1.8. Мощность. Единицы измерения энергии и мощности

Мощность - это скорость преобразования энергии. Значение мощности показывает, сколько джоулей энергии преобразуется из одной формы энергии в другую за единицу времени.

Единица измерения мощности ватт (Вт). .

Примеры: а) В электрической лампочке мощностью 100 ватт за одну секунду 100 джоулей электрической энергии в кинетической форме преобразуются в тепловую и световую энергии.

б) Электродвигатель мощностью 1 киловатт за одну секунду преобразует 1000 джоулей электромагнитной энергии в механическую и тепловую.

Через электрические величины энергия выражается как произведение напряжения, измеряемого в вольтах, тока, измеряемого в амперах и времени, измеряемого в секундах:

.

Электрический ток – это скорость однонаправленного движения заряда. При токе в 1 А через рассматриваемое поперечное сечение проводника за 1 секунду проходит 1 кулон электричества:

; Кл=А×с

Произведение тока, напряжения и времени в электричестве аналогично произведению силы и расстояния в механике:

.

Если вспомнить, что напряжённость электрического поля – это сила, действующая на единичный заряд, то можно, наоборот, перейти от размерностей механической энергии к размерностям электрической:

.

1.9. Основные и производные единицы измерения механических, тепловых и электрических величин.

Для измерения всех физических величин в настоящее время используется международная система единиц СИ (система интернациональная).

СИ содержит:

- основные единицы, которые определяются сравнением с эталоном;

- производные единицы, составляемые из основных единиц в соответствии с известными фундаментальными (экспериментальными) законами.

Основные единицы системы СИ:

1. Единица измерения длины – метр (м; m)¹.

Метр есть длина пути, проходимого светом

в вакууме за интервал времени 1/299792458 с.

2. Единица измерения массы – килограмм (кг; kg).

Килограмм равен массе

международного прототипа килограмма.

3. Единица измерения времени – секунда (с; s).

Секунда равна 9192631770 периодам излучения,

соответствующего переходу между двумя

сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

4. Единица измерения силы электрического тока – ампер (А; А).

Ампер равен силе неизменяющегося тока,

который при прохождении по двум параллельным

прямолинейным проводникам бесконечной длины

и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения,

расположенным в вакууме (пустоте) на расстоянии 1 м один от другого,

вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м

силу взаимодействия, равную 2×10^-7 ньютона.

Единица силы тока может быть определена абсолютным методом с наибольшей точностью на основе измерения механического взаимодействия электрических токов в пустоте с помощью токовых весов.

Названные 4 основных единицы (метр, килограмм, секунда, ампер) образуют подсистему измерения электромагнитных явлений и процессов – МКСА. Система МКСА связана с рационализированной системой уравнений электромагнитного поля, в которой множитель 4π явно входит в те зависимости, которые соответствуют случаям, характеризующимся сферической симметрией (см. ниже).

5. Единица измерения температуры - кельвин (К; К )

Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической

температуры тройной точки воды.

Термодинамическая температура - температура, отсчитываемая по термодинамической шкале температур от абсолютного нуля.

6. Единица измерения количество вещества n – моль (моль; mol).

Моль равен количеству вещества системы,

содержащей столько же структурных элементов,

сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,12 кг.

При применении моля структурные элементы могут быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами, и другими частицами или специфицированными группами частиц.

7. Единица измерения силы света I – кандела (кд; cd)

Кандела равна силе света в заданном направлении источника,

испускающего монохроматическое излучение частотой 540×10¹² Гц,

сила излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Кандела – величина, равная отношению светового потока, распространяющегося от источника излучения в рассматриваемом направлении внутри малого телесного угла к этому телесному углу (плотность светового потока).

Рассмотрим еще некоторые производные единицы.

- Единица измерения частоты периодического процесса- герц (Гц; Hz). Герц равен частоте периодического процесса, при которой за время 1с совершается один цикл периодического процесса. 1Гц = 1/1 с.

- Единица измерения количества электричества (электрического заряда) кулон (Кл; С). Кулон равен количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника при токе силой 1 А за время 1 с. 1 Кл = 1 А ×1 с.

- Единица измерения силы – ньютон (Н; N). Ньютон равен силе, придающей телу массой 1 кг ускорение 1 м/с² в направлении действия силы.

Другие производные единицы – вольт, ватт, джоуль были рассмотрены выше (1.7, 1.8)