La Potenco de la Leĝo de Vato (Aplikoj - Ekzercoj)
Fakturado de elektra servo dependas de la konsumo de la elektra potencoTial tre utilas kompreni, kio ĝi estas, kiel ĝi mezuras kaj kiel redukti konsumon aplikante la leĝon de Vato. Krome, ĝi estas baza variablo por la studo de elektraj retoj, kaj en la projektado de elektraj aparatoj.
La sciencisto Vato starigis leĝon, nomatan laŭ li, kiu permesas al ni kalkuli ĉi tiun gravan variablon. Poste, la studo de ĉi tiu leĝo kaj ĝiaj aplikoj.
Bazaj konceptoj:
- Elektra cirkvito: Interligo de elektraj elementoj tra kiuj povas flui elektra kurento.
- Elektra kurento: Elektra ŝargo fluas po unu tempotempo tra kondukta materialo. Ĝi estas mezurita per amperoj (A).
- Elektra streĉiĝo: Ankaŭ konata kiel elektra tensio aŭ potenciala diferenco. Ĝi estas la energio necesa por movi elektran ŝargon tra elemento. Ĝi estas mezurita per voltoj (V).
- Energio: Kapablo fari laboron. Ĝi mezuras en ĵulo (J), aŭ en vatthoroj (Wh).
- Elektra energio: kvanto de energio, kiun elemento liveras aŭ sorbas en difinita tempo. Elektra potenco mezuras en vatoj aŭ vatoj, ĝi estas simbolita per la litero W.
Eble vi eble interesiĝos pri: Leĝo de Ohm kaj ĝiaj sekretoj, ekzercoj kaj kion ĝi starigas
Leĝo de Vato
Leĝo de Vato deklaras tion "La elektra potenco, kiun aparato konsumas aŭ liveras, estas determinita de la tensio kaj kurento fluantaj tra la aparato."
La elektra potenco de aparato, laŭ la Leĝo de Vato, estas donita per la esprimo:
P = V x I
Elektra potenco mezuriĝas en vatoj (W). La "potenca triangulo" en Figuro 1 ofte estas uzata por determini potencon, tension aŭ elektran kurenton.
En figuro 2 la formuloj enhavitaj en la potenca triangulo estas montritaj.
James Watt (Greenok, Skotlando, 1736-1819)
Li estis maŝina inĝeniero, inventisto, kaj apotekisto. En 1775 li fabrikis vapormaŝinojn, danke al sia kontribuo al la disvolviĝo de ĉi tiuj maŝinoj, komenciĝis industria disvolviĝo. Li estas la kreinto de la rotacia motoro, duobla efika motoro, vaporprema indikilo, inter aliaj.
En la Internacia sistemo de unuoj, la unuo por potenco estas la "vato" (Vato, V) honore al ĉi tiu pioniro.
Kalkulo de energikonsumo kaj elektra servo-fakturado per la leĝo de Vato
Komencante de la fakto, ke elektra potenco estas la kvanto da energio, kiun elemento liveras aŭ sorbas en difinita tempo, la energion donas la formulo en figuro 3.
Elektra energio kutime mezuras en la unuo Wh, kvankam ĝi ankaŭ mezureblas en ĵulo (1 J = 1 Ws), aŭ en ĉevalforto (ĉp.). Por fari la malsamajn mezuradojn, ni rekomendas al vi legi nian artikolon pri elektraj mezuriloj.
1-ekzercado aplikante la leĝon de Vato
Por la elemento en Figuro 4, kalkulu:
- Absorbita potenco
- Energio absorbita dum 60 sekundoj
Solva Ekzerco 1
A.- La elektra potenco sorbita de la elemento estas determinita laŭ figuro 5.
B.- Absorbita energio
Rezulto:
p = 10 W; Energio = 600 J
Konsumo de elektra energio:
Elektraj servaj provizantoj establas tarifojn laŭ elektrokonsumo- Elektrokonsumo dependas de la potenco konsumita po horo. Ĝi mezuras en kilovathoroj (kWh), aŭ ĉevalforto (ĉp.).
Elektrokonsumo = Energio = pt
2-ekzercado aplikante la leĝon de Vato
Por horloĝo en Figuro 8, aĉetas litian baterion de 3 V. La baterio havas stokitan energion de 6.000 ĵuloj de la fabriko. Sciante, ke la horloĝo konsumas elektran kurenton de 0.0001 A, post kiom da tagoj necesos anstataŭigi la baterion?
Solva Ekzerco 2
La elektra potenco konsumita de la kalkulilo estas difinita per Vata Leĝo:
Se la energio konsumita de la kalkulilo estas donita per la rilato Energio = pt, solvante la tempon "t", kaj anstataŭigante la valorojn de energio kaj elektra potenco, oni akiras la daŭron de la baterio. Vidu figuron 6
La baterio kapablas teni la kalkulilon dum 20.000.000 sekundoj, kio samvaloras al 7,7 monatoj.
Rezulto:
La horloĝa baterio devas esti anstataŭigita post 7 monatoj.
3-ekzercado aplikante la leĝon de Vato
Oni devas scii la takson de monataj elspezoj en la elektra servo por lokano, sciante, ke la kurzo por elektrokonsumo estas 0,5 $ / kWh. Figuro 7 montras la aparatojn, kiuj konsumas elektron en la regiono:
- 30 W telefona ŝargilo, funkcianta 4 horojn tage
- Labortablo-komputilo, 120 W, funkcianta 8 horojn tage
- Inkandeska ampolo, 60 W, funkcianta 8 horojn tage
- Skribotablo, 30 W, funkcias 2 horojn tage
- Tekkomputilo, 60 W, funkcianta 2 horojn tage
- Televidilo, 20 W, funkcianta 8 horojn tage
Solvo:
Por determini la elektrokonsumon, oni uzas la rilaton Energikonsumo = pt. 30 W kaj estas uzata 4 horojn ĉiutage, ĝi konsumos 120 Wh aŭ 0.120Kwh tage, kiel montrite en figuro 8.
Tabelo 1 montras la kalkulon de la elektra konsumo de la lokaj aparatoj. Ĉiutage konsumiĝas 1.900 Wh aŭ 1.9kWh.
Kun imposto de 0,5 $ / kWh, la elektra servo kostos:
Rezulto:
La kosto de elektra servo en la regiono estas $ 28,5 monate, por konsumo de 57 kWh monate.
Pasiva signokonvencio:
Elemento povas sorbi aŭ provizi energion. Kiam la elektra potenco de elemento havas pozitivan signon, la elemento absorbas energion. Se la elektra potenco estas negativa, la elemento liveras elektran energion. Vidu figuron 9
Ĝi estis establita kiel "pasiva signokonvencio" tiu elektra potenco:
- Ĝi estas pozitiva se la kurento eniras tra la pozitiva finaĵo de la tensio en la elemento.
- Ĝi estas negativa se la kurento eniras tra la negativa terminalo. Vidu figuron 10
Ekzerco 4 aplikante la leĝon de Vato
Por la elementoj montritaj en Figuro 11, kalkulu la elektran potencon uzante la pozitivan signan konvencion kaj indiku ĉu la elemento provizas aŭ sorbas energion:
Solvo:
Figuro 12 montras la kalkulon de la elektra potenco en ĉiu aparato.
Rezulto
TO. (Profita jaro A) Kiam la kurento eniras tra la pozitiva terminalo, la potenco estas pozitiva:
p = 20W, la elemento absorbas energion.
B. (Profito por ekzercado B) Kiam la kurento eniras tra la pozitiva terminalo, la potenco estas pozitiva:
p = - 6 W, la elemento provizas energion.
Konkludoj por Watt's Law:
Elektra potenco, mezurita en vatoj (W), indikas kiom rapide elektran energion eblas transformi.
Leĝo de Vato provizas la ekvacion por la kalkulo de elektra potenco en elektraj sistemoj, establante la rektan rilaton inter potenco, tensio kaj elektra kurento: p = vi
La studo de la elektra potenco utilas por determini la rendimenton de la ekipaĵo, en la projektado de la sama por redukti la elektran konsumon, por la kolekto de la elektra servo, inter aliaj aplikoj.
Kiam aparato konsumas energion, la elektra potenco estas pozitiva, se ĝi liveras energion, la potenco estas negativa. Por la analizo de potenco en elektraj cirkvitoj oni kutime uzas la pozitivan signan konvencion, kiu indikas, ke la potenco en elemento estas pozitiva, se la elektra kurento eniras tra la pozitiva finaĵo.
Ankaŭ en nia retejo vi povas trovi: Leĝo de Kirchhoff, kion ĝi starigas kaj kiel apliki ĝin
