In der Physik ist Macht die Rate, an der Energie übertragen, verwendet oder umgestaltet wird. Zum Beispiel wird die Rate, an der eine Glühbirne elektrische Energie in die Hitze und das Licht umgestaltet, in Watt gemessen - je mehr Wattleistung, desto mehr Macht, oder gleichwertig die mehr elektrische Energie pro Einheitszeit verwendet wird.

Energieübertragung kann verwendet werden, um Arbeit zu tun, so ist Macht auch die Rate, an der diese Arbeit durchgeführt wird. Die Produktionsmacht eines elektrischen Motors ist das Produkt des Drehmoments, das der Motor erzeugt und die winkelige Geschwindigkeit seiner Produktionswelle. Die Macht, die ausgegeben ist, um ein Fahrzeug zu bewegen, ist das Produkt der Traktionskraft der Räder und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Das Integral der Macht definiert mit der Zeit die geleistete Arbeit. Weil dieses Integral von der Schussbahn des Punkts der Anwendung der Kraft und des Drehmoments abhängt, wie man sagt, ist diese Berechnung der Arbeit "Pfad-Abhängiger."

Einheiten

Die Dimension der Macht ist durch die Zeit geteilte Energie. Die SI-Einheit der Macht ist das Watt (W), der einem Joule pro Sekunde gleich ist. Andere Einheiten der Macht schließen Erg pro Sekunde (erg/s), Pferdestärke (hp), metrische Pferdestärke (Pferdestärke (PS) oder cheval vapeur, LEBENSLAUF), und Fußpfunde pro Minute ein. Eine Pferdestärke ist zu 33,000 Fußpfunden pro Minute, oder die Macht gleichwertig, die erforderlich ist, sich um 550 Pfunde um einen Fuß in einer Sekunde zu heben, und ist zu ungefähr 746 Watt gleichwertig. Andere Einheiten schließen dBm, ein logarithmisches Verhältnismaß mit 1 milliwatt als Verweisung ein; (Essen) Kalorien pro Stunde (häufig verwiesen auf als kilocalories pro Stunde); Btu pro Stunde (Btu/h); und Tonnen der Kühlung (12,000 Btu/h).

Durchschnittliche Macht

Als ein einfaches Beispiel, ein Kilogramm von Kohlenausgaben verbrennend, tut viel mehr Energie als das Explodieren eines Kilogramms von TNT, aber weil die TNT Reaktion Energie viel schneller veröffentlicht, liefert es viel mehr Macht als die Kohle.

Wenn ΔW der Betrag der Arbeit ist, die während einer Zeitspanne der Dauer Δt durchgeführt ist, wird die durchschnittliche Macht P im Laufe dieser Periode durch die Formel gegeben

:

P_\mathrm {avg} = \frac {\\Delta W} {\\Delta t }\\.

</Mathematik>

Es ist der durchschnittliche Betrag der geleisteten Arbeit oder pro Einheit der Zeit umgewandelten Energie. Die durchschnittliche Macht wird häufig einfach "Macht" genannt, wenn der Zusammenhang verständlich macht.

Die sofortige Macht ist dann der Begrenzungswert der durchschnittlichen Macht, weil sich der Zeitabstand Δt Null nähert.

:

P = \lim _ {\\Delta t\rightarrow 0\P_\mathrm {avg} = \lim _ {\\Delta t\rightarrow 0\\frac {\\Delta W} {\\Delta t\= \frac {dW} {dt }\\.

</Mathematik>

Im Fall von der unveränderlichen Macht P wird durch den Betrag der Arbeit, die während einer Periode der Dauer T durchgeführt ist, gegeben:

:

W = PT \.

</Mathematik>

Im Zusammenhang der Energiekonvertierung ist es üblicher, um das Symbol E aber nicht W zu verwenden.

Mechanische Macht

Die Macht in mechanischen Systemen ist die Kombination von Kräften und Bewegung. Insbesondere Macht ist das Produkt einer Kraft auf einem Gegenstand und der Geschwindigkeit des Gegenstands, oder das Produkt eines Drehmoments auf einer Welle und der winkeligen Geschwindigkeit der Welle.

Mechanische Macht wird auch als die Zeitableitung der Arbeit beschrieben. In der Mechanik, der geleisteten Arbeit durch eine Kraft F auf einem Gegenstand, der entlang einer Kurve reist, wird C durch die integrierte Linie gegeben:

:

wo x den Pfad C definiert und v die Geschwindigkeit entlang diesem Pfad ist. Die Zeitableitung der Gleichung für die Arbeit gibt die sofortige Macht, nach

:

In Rotationssystemen ist Macht das Produkt des Drehmoments und der winkeligen Geschwindigkeit,

:

wo gemessen, in radians pro Sekunde.

In flüssigen Macht-Systemen wie hydraulische Auslöser wird Macht durch gegeben

:

wo p Druck in pascals ist, oder N/m und Q volumetrischer Durchfluss in m/s in SI-Einheiten sind.

Mechanischer Vorteil

Wenn ein mechanisches System keine Verluste dann hat, muss die Eingangsmacht der Produktionsmacht gleichkommen. Das stellt eine einfache Formel für den mechanischen Vorteil des Systems zur Verfügung.

Lassen Sie die Eingangsmacht zu einem Gerät eine Kraft F das Folgen einem Punkt sein, der sich mit der Geschwindigkeit v bewegt und die Produktionsmacht, eine Kraft sein, F einem Punkt folgt, der sich mit der Geschwindigkeit v bewegt. Wenn es keine Verluste im System, dann gibt

:

und der mechanische Vorteil des Systems wird durch gegeben

:

Eine ähnliche Beziehung wird erhalten, um Systeme rotieren zu lassen, wo T und ω das Drehmoment und die winkelige Geschwindigkeit des Eingangs und T sind und ω das Drehmoment und die winkelige Geschwindigkeit der Produktion sind. Wenn es keine Verluste im System, dann gibt

:

der den mechanischen Vorteil nachgibt

:

Diese Beziehungen sind wichtig, weil sie die maximale Leistung eines Geräts in Bezug auf durch seine physischen Dimensionen bestimmte Geschwindigkeitsverhältnisse definieren. Sieh zum Beispiel Übersetzungsverhältnisse.

Macht in der Optik

In der Optik oder Radiometrie bezieht sich der Begriff Macht manchmal auf den leuchtenden Fluss, die durchschnittliche Rate des Energietransports durch die elektromagnetische Radiation, die in Watt gemessen ist. Der Begriff "Macht" wird auch jedoch gebraucht, um die Fähigkeit einer Linse oder anderen optischen Geräts auszudrücken, um Licht einzustellen. Es wird in Dioptrien (umgekehrte Meter) gemessen, und kommt dem Gegenteil der im Brennpunkt stehenden Länge des optischen Geräts gleich.

Elektrische Leistung

Die sofortige elektrische Leistung P geliefert an einen Bestandteil wird durch gegeben

:

P (t) = ich (t) \cdot V (t) \,

</Mathematik>wo

:P (t) ist die sofortige Macht, die in Watt (Joule pro Sekunde) gemessen ist

:V (t) ist der potenzielle Unterschied (oder Spannungsabfall) über den Bestandteil, der in Volt gemessen ist

:I (t) ist der Strom dadurch, gemessen in Ampere

Wenn der Bestandteil ein Widerstand mit der Zeit-Invariant Stromspannung zum aktuellen Verhältnis, dann ist:

:

P=I \cdot V = I^2 \cdot R = \frac {V^2} {R} \,

</Mathematik>wo:

R = V/I \,

</Mathematik>

ist der Widerstand, der in Ohm gemessen ist.

Maximalmacht und Aufgabe-Zyklus

Im Fall von einem periodischen Signal der Periode, wie ein Zug von identischen Pulsen, ist die sofortige Macht auch eine periodische Funktion der Periode. Die Maximalmacht wird einfach definiert durch:

:

P_0 = \max [p (t)]

</Mathematik>.

Die Maximalmacht ist jedoch nicht immer sogleich messbar, und das Maß der durchschnittlichen Macht wird durch ein Instrument allgemeiner durchgeführt. Wenn man die Energie pro Puls als definiert:

:

\epsilon_\mathrm {Puls} = \int_ {0} ^ {T} p (t) \mathrm {d} t \,

</Mathematik>

dann ist die durchschnittliche Macht:

:

P_\mathrm {avg} = \frac {1} {T} \int_ {0} ^ {T} p (t) \mathrm {d} t = \frac {\\epsilon_\mathrm {Puls}} {T} \,

</Mathematik>.

Man kann die solche Pulslänge dass so dass die Verhältnisse definieren

:

\frac {P_\mathrm {avg}} {P_0} = \frac {\\tau} {T} \,

</Mathematik>sind

gleich. Diese Verhältnisse werden den Aufgabe-Zyklus des Pulszugs genannt.

Siehe auch

• Einfache Maschinen
• Mechanischer Vorteil
• Motiv-Macht
• Größenordnungen (Macht)
• Pulsierte Macht
• Intensität — im Strahlungssinn, der Macht pro Gebiet
• Macht-Gewinn — für geradlinige, Netze mit zwei Anschlüssen.