Naplata električne usluge ovisi o potrošnji električna energijaStoga je vrlo korisno razumjeti što je to, kako se mjeri i kako smanjiti potrošnju primjenom Watt-ovog zakona. Pored toga, osnovna je varijabla za proučavanje električnih mreža i za dizajn električnih uređaja.
Naučnik Watt uspostavio je zakon, nazvan po njemu, koji nam omogućava izračunavanje ove važne varijable. Dalje, proučavanje ovog zakona i njegove primjene.
OSNOVNI POJMOVI:
- Električni krug: Međusobno povezivanje električnih elemenata kroz koje može proći električna struja.
- Električna struja: Protok električnog naboja po jedinici vremena kroz provodni materijal. Mjeri se u pojačalima (A).
- Električna napetost: Poznat i kao električni napon ili razlika potencijala. To je energija potrebna za pokretanje električnog naboja kroz element. Mjeri se u voltima (V).
- Energija: Sposobnost obavljanja posla. Mjeri se u džulima (J) ili u vat-satima (Wh).
- Električna energija: količina energije koju element isporučuje ili upija u određenom vremenu. Električna snaga mjeri se u vatima ili vatima, simbolizira je slovo W.
Možda bi vas moglo zanimati: Ohmov zakon i njegove tajne, vježbe i ono što on uspostavlja
Watt-ov zakon
Watt-ov zakon to kaže "Električna snaga koju uređaj troši ili isporučuje određuje se naponom i strujom koja prolazi kroz uređaj."
Električna snaga uređaja, prema Watovom zakonu, data je izrazom:
P = V x I
Električna snaga mjeri se u vatima (W). "Trokut snage" na slici 1 često se koristi za određivanje snage, napona ili električne struje.
Na slici 2 prikazane su formule sadržane u trokutu snage.
James Watt (Greenok, Škotska, 1736.-1819.)
Bio je mašinski inženjer, izumitelj i kemičar. 1775. godine proizveo je parne strojeve, zahvaljujući njegovom doprinosu razvoju ovih mašina, započeo je industrijski razvoj. Stvoritelj je rotacionog motora, motora sa dvostrukim efektom, instrumenta za indikaciju pritiska pare, između ostalih.
U međunarodnom sistemu jedinica, jedinica snage je „vat“ (vati, W) u čast ovog pionira.
Proračun potrošnje energije i obračuna električne energije koristeći Watt-ov zakon
Polazeći od činjenice da je električna snaga količina energije koju element isporučuje ili apsorbira u određenom vremenu, energija se daje formulom na slici 3.
Električna energija se obično mjeri u jedinici Wh, mada se može mjeriti i u džulima (1 J = 1 Ws) ili u konjskim snagama (KS). Da biste napravili različita mjerenja, preporučujemo vam da pročitate naš članak o električni mjerni instrumenti.
1 vježba primjenjujući Watov zakon
Za element na slici 4 izračunajte:
- Apsorbovana snaga
- Apsorbirana energija 60 sekundi
Vježba rješenja 1
A. - Električna snaga koju apsorbira element određuje se prema slici 5.
B.- Apsorbirana energija
Rezultat:
p = 10 W; Energija = 600 J
Potrošnja električne energije:
Pružatelji električne energije utvrđuju cijene prema potrošnji električne energije, a potrošnja električne energije ovisi o potrošenoj energiji na sat. Mjeri se u kilovat-satima (kWh) ili konjskim snagama (KS).
Potrošnja električne energije = Energija = pt
2 vježba primjenjujući Watov zakon
Za sat na slici 8 kupuje se litijumska baterija od 3 V. Baterija ima tvornički pohranjenu energiju od 6.000 0.0001 džula. Znajući da sat troši električnu struju od XNUMX A, za koliko dana će trebati zamjena baterije?
Vježba rješenja 2
Električna snaga koju troši kalkulator određuje se pomoću Watt-ovog zakona:
Ako se energija koju kalkulator troši daje relacijom Energija = pt, rješavajući vrijeme "t" i zamjenjujući vrijednosti energije i električne snage, dobiva se vrijeme trajanja baterije. Pogledajte sliku 6
Baterija ima kapacitet da drži kalkulator uključenim 20.000.000 sekundi, što je ekvivalentno 7,7 mjeseci.
Rezultat:
Bateriju sata treba zamijeniti nakon 7 mjeseci.
3 vježba primjenjujući Watov zakon
Potrebno je znati procjenu mjesečnih troškova u elektroenergetskom servisu za lokalno stanovništvo, znajući da stopa potrošnje električne energije iznosi 0,5 $ / kWh. Slika 7 prikazuje uređaje koji troše električnu energiju u prostorijama:
- Telefonski punjač od 30 W, koji radi 4 sata dnevno
- Stoni računar, 120 W, radi 8 sati dnevno
- Žarulja sa žarnom niti, 60 W, radi 8 sati dnevno
- Stona lampa, 30 W, radi 2 sata dnevno
- Prenosni računar, 60 W, radi 2 sata dnevno
- TV, 20 W, radi 8 sati dnevno
Rešenje:
Za određivanje potrošnje električne energije koristi se odnos Potrošnja energije = pt, dakle za telefonski punjač koji troši 30 W i koristi se 4 sata dnevno, trošiće 120 Wh ili 0.120 kWh dnevno, kao što je prikazano na slici 8.
Tabela 1 prikazuje proračun potrošnje električne energije lokalnih uređaja. Dnevno se potroši 1.900 Wh ili 1.9kWh.
Sa brzinom od 0,5 $ / kWh, električna usluga koštat će:
Rezultat:
Cijena električne usluge u prostorijama iznosi 28,5 dolara mjesečno, za potrošnju od 57 kWh mjesečno.
Konvencija o pasivnom znaku:
Element može apsorbirati ili opskrbiti energijom. Kada električna snaga elementa ima pozitivan predznak, element apsorbira energiju. Ako je električna snaga negativna, element isporučuje električnu energiju. Pogledajte sliku 9
Uspostavljeno je kao "pasivna konvencija o znakovima" da električna snaga:
- Pozitivno je ako struja ulazi kroz pozitivnu stezaljku napona u elementu.
- Negativno je ako struja ulazi kroz negativni priključak. Pogledajte sliku 10
Vježba 4 primjenom Watt-ovog zakona
Za elemente prikazane na slici 11 izračunajte električnu snagu koristeći konvenciju pozitivnog predznaka i naznačite da li element daje ili apsorbira energiju:
Rešenje:
Slika 12 prikazuje proračun električne snage u svakom uređaju.
Rezultat
TO. (Godina dobiti A) Kada struja ulazi kroz pozitivni priključak, snaga je pozitivna:
p = 20W, element upija energiju.
B. (Dobit za vježbu B) Kada struja ulazi kroz pozitivni priključak, snaga je pozitivna:
p = - 6 W, element daje napajanje.
Zaključci za Watov zakon:
Električna snaga, mjerena u vatima (W), pokazuje koliko brzo se električna energija može transformirati.
Watt-ov zakon daje jednadžbu za izračunavanje električne snage u električnim sistemima, uspostavljajući direktan odnos između snage, napona i električne struje: p = vi
Proučavanje električne energije korisno je za utvrđivanje performansi opreme, u dizajnu iste za smanjenje potrošnje električne energije, za prikupljanje električne usluge, između ostalih aplikacija.
Kada uređaj troši energiju, električna snaga je pozitivna, a ako napaja energiju, ona je negativna. Za analizu snage u električnim krugovima obično se koristi konvencija pozitivnog predznaka koja ukazuje da je snaga u elementu pozitivna ako električna struja ulazi kroz pozitivnu stezaljku.
Takođe na našoj web stranici možete pronaći: Kirchhoffov zakon, šta on uspostavlja i kako ga primeniti
