На некоторых электромоторах мощности указаны в л.с., а на других — в квт. Как же сравнить эти две единицы. Сделаем грубый расчет:
1 л. с. = 75 кГм/сек,
1 кГ = 9,8 ньютон ~= 10 ньютон,
следовательно,
1 л. с. = 75∙9,8 дж/сек ~= 750 дж/сек,
т. е.
1 л. с. ~= 0,75 квт = 3/4 квт
— очень удобное для инженеров число.
Цель приведенных ниже опытов — дать вам возможность почувствовать, что такое мощность и каковы единицы ее измерения, а также помочь в некоторых случаях установить свою собственную полезную мощность.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ОПЫТЫ
Опыт 1. Измерение собственной мощности — превращение энергии питания в полезную механическую работу.
1) Попробуйте взбежать вверх по лестнице (один пролет) с предельной быстротой.
2) Попробуйте взбежать вверх по очень высокой лестнице (один пролет) с предельной быстротой.
3) Поднимитесь по лестнице (один пролет) со скоростью, которую, по вашему мнению, вы сможете поддерживать в течение нескольких часов.
…???… денных ниже единиц (в большинстве лабораторных опытов перевод результата в другие единицы — простая трата времени на арифметику, но здесь несколько единиц необходимы — свою собственную мощность полезно знать):
а) кГм/сек,
б) лошадиные силы,
в) дж/сек (ватт),
г) для заданий 3 и 5 — в Кал за 8-часовой рабочий день.
Опыт 2. Измерение полезной мощности бунзеновской горелки при нагревании водя в кружке.
1) Наполните кружку водой и нагревайте ее в течение 1 мин. Сделайте необходимые измерения для вычисления количества тепла, сообщенного воде:
ТЕПЛОТА = МАССА ВОДЫ ∙ ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
…???… тают наиболее горячим). Объясните результаты.
Опыт 3. Если возможно, проверьте или используйте «топливный калориметр» для измерения полной теплоотдачи бунзеновской горелки или полной теплоотдачи при сгорании кусочка угля.
Опыт 4. Измерьте мощность электрокипятильника, а) используя вольтметр и амперметр[200], б) нагревая им воду. (Воспользуйтесь уже собранной схемой из приборов и нагревателя, а позднее соберите ее сами.)
Оба измерения можно проводить одновременно. Показания приборов можно снимать одновременно с нагреванием воды, когда нагреватель, скажем, в течение 2 мин будет находиться в сосуде с водой. Выразите мощности в ваттах и объясните, чем различаются эти две величины.
Опыт 5. Определение полезной мощности и к. п. д. электромотора.
Пусть электромотор не выполняет полезной работы, которая затруднит измерения, а просто крутит колесо с тормозным ремнем (см. ниже). Подсчитайте его мощность на выходе в кГм/сек и ваттах. Показания амперметра и вольтметра (пока воспользуйтесь собранной схемой) дадут нам величину полной мощности, поступающей из сети. Найдите ее. Подсчитайте к. п. д. мотора.
(Примечание. Если вы хорошенько подумаете, то поймете, что к. п. д. мотора не может быть величиной постоянной, характерной для мотора при любой нагрузке. Каков, по-вашему, к. п. д. при холостом ходе, без нагрузки? А что вы получите, если мотор так нагрузить, что он вообще не сможет вращаться?)
Применение тормозного ремня для измерения мощности
Чтобы измерить мощность человека, мы можем заставить его вытягивать груз с помощью длинной веревки (фиг. 82) или использовать систему блоков и большой груз, но все это сложно.
Фиг. 82.
Удобнее устройство, заменяющее висящий груз трением тормозного ремня о колесо или барабан. Одно из таких устройств показано на фиг. 83. В других используется велосипедная рама, а человек крутит педалями заторможенные колеса.
200
Предположите, что справедливо правило:
ПОКАЗАНИЕ ВОЛЬТМЕТРА (в вольтах) ∙ ПОКАЗАНИЕ АМПЕРМЕТРА (в амперах)
дает
Кажется странным, что мощность можно измерить только этими двумя приборами, без всяких часов. Ведь мощность — это скорость и для ее измерения нужны часы. Однако амперметр сам по себе есть измеритель скорости. В известном смысле в нем заключены часы, ибо он измеряет электрический ток в