az çaba = daha az enerji gerektiğinden 1 / R kolaydır.
Kullanılan kuvveti iki katına çıkarırsanız, kullanılan güç miktarını iki katına çıkarırsınız, böylece enerji hızı yükselir, AMA akış hızı da iki katına çıkar (I = V / R), bu nedenle V ^ 2 terimini iki kat daha fazla itmeniz gerekir.

Hepsi mantıklı.
Her şey tutarlıdır.
Her şey bunu söylemenin çeşitli yolları arasında dönüştürülebilir.
Bu 3 durumdan herhangi biri doğru görünmüyorsa, öyle görünmüyor "nedenine" saldırın ve mantığın bir kusuru olduğunu göreceksiniz.
örneğin verilen ilk örnekte akım akışı yoktu, enerji transferi yok, güç yok.