Энергия электромагнитного поля — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июня 2016; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июня 2016; проверки требуют 3 правки.

Эне́ргия электромагни́тного по́ля — энергия, заключенная в электромагнитном поле^{[источник не указан 2622 дня]}. Сюда же относятся частные случаи чистого электрического и чистого магнитного поля.

Работа электрического поля по перемещению заряда[править | править код]

Понятие работы A{\displaystyle A} электрического поля E{\displaystyle E} по перемещению заряда Q{\displaystyle Q} вводится в полном соответствии с определением механической работы:

A=∫F(x)dx=∫Q⋅E(x)dx=Q⋅U,{\displaystyle A=\int F(x)\,dx=\int Q\cdot E(x)\,dx=Q\cdot U,}

где U=∫Edx{\displaystyle U=\int E\,dx} — разность потенциалов (также употребляется термин напряжение).

Во многих задачах рассматривается непрерывный перенос заряда в течение некоторого времени между точками с заданной разностью потенциалов U(t){\displaystyle U(t)}, в таком случае формулу для работы следует переписать следующим образом:

A=∫U(t)dQ=∫U(t)I(t)dt,{\displaystyle A=\int U(t)\,dQ=\int U(t)I(t)\,dt,}

где I(t)=dQdt{\displaystyle I(t)={dQ \over dt}} — сила тока.

Мощность P{\displaystyle P} электрического тока для участка цепи определяется обычным образом, как производная от работы A{\displaystyle A} по времени, то есть выражением:

P(t)=dAdt=U(t)⋅I(t),{\displaystyle P(t)={\frac {dA}{dt}}=U(t)\cdot I(t),}

Это наиболее общее выражение для мощности в электрической цепи.

С учётом закона Ома

U=I⋅R{\displaystyle U=I\cdot R}

электрическую мощность, выделяемую на сопротивлении R{\displaystyle R}, можно выразить как через ток

P=I(t)2⋅R,{\displaystyle P=I(t)^{2}\cdot R,}

так и через напряжение:

P=U(t)2R.{\displaystyle P={{U(t)^{2}} \over R}.}

Соответственно, работа (выделившаяся теплота) является интегралом мощности по времени:

A=∫P(t)dt=∫I(t)2⋅Rdt=∫U(t)2Rdt.{\displaystyle A=\int P(t)\,dt=\int I(t)^{2}\cdot R\,dt=\int {{U(t)^{2}} \over R}\,dt.}

Энергия электрического и магнитного полей[править | править код]

Для электрического и магнитного полей их энергия пропорциональна квадрату напряжённости поля. Строго говоря, термин «энергия электромагнитного поля» является не вполне корректным. Вместо него в физике обычно используют понятие плотности энергии электромагнитного поля (в определённой точке пространства). Общая энергия поля равняется интегралу плотности энергии по всему пространству.

Плотность энергии электромагнитного поля является суммой плотностей энергий электрического и магнитного полей.

В системе СИ:

u=E⋅D2+B⋅h3.{\displaystyle u={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{2}}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{2}}.}

В вакууме (а также в веществе при рассмотрении микрополей):

u=ε0E22+B22μ0=ε0E2+c2B22=E2/c2+B22μ0,{\displaystyle u={\varepsilon _{0}E^{2} \over 2}+{B^{2} \over {2\mu _{0}}}=\varepsilon _{0}{\frac {E^{2}+c^{2}B^{2}}{2}}={\frac {E^{2}/c^{2}+B^{2}}{2\mu _{0}}},}

где E — напряжённость электрического поля, B — магнитная индукция, D — электрическая индукция, H — напряжённость магнитного поля, с — скорость света, ε0{\displaystyle \varepsilon _{0}} — электрическая постоянная и μ0{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная постоянная. Иногда для констант ε0{\displaystyle \varepsilon _{0}} и μ0{\displaystyle \mu _{0}} — используют термины диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость вакуума, — которые являются крайне неудачными, и сейчас почти не употребляются.

В системе СГС:^[1]

u=E⋅D+B⋅H8π.{\displaystyle u={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} +\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{8\pi }}.}

Энергия электромагнитного поля в колебательном контуре[править | править код]

Энергия электромагнитного поля в колебательном контуре:

W=CU22+LI22,{\displaystyle W={\frac {CU^{2}}{2}}+{\frac {LI^{2}}{2}},}

где:

U — электрическое напряжение в цепи,

C — электроемкость конденсатора,

I — сила тока,

L — индуктивность катушки или витка с током.

Потоки энергии электромагнитного поля[править | править код]

Для электромагнитной волны плотность потока энергии определяется вектором Пойнтинга S (в русской научной традиции — вектор Умова — Пойнтинга).

В системе СИ вектор Пойнтинга равен S=E×H{\displaystyle \mathbf {S} =\mathbf {E} \times \mathbf {H} } (векторному произведению напряжённостей электрического и магнитного полей) и направлен перпендикулярно векторам E и H. Это естественным образом согласуется со свойством поперечности электромагнитных волн.

Вместе с тем, формула для плотности потока энергии может быть обобщена для случая стационарных электрических и магнитных полей и имеет тот же вид: S=E×H{\displaystyle \mathbf {S} =\mathbf {E} \times \mathbf {H} }.

Факт существования потоков энергии в постоянных электрических и магнитных полях может выглядеть странно, но не приводит к каким-либо парадоксам; более того, такие потоки обнаруживаются в эксперименте.

Световая энергия — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Светова́я эне́ргия Qv{\displaystyle Q_{v}} — физическая величина, одна из основных световых фотометрических величин^[1]. Характеризует способность энергии, переносимой светом, вызывать у человека зрительные ощущения. Является световым аналогом величины энергия излучения, входящей в систему энергетических величин. Получается путём преобразования значений спектральной плотности энергии излучения Qe,λ{\displaystyle Q_{e,\lambda }} по формуле редуцированных фотометрических величин^[2] с использованием значений относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения V(λ){\displaystyle V(\lambda )}^[3]:

Qv=Km⋅∫380 nm780 nmQe,λ(λ)V(λ)dλ,{\displaystyle Q_{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}Q_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,}

где Km{\displaystyle K_{m}} — максимальная световая эффективность излучения^[4], равная в системе СИ 683 лм/Вт^[5][6]. Её численное значение следует непосредственно из определения канделы.

Единица измерения световой энергии в СИ— люмен-секунда (лм·с).

Со световым потоком Φv{\displaystyle \Phi _{v}} световая энергия связана соотношением:

Qv(t)=∫0tΦv(t′)dt′,{\displaystyle Q_{v}(t)=\int _{0}^{t}\Phi _{v}(t’)dt’,}

где t — длительность освещения.

Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения.

Обосновать приведенную выше формулу перехода от Qe,λ(λ){\displaystyle Q_{e,\lambda }(\lambda )} к Qv{\displaystyle Q_{v}} можно следующим образом.

Если свет представляет собой монохроматическое излучение с длиной волны 555 нм, совпадающей с положением максимума функции V(λ){\displaystyle V(\lambda )}, то его энергии Qe{\displaystyle Q_{e}} сопоставляется световая энергия Qv{\displaystyle Q_{v}}, рассчитываемая по формуле:

Qv=683⋅Qe,{\displaystyle Q_{v}=683\cdot Q_{e},}

где использовано приведенное выше значение Km{\displaystyle K_{m}}=683 лм/Вт.

Величина коэффициента Km{\displaystyle K_{m}} в принципиальном плане могла быть выбрана любой, в том числе и равной единице. Используемое же в СИ значение обусловлено только выбором Km{\displaystyle K_{m}}=683 лм/Вт в определении канделы, что в свою очередь связано с традициями и причинами исторического характера.

Способность вызывать зрительные ощущения у монохроматического света с длиной волны λ{\displaystyle \lambda }, отличной от 555 нм, меньше, чем у света с длиной волны 555 нм в 1/V(λ){\displaystyle 1/V(\lambda )} раз. Соответственно и световую энергию в этом случае полагают меньшей во столько же раз:

Qv=683⋅Qe⋅V(λ).{\displaystyle Q_{v}=683\cdot Q_{e}\cdot V(\lambda ).}

В случае, когда свет немонохроматичен, но занимает при этом узкий спектральный интервал dλ{\displaystyle d\lambda }, его световая энергия dQv{\displaystyle dQ_{v}} связана с соответствующей энергией dQe{\displaystyle dQ_{e}} аналогичным соотношением:

dQv=683⋅dQe⋅V(λ).{\displaystyle dQ_{v}=683\cdot dQ_{e}\cdot V(\lambda ).}

которое можно представить в виде:

dQv=683⋅dQedλ⋅V(λ)dλ.{\displaystyle dQ_{v}=683\cdot {\frac {dQ_{e}}{d\lambda }}\cdot V(\lambda )d\lambda .}

Учитывая, что dQedλ{\displaystyle {\frac {dQ_{e}}{d\lambda }}} по определению является спектральной плотностью энергии, и используя для неё стандартное обозначение Qe,λ{\displaystyle Q_{e,\lambda }}, последнее равенство переписываем в виде:

dQv=683⋅Qe,λ⋅V(λ)dλ.{\displaystyle dQ_{v}=683\cdot Q_{e,\lambda }\cdot V(\lambda )d\lambda .}

Любой свет, занимающий произвольный широкий участок спектра, можно представить, как совокупность большого числа световых излучений, каждое из которых занимает интервал dλ{\displaystyle d\lambda }. Тогда полная световая энергия этой совокупности будет представлять сумму световых энергий каждого из излучений. Таким образом, переходя в пределе от суммирования к интегрированию, получим то же, что и раньше:

Qv=683⋅∫380 nm780 nmQe,λ(λ)V(λ)dλ.{\displaystyle Q_{v}=683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}Q_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda .}

1. ↑ Световая энергия. Статья в Физической энциклопедии.
2. ↑ ГОСТ 26148—84. Фотометрия. Термины и определения.
3. ↑ ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения.
4. ↑ В литературе используется также термин «фотометрический эквивалент излучения».
5. ↑ Число 683 лм/Вт является приближённым значением Km{\displaystyle K_{m}}, более точное значение — 683,002 лм/Вт. Подробности приведены в статье Кандела.
6. ↑ ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 10 июня 2012. Архивировано 10 ноября 2012 года.

Джоуль — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Джо́уль (англ. Joule; русское обозначение: Дж; международное: J) — единица измерения работы, энергии и количества теплоты в Международной системе единиц (СИ). Джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной одному ньютону, на расстояние одного метра в направлении действия силы^[1]. Таким образом, 1 Дж = 1 Н·м=1 кг·м²/с². В электричестве джоуль означает работу, которую совершают силы электрического поля за 1 секунду при напряжении в 1 вольт для поддержания силы тока в 1 ампер^[2].

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы джоуль пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной. Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием джоуля. Например, обозначение единицы молярной внутренней энергии «джоуль на моль» записывается как Дж/моль.

Джоуль был введён в абсолютные практические электрические единицы в качестве единицы работы и энергии электрического тока на Втором международном конгрессе электриков, проходившем в год смерти Джеймса Джоуля (1889). Международная конференция по электрическим единицам и эталонам (Лондон, 1908) установила «международные» электрические единицы, в том числе «международный джоуль». После возвращения с 1 января 1948 к абсолютным электрическим единицам было принято соотношение: 1 международный джоуль = 1,00020 абсолютного джоуля^[3]. В Международную систему единиц (СИ) джоуль введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием системы СИ в целом^[4].

• 1 Дж = 1 кг·м²/с² = 1 Н·м = 1 Вт·с = 1 Кл·В.
• 1 Дж = 10⁷эрг.
• 1 Дж ≈ 6,24151⋅10¹⁸эВ.
• 1 МДж = 0,277(7) кВт·ч.
• 1 кВт·ч = 3,6 МДж.
• 1 Дж ≈ 0,238846 калориям.
• 1 калория_м (международная) = 4,1868 Дж^[5] .
• 1 термохимическая калория = 4,1840 Дж^[5].
• 1 килотонна ТНТ (=Ткал_т) ≈ 4,1840 ТДж (4,184⋅10¹² Дж).
• 1 килограмм-сила-метр (кгс·м) = 9,80665 Дж (точно).
• 1 Дж ≈ 0,101972 кгс·м.

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ), десятичные кратные и дольные единицы джоуля образуются с помощью стандартных приставок СИ^[6]. «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации, предусматривает использование в РФ тех же приставок^[7].

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
101 Дж	декаджоуль	даДж	daJ	10−1 Дж	дециджоуль	дДж	dJ
102 Дж	гектоджоуль	гДж	hJ	10−2 Дж	сантиджоуль	сДж	cJ
103 Дж	килоджоуль	кДж	kJ	10−3 Дж	миллиджоуль	мДж	mJ
106 Дж	мегаджоуль	МДж	MJ	10−6 Дж	микроджоуль	мкДж	µJ
109 Дж	гигаджоуль	ГДж	GJ	10−9 Дж	наноджоуль	нДж	nJ
1012 Дж	тераджоуль	ТДж	TJ	10−12 Дж	пикоджоуль	пДж	pJ
1015 Дж	петаджоуль	ПДж	PJ	10−15 Дж	фемтоджоуль	фДж	fJ
1018 Дж	эксаджоуль	ЭДж	EJ	10−18 Дж	аттоджоуль	аДж	aJ
1021 Дж	зеттаджоуль	ЗДж	ZJ	10−21 Дж	зептоджоуль	зДж	zJ
1024 Дж	иоттаджоуль	ИДж	YJ	10−24 Дж	иоктоджоуль	иДж	yJ
применять не рекомендуется

• Средняя энергия теплового движения, приходящаяся на одну степень свободы молекул при температуре 1 К: 0,690⋅10⁻²³ Дж.
• Энергия фотона красного видимого света: 2,61⋅10⁻¹⁹ Дж.
• Энергия Ферми металлического золота при нормальных условиях: 8,8⋅10⁻¹⁹ Дж^[8]
  .
• Атомная единица энергии (энергия Хартри), Eh=mec2α2{\displaystyle E_{h}=m_{\mathrm {e} }c^{2}\alpha ^{2}}: 4,360⋅10⁻¹⁸ Дж.
• Дульная энергия пули при выстреле из АКМ: 2030 Дж^[9].
• Энергия, необходимая для нагрева 1 литра воды от 20 до 100 °C: 3,35⋅10⁵ Дж.
• Энергия, выделяемая при взрыве 1 тонны тринитротолуола (тротиловый эквивалент): 4,184⋅10⁹ Дж.
• Энергия, выделенная при атомной бомбардировке Хиросимы: около 6⋅10¹³ Дж.
• Энергия, выделившаяся при столкновении астероида с Землёй, в результате которого образовался кратер Маникуаган: 10²³ Дж.

Потенциальная энергия — это… Что такое Потенциальная энергия?

У этого термина существуют и другие значения, см. Потенциал.

Потенциальная энергия  — скалярная физическая величина, характеризующая способность некого тела (или материальной точки) совершать работу за счет своего нахождения в поле действия сил. Другое определение: потенциальная энергия — это функция координат, являющаяся слагаемым в лагранжиане системы, и описывающая взаимодействие элементов системы^[1]. Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином.

Единицей измерения энергии в СИ является Джоуль.

Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурации называется нормировкой потенциальной энергии.

Корректное определение потенциальной энергии может быть дано только в поле сил, работа которых зависит только от начального и конечного положения тела, но не от траектории его перемещения. Такие силы называются консервативными.

Также потенциальная энергия является характеристикой взаимодействия нескольких тел или тела и поля.

Любая физическая система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией.

Потенциальная энергия упругой деформации характеризует взаимодействие между собой частей тела.

Потенциальная энергия в поле тяготения Земли

Потенциальная энергия в поле тяготения Земли вблизи поверхности приближённо выражается формулой:

где  — масса тела,  — ускорение свободного падения,  — высота положения центра масс тела над произвольно выбранным нулевым уровнем.

О физическом смысле понятия потенциальной энергии

• Если кинетическая энергия может быть определена для одного отдельного тела, то потенциальная энергия всегда характеризует как минимум два тела или положение тела во внешнем поле.
• Кинетическая энергия характеризуется скоростью; потенциальная — взаиморасположением тел.
• Основной физический смысл имеет не само значение потенциальной энергии, а её изменение.

См. также

Ссылки

Электроэнергия — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Электроэне́ргия — физический термин, широко распространённый в технике и в быту для определения количества электрической энергии, выдаваемой генератором в электрическую сеть или получаемой из сети потребителем. Основной единицей измерения выработки и потребления электрической энергии служит киловатт-час (и кратные ему единицы). Для более точного описания используются такие параметры, как напряжение, частота и количество фаз (для переменного тока), номинальный и максимальный электрический ток.

Электрическая энергия является также товаром, который приобретают участники оптового рынка (энергосбытовые компании и крупные потребители-участники опта) у генерирующих компаний, а участники розничного рынка у энергосбытовых компаний. Цена на электрическую энергию в международной торговле обычно выражается в центах за киловатт-час либо в долларах за тысячу киловатт-часов. Электрическая энергия (электроэнергия): Способность электромагнитного поля совершать работу под действием приложенного напряжения в технологическом процессе её производства, передачи, распределения и потребления.

Мировое производство электроэнергии[править | править код]

Динамика мирового производства электроэнергии (Год — млрд кВт*час):

• 1890 — 9
• 1900 — 15
• 1914 — 37,5
• 1950 — 950
• 1960 — 2300
• 1970 — 5000
• 1980 — 8250
• 1990 — 11800
• 2000 — 14500
• 2005 — 18138,3
• 2007 — 19894,9
• 2013 — 23127^[1]
• 2014 — 23536,5^[2]
• 2015 — 24255^[3]
• 2016 — 24816^[4]

Крупнейшими в мире странами — производителями электроэнергии являются Китай и США, вырабатывающие соответственно 24 % и 18 % от мирового производства, а также уступающие им в 4 раза каждая^[что?] — Индия, Россия и Япония.

Начиная с 2012 года, Китай занял лидирующее место по годовому объему выработки электроэнергии (6,14 трлн кВт⋅ч в 2016)^[5][4].

Промышленное производство электроэнергии[править | править код]

В эпоху индустриализации подавляющий объем электроэнергии вырабатывается промышленным способом на электростанциях.

Вид электростанции	Доля вырабатываемой электроэнергии в России (2000 г. [6])	Доля вырабатываемой электроэнергии в России (2016 г. [7])	Доля вырабатываемой электроэнергии в мире (1973 г. [3])	Доля вырабатываемой электроэнергии в мире (2015 г. [3])	Доля энергии, преобразуемая в электрическую	Доля потерь энергии при её производстве
Теплоэлектростанции (ТЭС)	67 %; 582,4 млрд кВт·ч	64,2 %; 687,8 млрд кВт·ч	75,2 %;	66,3 %;
Гидроэлектростанции (ГЭС)	19 %; 164,4 млрд кВт·ч	17,3 %; 186,7 млрд кВт·ч	20,9 %	16,0 %
Атомные станции (АЭС)	14 %; 128,9 млрд кВт·ч	18,6 %; 196,4 млрд кВт·ч	3,3 %	10,6%

В последнее время, в связи с экологическими проблемами, дефицитом ископаемого топлива и его неравномерным географическим распределением, становится целесообразным вырабатывать электроэнергию используя ветроэнергетические установки, солнечные батареи, малые газогенераторы.

В некоторых государствах, например в Германии, приняты специальные программы, поощряющие инвестиции в производство электроэнергии домохозяйствами.

В 2017 году мировой рынок электроэнергии оценивался в 5,61 млрд. долл. США^[8]. Почти 9/10 объемов купли-продажи электроэнергии приходится на страны Европы. Крупнейшими экспортерами являются Франция (1,75 млрд. долл.), Германия (731 млн. долл.), Нидерланды (410 млн. долл.), Испания (358 млн. долл.), Босния и Герцеговина (294 млн. долл.). Крупнейшие импортеры — Италия (2,21 млрд. долл.), Великобритания (1,07 млрд. долл.), Марокко (360 млн. долл.), Греция (328 млн. долл.).

Ватт — Википедия

О типе морских побережий см. Ватты

Ватт (русское обозначение: Вт, международное: W) — единица измерения мощности, а также теплового потока, потока звуковой энергии, мощности постоянного электрического тока, активной и полной мощности переменного электрического тока, потока излучения и потока энергии ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ)

[1]. Единица названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины.

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы ватт пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной. Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием ватта. Например, обозначение единицы измерения энергетической яркости «ватт на стерадиан-квадратный метр» записывается как Вт/(ср·м²).

Ватт как единица измерения мощности был впервые принят на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году. До этого при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы, а также фут-фунты в минуту. В Международную систему единиц (СИ) ватт введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием системы СИ в целом

[2].

Одной из основных характеристик всех электроприборов является потребляемая мощность, поэтому на любом электроприборе (или в инструкции к нему) можно найти информацию об этой мощности, выраженной в ваттах.

1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль^[3]. Таким образом, ватт является производной единицей измерения и связан с основными единицами СИ соотношением:

Вт = кг·м²/с³.

Через другие единицы СИ ватт можно выразить следующим образом:

Вт = Дж / с

Вт = H·м/с

Вт = В·А.

Кроме механической (определение которой приведено выше), различают ещё тепловую и электрическую мощность.

Перевод в другие единицы измерения мощности[править | править код]

Ватт связан с другими, не входящими в систему СИ единицами измерения мощности, следующими соотношениями:

1 Вт = 10⁷эрг/с

1 Вт ≈ 0,102 кгс·м/с

1 Вт ≈ 1,36⋅10⁻³л. с.

1 Вт = 859,8452279 кал/ч

Для расчётов, связанных с мощностью, не всегда удобно использовать ватт сам по себе. Иногда, когда измеряемые величины очень большие или очень маленькие, гораздо удобнее пользоваться единицей измерения со стандартными приставками, что позволяет избежать постоянных вычислений порядка значения. Так, при проектировании и расчёте радаров и радиоприёмников чаще всего используют пВт или нВт, для медицинских приборов, таких как ЭЭГ и ЭКГ, используют мкВт. В производстве электричества, а также при проектировании железнодорожных локомотивов, пользуются мегаваттами (МВт) и гигаваттами (ГВт).

Стандартные приставки СИ для ватта приведены в следующей таблице.

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
101 Вт	декаватт	даВт	daW	10−1 Вт	дециватт	дВт	dW
102 Вт	гектоватт	гВт	hW	10−2 Вт	сантиватт	сВт	cW
103 Вт	киловатт	кВт	kW	10−3 Вт	милливатт	мВт	mW
106 Вт	мегаватт	МВт	MW	10−6 Вт	микроватт	мкВт	µW
109 Вт	гигаватт	ГВт	GW	10−9 Вт	нановатт	нВт	nW
1012 Вт	тераватт	ТВт	TW	10−12 Вт	пиковатт	пВт	pW
1015 Вт	петаватт	ПВт	PW	10−15 Вт	фемтоватт	фВт	fW
1018 Вт	эксаватт	ЭВт	EW	10−18 Вт	аттоватт	аВт	aW
1021 Вт	зеттаватт	ЗВт	ZW	10−21 Вт	зептоватт	зВт	zW
1024 Вт	иоттаватт	ИВт	YW	10−24 Вт	иоктоватт	иВт	yW
применять не рекомендуется

Обозначения в Юникоде.[4]
Символ	Название	Номер Юникода
㎺	Пиковатт (Square PW)	U+33BA
㎻	Нановатт (Square NW)	U+33BB
㎼	Микроватт (Square Mu W)	U+33BC
㎽	Милливатт (Square MW)	U+33BD
㎾	Киловатт (Square KW)	U+33BE
㎿	Мегаватт (Square MW MEGA)	U+33BF

Величина	Описание
10−9 ватт	Излучение мощностью примерно в 1 нВт падает на участок поверхности Земли площадью 1 м² от звезды яркостью в +1,4 звёздной величины.
5⋅10−3 ватт	Такую мощность (или близкую к ней) имеет излучение обычных лазерных указок, сравнительно безопасное для человеческого зрения.
1 ватт	Примерная мощность передатчика обычного мобильного телефона.
1⋅103 ватт	Небольшой обогреватель. Примерная мощность излучения, падающего на 1 м2 поверхности Земли от Солнца, находящегося в зените. Средняя годовая мощность, потребляемая одним домашним хозяйством в США (среднее потребление энергии — примерно 8900 кВт•ч/год)[5].
6⋅104 ватт	Легковой автомобиль с двигателем в 80 лошадиных сил.
1,2⋅107 ватт	Электропоезд Eurostar.
8,212⋅109 ватт	Мощность при пиковых нагрузках крупнейшей в мире АЭС Касивадзаки-Карива (Касивадзаки, Япония).
2,24⋅1010 ватт	Проектная мощность крупнейшей в мире ГЭС «Три ущелья» (Санься, Китай).
1012 ватт	Пиковая мощность среднего удара молнии.
1,9⋅1012 ватт	Средняя оценочная электрическая мощность, потреблявшаяся человечеством в 2007 году[6].
1,5⋅1015 ватт	Рекордная мощность импульсного лазерного излучения, достигнутая на установке Nova в 1999 году[7]. Энергия в импульсе составляла 660 Дж, длительность импульса — 440⋅10−15 с.
1,74⋅1017 ватт	Исходя из среднего значения облучённости на поверхности Земли в 1,366 кВт/м²[8] общий поток солнечного излучения на поверхности Земли составляет примерно 174 ПВт. Если бы Земля не переизлучала эту энергию в пространство, она становилась бы массивнее на 1,94 кг каждую секунду.
3,828⋅1026 ватт	Полная мощность излучения Солнца оценивается учёными в 382,8 ИВт, что более чем в два миллиарда раз больше, чем мощность излучения, падающего на поверхность Земли. Другими словами, вследствие термоядерных реакций в центре Солнца наше светило ежесекундно теряет массу в размере 4 260 000 тонн[9].

Разница между понятиями киловатт и киловатт-час[править | править код]

Из-за схожих названий киловатт и киловатт-час часто путают в повседневном употреблении, особенно когда это относится к бытовым электроприборам. Следует, однако, учитывать, что это две различных единицы измерения, относящиеся к различным физическим величинам. В ваттах и киловаттах измеряется мощность — скорость изменения (передачи, преобразования, потребления) энергии. В то же время ватт-час и киловатт-час являются единицами измерения самой энергии (работы). В ватт-часах и киловатт-часах выражается энергия, произведённая (переданная, преобразованная, потреблённая) за определённое время. Если мощность прибора постоянна, то произведённая (переданная, преобразованная, потреблённая) прибором энергия равна произведению мощности прибора на время работы прибора.

Например, если лампочка мощностью 100 Вт работала на протяжении 1 часа, то она потребила (входящая энергия) и выделила в виде света и тепла (исходящая энергия) 100 Вт·ч или 0,1 кВт·ч. 40-ваттная лампочка потребит (выделит) такое же количество энергии за 2,5 часа. Сказанное справедливо и для производимой электроэнергии. Так, мощность электростанции измеряется в киловаттах (мегаваттах), но количество поставленной потребителям в течение некоторого времени электроэнергии равно произведению мощности электростанции на упомянутое время и выражается в киловатт-часах (мегаватт-часах).

Сказанное справедливо для любого вида энергии: электрической, тепловой, механической, электромагнитной и так далее.

Электронвольт — Википедия

Электро́нво́льт (электрон-вольт, редко электроновольт; русское обозначение: эВ, международное: eV) — внесистемная единица энергии, используемая в атомной и ядерной физике, в физике элементарных частиц и в близких и родственных областях науки (биофизике, физической химии, астрофизике и т. п.). В Российской Федерации электронвольт допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «физика»^[1].

Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса элементарного заряда в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в 1 В^[2]. Так как работа при переносе заряда q равна qU (где U — разность потенциалов), а элементарный заряд составляет 1,602 176 6208(98)⋅10⁻¹⁹Кл^[3], то:

1 эВ = 1,602 176 6208(98)⋅10⁻¹⁹Дж = 1,602 176 6208(98)⋅10⁻¹²эрг.

В физике элементарных частиц в электронвольтах обычно выражается не только энергия Е, но и масса m элементарных частиц^[4][5][6]. Основанием для этого служит тот факт, что в силу эквивалентности массы и энергии выполняется соотношение Е = mc², где c — скорость света. Поскольку c — фундаментальная постоянная, не изменяющаяся ни при каких условиях, то указание в качестве характеристики массы частицы её энергии, выраженной в электронвольтах, однозначно определяет значение массы в любых традиционных единицах и к недоразумениям не приводит. В единицах массы 1 эВ = 1,782 661 907(11)⋅10⁻³⁶кг^[3], и напротив, 1 кг = 5,609 588 650(34)⋅10³⁵ эВ^[3]. Атомная единица массы близка по значению к 1 ГэВ (с точностью около 7 %): 1 а. е. м. = 931,494 0954(57) МэВ, и напротив, 1 ГэВ = 1,073 544 1105(66) а. е. м.^[3]. Импульс элементарной частицы также может быть выражен в электронвольтах (строго говоря, в эВ/c).

Электронвольт по сравнению с энергиями, характерными для большинства ядерных процессов, — маленькая величина, в этой области физики обычно применяются кратные единицы:

• килоэлектронвольт (кэВ) — 1000 эВ,
• мегаэлектронвольт (МэВ) — 1 млн электронвольт,
• гигаэлектронвольт (ГэВ) — 1 млрд электронвольт.
• тераэлектронвольт (ТэВ) — 1 трлн электронвольт.

Последнее поколение ускорителей элементарных частиц позволяет достичь нескольких триллионов электронвольт (тераэлектронвольт, ТэВ). Один ТэВ приблизительно равен (кинетической) энергии летящего комара^[7].

Температура, которая является мерой средней кинетической энергии частиц, тоже иногда выражается в электронвольтах, исходя из соотношения температуры и энергии частиц в одноатомном идеальном газе E_кин = ³⁄₂kТ^[5]. В температурных единицах 1 эВ соответствует 1,160 452 21(67)⋅10⁴кельвин^[3] (см. постоянная Больцмана)^[8].

В электронвольтах выражают энергию квантов электромагнитного излучения (фотонов). Энергия фотонов с частотой ν в электронвольтах численно равна hν/E_эВ, а излучения с длиной волны λ — hc/(λE_эВ), где h — постоянная Планка, а E_эВ — энергия, равная одному электронвольту, выраженная в единицах той же системы единиц, что и использованная для выражения h, ν и λ. Так как для ультрарелятивистских частиц, в том числе фотонов, λE = hc, то при вычислении энергии фотонов с известной длиной волны (и наоборот) часто полезен коэффициент пересчёта, представляющий собой выраженное в эВ·нм произведение постоянной Планка и скорости света:

hc = 1239,841 9739(76) эВ·нм^[3] ≈ 1240 эВ·нм.

Так, фотон с длиной волны 1 нм имеет энергию 1240 эВ; фотон с энергией 10 эВ имеет длину волны 124 нм и т. д.

В электронвольтах измеряется также работа выхода при внешнем фотоэффекте — минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества под действием света.

В химии часто используется молярный эквивалент электронвольта. Если один моль электронов или однозарядных ионов перенесён между точками с разностью потенциалов 1 В, он приобретает (или теряет) энергию Q = 96 485,332 89(59) Дж^[3], равную произведению 1 эВ на число Авогадро. Эта величина численно равна постоянной Фарадея. Аналогично, если при химической реакции в одном моле вещества выделяется (или поглощается) энергия 96,5 кДж, то соответственно каждая молекула теряет (или получает) около 1 эВ.

В электронвольтах измеряется также ширина распада Γ элементарных частиц и других квантовомеханических состояний, например ядерных энергетических уровней. Ширина распада — это неопределённость энергии состояния, связанная с временем жизни состояния τ соотношением неопределённостей: Γ = ħ/τ). Частица с шириной распада 1 эВ имеет время жизни 6,582 119 514(40)⋅10⁻¹⁶ с^[3]. Аналогично квантовомеханическое состояние с временем жизни 1 с имеет ширину 6,582 119 514(40)⋅10⁻¹⁶ эВ.

Одним из первых термин «электронвольт» применил американский физик и инженер Карл Дарроу^[en] в 1923 году^[9].

В ядерной физике и физике высоких энергий обычно используются кратные единицы: килоэлектронвольты (кэВ, keV, 10³ эВ), мегаэлектронвольты (МэВ, MeV, 10⁶ эВ), гигаэлектронвольты (ГэВ, GeV, 10⁹ эВ) и тераэлектронвольты (ТэВ, TeV, 10¹² эВ). В физике космических лучей, кроме того, используются петаэлектронвольты (ПэВ, PeV, 10¹⁵ эВ) и эксаэлектронвольты (ЭэВ, EeV, 10¹⁸ эВ). В зонной теории твердого тела, физике полупроводников и физике нейтрино — дольные единицы: миллиэлектронвольты (мэВ, meV, 10⁻³ эВ).

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
101 эВ	декаэлектронвольт	даэВ	daeV	10−1 эВ	дециэлектронвольт	дэВ	deV
102 эВ	гектоэлектронвольт	гэВ	heV	10−2 эВ	сантиэлектронвольт	сэВ	ceV
103 эВ	килоэлектронвольт	кэВ	keV	10−3 эВ	миллиэлектронвольт	мэВ	meV
106 эВ	мегаэлектронвольт	МэВ	MeV	10−6 эВ	микроэлектронвольт	мкэВ	µeV
109 эВ	гигаэлектронвольт	ГэВ	GeV	10−9 эВ	наноэлектронвольт	нэВ	neV
1012 эВ	тераэлектронвольт	ТэВ	TeV	10−12 эВ	пикоэлектронвольт	пэВ	peV
1015 эВ	петаэлектронвольт	ПэВ	PeV	10−15 эВ	фемтоэлектронвольт	фэВ	feV
1018 эВ	эксаэлектронвольт	ЭэВ	EeV	10−18 эВ	аттоэлектронвольт	аэВ	aeV
1021 эВ	зеттаэлектронвольт	ЗэВ	ZeV	10−21 эВ	зептоэлектронвольт	зэВ	zeV
1024 эВ	иоттаэлектронвольт	ИэВ	YeV	10−24 эВ	иоктоэлектронвольт	иэВ	yeV
применять не рекомендуется

Некоторые значения энергий и масс в электронвольтах[править | править код]

Энергия кванта электромагнитного излучения с частотой 1 ТГц	4,13 мэВ
Тепловая энергия поступательного движения одной молекулы при комнатной температуре	0,025 эВ
Энергия фотона с длиной волны 1240 нм (ближняя инфракрасная область оптического спектра)	1,0 эВ
Энергия фотона с длиной волны ~500 нм (граница зелёного и голубого цветов в видимом спектре)	~2,5 эВ
Энергия образования одной молекулы воды из водорода и кислорода[10]	3,0 эВ
Постоянная Ридберга (почти равна энергии ионизации атома водорода)	13,605 693 009(84) эВ
Энергия электрона в лучевой трубке телевизора	Порядка 20 кэВ
Энергии космических лучей	1 МэВ — 1⋅1021 эВ
Типичная энергия ядерного распада
альфа-частицы	2—10 МэВ [11]
бета-частицы	0,1—6 МэВ [11]
гамма-лучи	0—5 МэВ [11]
Массы частиц
Нейтрино[12]	Сумма масс всех трёх ароматов < 0,28 эВ
Электрон[12]	0,510 998 9461(31) МэВ[3]
Протон[12]	938,272 0813(58) МэВ[3]
Бозон Хиггса	125,09 ± 0,24 ГэВ[13]
t-кварк[12]	173,315 ± 0,485 ± 1,23 ГэВ[14]
Планковская масса
MP=ℏcG{\displaystyle M_{P}={\sqrt {\frac {\hbar c}{G}}}}	1,220 910(29)⋅1019 ГэВ[3]