Термины и понятия

Термины и понятия

Напряжение (разность потенциалов, падение потенциалов) между точками A и B — отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда. Единица измерения напряжения в системе СИ - вольт (В).

Сила тока (часто просто «ток») в проводнике — скалярная величина, численно равная заряду, протекающему в единицу времени через сечение проводника. Единица измерения тока в системе СИ — 1 Ампер (А) = 1 Кулон / секунду.

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. Единица измерения мощности в системе СИ — 1 Ватт (Вт) = 1 Джоуль / секунду.

Калория (кал, cal) — внесистемная единица количества работы и энергии, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 мл воды на 1 °C при стандартном атмосферном давлении 101,325 кПа. В зависимости от принимаемой эталонной температуры воды, существует несколько слегка различных определений калории.
Ранее калория широко использовалась для измерения энергии, работы и теплоты. Но в настоящее время она используется главным образом лишь для оценки энергетической ценности («калорийности») пищевых продуктов. Обычно энергетическая ценность указывается в килокалориях («ккал»).
Производная от калории единица измерения количества тепловой энергии — гигакалория (Гкал) (109 калорий) используется для оценки в теплоэнергетике, системах отопления, коммунальном хозяйстве. Так же для этих целей используется производная единица Гкал/час (гигакалория в час), характеризующая количество теплоты произведённой или использованной тем или иным оборудованием за единицу времени. Данная величина эквивалентна тепловой мощности.
1 кал = 4,1868 Дж (1 Дж ≈ 0,2388459 кал) Международная калория, 1956 г.

Джоуль (англ. Joule; обозначение: Дж, J) — единица измерения работы и энергии в системе СИ. Джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной 1 ньютону, на расстояние 1 метра в направлении действия силы. В электричестве джоуль обозначает работу электрического тока величиной 1 ампер, совершаемую им при прохождении через сопротивление 1 Ом за 1 секунду.
1 Дж = Вт·с.
1 Дж ≈ 0,238846 калории

Ватт (обозначение: Вт, W) — в системе СИ единица измерения мощности. Механическая мощность 1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль. Кроме механической, различают ещё тепловую и электрическую мощность:
1 ватт мощности теплового потока эквивалентен механической мощности в 1 ватт.
1 ватт активной электрической мощности также эквивалентен механической мощности в 1 ватт и определяется как мощность постоянного электрического тока силой 1 ампер, совершающего работу при напряжении 1 вольт
Одной из основных характеристик всех электроприборов является потребляемая ими мощность, поэтому на любом электроприборе (или в инструкции к нему) можно найти информацию о количестве ватт, необходимых для его работы.

Киловатт-час (кВт•ч) — 1 кВт•ч равен энергии, потребляемой устройством мощностью 1 киловатт в течение одного часа. Внесистемная единица измерения работы или энергии. Используется преимущественно для измерения потребления электроэнергии в быту и народном хозяйстве и измерения выработки электроэнергии в электроэнергетике.
1 кВт·ч = 1000 Вт · 3600 с = 3,6 МДж

Разница между понятиями киловатт и киловатт-час.
Из-за схожих названий, киловатт и киловатт-час часто путают в повседневном употреблении, особенно когда это относится к электроприборам. Однако эти две единицы измерения относятся к разным физическим величинам. В ваттах и, следовательно, киловаттах измеряется мощность, то есть количество энергии, потребляемое прибором за единицу времени. Ватт-час и киловатт-час являются единицами измерения энергии, то есть ими определяется не характеристика прибора, а количество работы, выполненной этим прибором.
Эти две величины связаны следующим образом. Рассмотрим на примерах:
Если лампочка мощностью в 100 Вт работала на протяжении 1 часа, её работа потребовала 100 Вт·ч энергии, или 0,1 кВт·ч. Включаемая ежедневно на 8 часов, за месяц лампочка потребляет 0,1 кВт · 8 ч · 30 дн. = 24 кВт·ч. 40-ваттная лампочка потребит количество энергии, которое потребила лампочка мощностью 100 Вт за 1 час, за 2,5 часа, а 30-дневное потребление - за 75 суток. Мощность электростанции измеряется в мегаваттах, но количество проданной электроэнергии будет измеряться в киловатт-часах (мегаватт-часах).
Электроплита мощностью 2 кВт за 15 минут потребит из электросети и отдаст в окружающую среду энергию, равную 2 кВт · 0,25 ч = 0,5 кВт·ч
1 Вт = 1 Дж / 1 с
1 Вт ≈ 1 В · 1 А
1 кВт·ч = 3 600 000 Дж ≈ 859 845 калории
Примеры в природе:
10−9 ватт: поток энергии мощностью примерно в 1 пВт падает на поверхность земли площадью 1 м² от звезды яркостью в +3,5 звёздной величины.
5·10−3ватт: такую мощность (или близкую к ней) имеют обычные лазерные указки.
1 ватт: примерная мощность приёника/передатчика обычного мобильного телефона.
103 ватт: небольшой обогреватель имеет мощность порядка 1 кВт.
6·104 ватт: легковой автомобиль с двигателем в 80 лошадиных сил имеет мощность примерно равную 60 кВт.
35-40·104 ватт: средне месячное потребление электроэнергии бытовыми приборами (освещение, телевизор, ноутбук, стиральная машина, пылесос, холодильник, микроволновка) семьи из 3-4 человек составляет 350-400 кВт.
12·106 ватт: электропоезд Eurostar имеет мощность около 12 МВт.
8,2·109 ватт: электростанция Касивадзаки-Карива в городе Касивадзаки (Япония), крупнейшая в мире атомная электростанция, при пиковых нагрузках вырабатывает 8,212 ГВт электроэнергии.
2,24·1010 ватт: самая крупная существующая электростанция Санься (ГЭС Три ущелья) (Китай). Проектная мощность ГЭС — 22,4 ГВт электроэнергии.
1012 ватт: пиковая мощность среднего удара молнии примерно равна 1 ТВт.
16·1012 ватт: общее количество потребляемой человечеством энергии в 2006 году оценивалось в 16 ТВт.
174·1015 ватт: исходя из средней потока энергии на поверхности на Земли в 1,366 кВт/м², общая мощность потока энергии солнечного излучения, попадаемого на Землю, примерно равна 174 ПВт. Если всю эту энергию перевести в массу, получится, что каждую секунду на Землю попадает 1,94 кг излучения (однако, из-за отражения и излучения самой Земли, её масса в результате практически не изменяетс).
3,86·1026 ватт: полная мощность излучения Солнца оценивается учёнными в 386 ИВт, что более чем в два миллиарда раз больше, чем мощность излучения, попадающего на поверхность Земли.

Ампер-час (А·ч) — внесистемная единица измерения электрического заряда, применяемая при обслуживании электрических аккумуляторов. 1 Ампер-час — это заряд, который проходит через поперечное сечение проводника в течение одного часа при наличии в нём тока силой в 1 Ампер. Заряженный аккумулятор ёмкостью в 1 А·ч способен, условно говоря, обеспечить силу тока 1 Ампер в течение 1 часа.

Электрический аккумулятор — химический источник тока многоразового действия. Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных устройств.
Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием тока в направлении, обратном направлению тока при разряде. Несколько аккумуляторов, объединенных в одну электрическую цепь, называют аккумуляторная батарея. Емкость аккумуляторов обычно измеряют в ампер-часах (А·ч).
Электрические и эксплуатационные характеристики аккумулятора зависят от материала электродов и состава электролита.
По мере исчерпания химической энергии напряжение и ток падают, аккумулятор перестаёт действовать. Также слишком большой ток разряда аккумулятора приводит к менее эффективной отдаче электроэнергии, что нелинейно уменьшает время его работы с таким током и может приводить к перегреву. Зарядить аккумулятор (батарею аккумуляторов) можно от любого источника постоянного тока с большим напряжением при ограничении тока. Стандартным считается зарядный ток (в амперах) в 1/10 номинальной емкости аккумулятора (в А·ч). Многие типы аккумуляторов имеют различные ограничения, которые необходимо учитывать при зарядке и последующей эксплуатации, например NiMH аккумуляторы чувствительны к перезаряду, литиевые — к переразряду, напряжению и температуре. NiCd и NiMH аккумуляторы имеют так называемый эффект памяти, заключающийся в снижении ёмкости, в случае когда зарядка осуществляется при не полностью разряженном аккумуляторе. Также эти типы аккумуляторов обладают заметным саморазрядом, то есть они постепенно теряют заряд, даже не будучи подключенными к нагрузке. Для борьбы с этим эффектом может применяться капельная подзарядка (небольшой ток заряда).