Síla Wattova zákona (aplikace - cvičení)
Fakturace elektrických služeb záleží na spotřebě elektrická energieProto je velmi užitečné pochopit, co to je, jak se měří a jak snížit spotřebu pomocí Wattova zákona. Kromě toho je základní proměnnou pro studium elektrických sítí a pro návrh elektrických zařízení.
Vědec Watt ustanovil zákon, pojmenovaný po něm, který nám umožňuje vypočítat tuto důležitou proměnnou. Dále studium tohoto zákona a jeho aplikací.
ZÁKLADNÍ POJMY:
- Elektrický obvod: Propojení elektrických prvků, kterými může protékat elektrický proud.
- Elektrický proud: Tok elektrického náboje za jednotku času vodivým materiálem. Měří se v ampérech (A).
- Elektrické napětí: Známý také jako rozdíl elektrického napětí nebo potenciálu. Jedná se o energii potřebnou k pohybu elektrického náboje přes prvek. Měří se ve voltech (V).
- Energía: Schopnost pracovat. Měří se v joulech (J) nebo ve watthodinách (Wh).
- Elektrická energie: množství energie, které prvek dodává nebo absorbuje v daném čase. Elektrický výkon se měří ve wattech nebo wattech, je symbolizován písmenem W.
Možná by vás mohlo zajímat: Ohmův zákon a jeho tajemství, cvičení a co stanoví
Wattův zákon
Wattův zákon to říká „Elektrická energie, kterou zařízení spotřebovává nebo dodává, je určena napětím a proudem protékajícím zařízením.“
Elektrická energie zařízení je podle Wattova zákona dána výrazem:
P = V x I
Elektrický výkon se měří ve wattech (W). „Výkonový trojúhelník“ na obrázku 1 se často používá k určení výkonu, napětí nebo elektrického proudu.
Na obrázku 2 jsou zobrazeny vzorce obsažené v silovém trojúhelníku.
James Watt (Greenok, Skotsko, 1736-1819)
Byl to strojní inženýr, vynálezce a chemik. V roce 1775 vyráběl parní stroje, díky jeho přínosu pro vývoj těchto strojů začal průmyslový vývoj. Je tvůrcem mimo jiné rotačního motoru, motoru s dvojitým účinkem, přístroje pro indikaci tlaku páry.
V mezinárodním systému jednotek je jednotkou pro výkon „watt“ (Watt, W) na počest tohoto průkopníka.
Výpočet spotřeby energie a fakturace elektrických služeb pomocí Wattova zákona
Počínaje skutečností, že elektrická energie je množství energie, které prvek dodává nebo absorbuje v daném čase, je energie dána vzorcem na obrázku 3.
Elektrická energie se obvykle měří v jednotce Wh, i když ji lze měřit také v joulech (1 J = 1 Ws) nebo v koňských silách (hp). Chcete-li provést různá měření, doporučujeme vám přečíst si náš článek elektrické měřicí přístroje.
1 Cvičení uplatňování Wattova zákona
Pro prvek na obrázku 4 vypočítejte:
- Absorbovaná síla
- Energie absorbovaná po dobu 60 sekund
Cvičení řešení 1
A.- Elektrická energie absorbovaná prvkem se určuje podle obrázku 5.
B.- Absorbovaná energie
výsledek:
p = 10 W; Energie = 600 J
Spotřeba elektrické energie:
Poskytovatelé elektrických služeb stanoví sazby podle spotřeby elektřiny - Spotřeba elektřiny závisí na energii spotřebované za hodinu. Měří se v kilowatthodinách (kWh) nebo koňských silách (hp).
Spotřeba elektřiny = Energie = pt
2 Cvičení uplatňování Wattova zákona
U hodin na obrázku 8 je zakoupena lithiová baterie 3 V. Baterie má z výroby uloženou energii 6.000 0.0001 joulů. S vědomím, že hodiny spotřebovávají elektrický proud XNUMX A, za kolik dní bude trvat výměna baterie?
Cvičení řešení 2
Elektrická energie spotřebovaná kalkulačkou se určuje pomocí Wattova zákona:
Pokud je energie spotřebovaná kalkulačkou dána vztahem Energie = pt, vyřešením času „t“ a dosazením hodnot energie a elektrické energie, získá se doba životnosti baterie. Viz obrázek 6
Baterie má kapacitu udržet kalkulačku zapnutou po dobu 20.000.000 7,7 XNUMX sekund, což odpovídá XNUMX měsíce.
výsledek:
Baterie hodin by měla být vyměněna po 7 měsících.
3 Cvičení uplatňování Wattova zákona
Je nutné znát odhad měsíčních výdajů na elektrickou službu pro místní obyvatele s vědomím, že sazba za spotřebu elektřiny je 0,5 $ / kWh. Obrázek 7 ukazuje zařízení, která v areálu spotřebovávají elektřinu:
- 30 W nabíječka telefonu, provozovaná 4 hodiny denně
- Stolní počítač, 120 W, provoz 8 hodin denně
- Žárovka, 60 W, pracující 8 hodin denně
- Stolní lampa, 30 W, pracuje 2 hodiny denně
- Přenosný počítač, 60 W, provoz 2 hodiny denně
- TV, 20 W, provoz 8 hodin denně
Řešení:
Pro určení spotřeby elektřiny se používá vztah Spotřeba energie = pt. 30 W a používá se 4 hodiny denně, spotřebuje 120 Wh nebo 0.120 Kwh denně, jak je znázorněno na obrázku 8.
Tabulka 1 ukazuje výpočet elektrické spotřeby místních zařízení. Denně se spotřebuje 1.900 1.9 Wh nebo XNUMX kWh.
Při sazbě 0,5 $ / kWh bude elektrická služba stát:
výsledek:
Náklady na elektrickou službu v areálu jsou 28,5 USD za měsíc při spotřebě 57 kWh za měsíc.
Konvence pasivního znamení:
Prvek může absorbovat nebo dodávat energii. Když má elektrická energie prvku kladné znaménko, prvek absorbuje energii. Pokud je elektrická energie záporná, prvek dodává elektrickou energii. Viz obrázek 9
Jako „konvence pasivního znamení“ bylo stanoveno, že elektrická energie:
- Je kladné, pokud proud vstupuje přes kladnou svorku napětí v prvku.
- Je negativní, pokud proud vstupuje přes záporný terminál. Viz obrázek 10
Cvičení 4 s použitím Wattova zákona
U prvků zobrazených na obrázku 11 vypočítejte elektrickou energii pomocí konvence kladného znaménka a uveďte, zda prvek dodává nebo absorbuje energii:
Řešení:
Obrázek 12 ukazuje výpočet elektrické energie v každém zařízení.
Následek
TO. (Zisk rok A) Když proud vstupuje přes kladnou svorku, výkon je kladný:
p = 20 W, prvek absorbuje energii.
B. (Zisk za cvičení B) Když proud vstupuje přes kladnou svorku, výkon je kladný:
p = - 6 W, prvek dodává energii.
Závěry pro Wattův zákon:
Elektrický výkon, měřený ve wattech (W), ukazuje, jak rychle lze elektrickou energii přeměnit.
Wattův zákon poskytuje rovnici pro výpočet elektrické energie v elektrických systémech a stanoví přímý vztah mezi výkonem, napětím a elektrickým proudem: p = vi
Studie elektrické energie je užitečná pro stanovení výkonu zařízení při jeho konstrukci, aby se snížila spotřeba elektřiny, mimo jiné pro sběr elektrické energie.
Když zařízení spotřebovává energii, je elektrická energie kladná, pokud dodává energii, je záporná. Pro analýzu výkonu v elektrických obvodech se obvykle používá konvence kladného znaménka, což naznačuje, že výkon v prvku je kladný, pokud elektrický proud vstupuje přes kladnou svorku.
Také na našem webu najdete: Kirchhoffův zákon, co stanoví a jak jej aplikovat
