صورتحساب خدمات الکتریکی بستگی به مصرف دارد نیروی الکتریکیبنابراین ، درک اینکه چیست ، چگونه اندازه گیری می شود و چگونه می توان با استفاده از قانون وات مصرف را کاهش داد ، بسیار مفید است. علاوه بر این ، این یک متغیر اساسی برای مطالعه شبکه های الکتریکی ، و در طراحی دستگاه های الکتریکی است.
دانشمند وات قانونی را وضع كرد كه به نام وی نامگذاری شد و به ما اجازه می دهد این متغیر مهم را محاسبه كنیم. در مرحله بعدی ، بررسی این قانون و کاربردهای آن.
مفاهیم اساسی:
- مدار الکتریکی: اتصال متقابل عناصر الکتریکی که از طریق آن جریان الکتریکی می تواند جریان یابد.
- جریان الکتریسیته: جریان بار الکتریکی در واحد زمان از طریق یک ماده رسانا. با آمپر (A) اندازه گیری می شود.
- تنش الکتریکی: همچنین به عنوان ولتاژ الکتریکی یا اختلاف پتانسیل شناخته می شود. این انرژی مورد نیاز برای انتقال بار الکتریکی از طریق یک عنصر است. در ولت (V) اندازه گیری می شود.
- انرژی: توانایی انجام کار این مقدار با ژول (J) یا وات ساعت (Wh) اندازه گیری می شود.
- برق مقدار انرژی که یک عنصر در یک زمان خاص تحویل یا جذب می کند. توان الکتریکی با وات یا وات اندازه گیری می شود ، نماد آن با حرف W است.
شاید برای شما جالب باشد: قانون اهم و اسرار آن ، تمرینات و آنچه که ایجاد می کند
قانون وات
قانون وات بیان می کند که "توان الکتریکی دستگاهی که مصرف می کند یا تحویل می دهد توسط ولتاژ و جریان جریان یافته در دستگاه تعیین می شود."
قدرت الكترونیكی دستگاه ، مطابق قانون وات ، با این عبارت داده می شود:
P = V x I
توان الکتریکی بر حسب وات (W) اندازه گیری می شود. "مثلث قدرت" در شکل 1 اغلب برای تعیین قدرت ، ولتاژ یا جریان الکتریکی استفاده می شود.
در شکل 2 فرمول های موجود در مثلث قدرت نشان داده شده است.
جیمز وات (گرینوک ، اسکاتلند ، 1736-1819)
وی مهندس مکانیک ، مخترع و شیمی دان بود. در سال 1775 او موتور بخار ساخت ، به لطف مشارکت وی در توسعه این ماشین ها ، توسعه صنعتی آغاز شد. او خالق موتور دوار ، موتور دو اثر ، ابزار نشانگر فشار بخار و غیره است.
در سیستم بین المللی واحدها ، واحد قدرت "وات" (Watt، W) به افتخار این پیشگام است.
محاسبه مصرف انرژی و صورتحساب خدمات الکتریکی با استفاده از قانون وات
با شروع از این واقعیت که توان الکتریکی مقدار انرژی است که یک عنصر در یک زمان معین تحویل یا جذب می کند ، انرژی با فرمول شکل 3 داده می شود.
انرژی الکتریکی معمولاً در واحد Wh اندازه گیری می شود ، گرچه می توان آن را با ژول (1 J = 1 Ws) یا قدرت اسب بخار (hp) نیز اندازه گیری کرد. برای انجام اندازه گیری های مختلف ، توصیه می کنیم مقاله ما را در مورد بخوانید ابزار اندازه گیری الکتریکی.
ورزش 1 با استفاده از قانون وات
برای عنصر در شکل 4 ، محاسبه کنید:
- قدرت جذب شده
- انرژی به مدت 60 ثانیه جذب می شود
تمرین حل 1
الف- توان الکتریکی جذب شده توسط عنصر مطابق شکل 5 تعیین می شود.
ب- انرژی جذب شده
نتیجه:
p = 10 W انرژی = 600 J
مصرف انرژی الکتریکی:
ارائه دهندگان خدمات الکتریکی با توجه به مصرف برق نرخ تعیین می کنند مصرف انرژی الکتریکی به توان مصرفی در ساعت بستگی دارد. اندازه گیری آن بر حسب کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) یا اسب بخار (اسب بخار) است.
مصرف برق = انرژی = pt
ورزش 2 با استفاده از قانون وات
برای یک ساعت در شکل 8 ، یک باتری لیتیوم 3 ولت خریداری شده است. باتری دارای انرژی ذخیره شده 6.000 ژول از کارخانه است. با دانستن اینکه ساعت جریان الکتریکی 0.0001 A را مصرف می کند ، تعویض باتری در چند روز طول می کشد؟
تمرین حل 2
توان الکتریکی مصرف شده توسط ماشین حساب با استفاده از قانون وات تعیین می شود:
اگر انرژی مصرف شده توسط ماشین حساب با رابطه Energy = pt ، حل زمان "t" و جایگزینی مقادیر انرژی و توان الکتریکی ، داده شود ، عمر باتری بدست می آید. شکل 6 را ببینید
این باتری ظرفیت نگه داشتن ماشین حساب را برای 20.000.000،7,7،XNUMX ثانیه ، معادل XNUMX ماه دارد.
نتیجه:
باتری ساعت باید بعد از 7 ماه تعویض شود.
ورزش 3 با استفاده از قانون وات
با دانستن اینکه میزان مصرف برق 0,5 دلار در کیلووات ساعت است ، لازم است برآورد هزینه های ماهانه خدمات برق را برای یک فرد محلی بدانید. شکل 7 دستگاه هایی را که در محیط برق مصرف می کنند نشان می دهد:
- شارژر تلفن 30 W ، 4 ساعت در روز کار می کند
- رایانه رومیزی ، 120 وات ، 8 ساعت در روز کار می کند
- لامپ رشته ای ، 60 وات ، 8 ساعت در روز کار می کند
- میز کار ، 30 وات ، 2 ساعت در روز کار می کند
- کامپیوتر لپ تاپ ، 60 وات ، کار 2 ساعت در روز
- تلویزیون ، 20 وات ، 8 ساعت در روز کار می کند
راه حل:
برای تعیین میزان مصرف برق ، از رابطه مصرف انرژی = pt استفاده می شود ، بنابراین برای شارژر تلفن که مصرف می کند 30 وات و 4 ساعت در روز استفاده می شود ، 120 وات یا 0.120 کیلووات ساعت در روز مصرف می کند، همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است.
جدول 1 محاسبه میزان مصرف برق دستگاههای محلی را نشان می دهد. روزانه 1.900،1.9 Wh یا XNUMXkWh مصرف می شود.
با نرخ 0,5 دلار / کیلووات ساعت ، هزینه خدمات برق:
نتیجه:
هزینه خدمات برقی در محل 28,5 دلار در ماه است ، با مصرف 57 کیلووات ساعت در ماه.
قرارداد علامت منفعل:
یک عنصر می تواند انرژی را جذب یا تأمین کند. هنگامی که قدرت الکتریکی یک عنصر دارای علامت مثبت باشد ، این عنصر در حال جذب انرژی است. اگر توان الکتریکی منفی باشد ، عنصر انرژی الکتریکی را تأمین می کند. شکل 9 را ببینید
به عنوان "قرارداد علامت منفعل" تاسیس شد که قدرت الکتریکی:
- اگر جریان از طریق ترمینال مثبت ولتاژ در عنصر وارد شود ، مثبت است.
- اگر جریان از طریق پایانه منفی وارد شود منفی است. به شکل 10 مراجعه کنید
تمرین 4 با استفاده از قانون وات
برای عناصر نشان داده شده در شکل 11 ، توان الکتریکی را با استفاده از قرارداد علامت مثبت محاسبه کرده و مشخص کنید که آیا عنصر انرژی را تأمین یا جذب می کند:
راه حل:
شکل 12 محاسبه توان الکتریکی در هر دستگاه را نشان می دهد.
نتیجه
به. (سال سود A) وقتی جریان از طریق ترمینال مثبت وارد می شود ، توان مثبت است:
p = 20W ، عنصر انرژی را جذب می کند.
ب (سود برای ورزش B) وقتی جریان از طریق ترمینال مثبت وارد می شود ، توان مثبت است:
p = - 6 W ، عنصر برق را تأمین می کند.
نتیجه گیری برای قانون وات:
توان الکتریکی ، اندازه گیری شده بر حسب وات (W) ، نشان دهنده سرعت تبدیل انرژی الکتریکی است.
قانون وات معادله ای را برای محاسبه توان الکتریکی در سیستم های الکتریکی ، ایجاد رابطه مستقیم بین قدرت ، ولتاژ و جریان الکتریکی فراهم می کند: p = vi
مطالعه توان الکتریکی برای تعیین عملکرد تجهیزات ، در طراحی همان برای کاهش مصرف برق ، برای جمع آوری خدمات برق ، از جمله برنامه های دیگر ، مفید است.
وقتی دستگاهی انرژی مصرف می کند توان الکتریکی مثبت است ، اگر انرژی تأمین کند منفی است. برای تجزیه و تحلیل قدرت در مدارهای الکتریکی ، معمولاً از علامت قرارداد مثبت استفاده می شود که نشان می دهد در صورت ورود جریان الکتریکی از پایانه مثبت ، توان در یک عنصر مثبت است.
همچنین در وب سایت ما می توانید موارد زیر را پیدا کنید: قانون Kirchhoff ، آنچه که ایجاد می کند و نحوه اعمال آن
