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. Uz to, osnovna je varijabla za proučavanje električnih mreža i u dizajnu električnih uređaja.
Znanstvenik Watt uspostavio je zakon, nazvan po njemu, koji nam omogućuje izračunavanje ove važne varijable. Dalje, proučavanje ovog zakona i njegovih primjena.
OSNOVNI KONCEPTI:
- Strujni krug: Međusobno povezivanje električnih elemenata kroz koje može teći električna struja.
- Električna struja: Protok električnog naboja u jedinici vremena kroz vodljivi materijal. Mjeri se u pojačalima (A).
- Električna napetost: Također poznat kao električni napon ili razlika potencijala. To je energija potrebna za pokretanje električnog naboja kroz element. Mjeri se u voltima (V).
- Energia: Sposobnost obavljanja posla. Mjeri se u džulima (J) ili u vat-satima (Wh).
- Električna energija: količina energije koju element isporučuje ili apsorbira 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
Wattov zakon
Watt-ov zakon kaže da "Električna snaga koju uređaj troši ili isporučuje određuje se naponom i strujom koja prolazi kroz uređaj."
Električna snaga uređaja, prema Watovom zakonu, dana 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 strojarski inženjer, izumitelj i kemičar. 1775. godine proizveo je parne strojeve, zahvaljujući njegovom doprinosu razvoju ovih strojeva, započeo je industrijski razvoj. Stvoritelj je rotacijskog motora, motora s dvostrukim učinkom, instrumenta za pokazivanje tlaka pare, između ostalih.
U međunarodnom sustavu jedinica, jedinica snage je "vat" (Watt, W) u čast ovog pionira.
Izračun potrošnje energije i obračuna električne energije pomoću Wattovog zakona
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 obično se mjeri u jedinici Wh, iako se također može mjeriti 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.
Vježba 1 primjenjujući Wattov zakon
Za element na slici 4 izračunajte:
- Apsorbirana snaga
- Apsorbirana energija 60 sekundi
Rješenje Vježba 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 usluga električne energije utvrđuju cijene prema potrošnji električne energije - Potrošnja električne energije ovisi o potrošenoj energiji na sat. Mjeri se u kilovat-satima (kWh), odnosno konjskim snagama (KS).
Potrošnja električne energije = Energija = pt
Vježba 2 primjenjujući Wattov zakon
Za sat na slici 8. kupuje se litijeva 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?
Rješenje Vježba 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 držati kalkulator uključenim 20.000.000 7,7 XNUMX sekundi, što je ekvivalentno XNUMX mjeseci.
rezultat:
Bateriju sata treba zamijeniti nakon 7 mjeseci.
Vježba 3 primjenjujući Wattov 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
- Stolno računalo, 120 W, radi 8 sati dnevno
- Žarulja sa žarnom niti, 60 W, radi 8 sati dnevno
- Stolna lampa, 30 W, radi 2 sata dnevno
- Prijenosno računalo, 60 W, radi 2 sata dnevno
- TV, 20 W, radi 8 sati dnevno
Otopina:
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, trošit će 120 Wh ili 0.120 kWh dnevno, kao što je prikazano na slici 8.
Tablica 1. prikazuje izračun potrošnje električne energije lokalnih uređaja. Dnevno se potroši 1.900 Wh ili 1.9kWh.
S brzinom od 0,5 USD / 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
Utvrđeno 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 primjenjujući Wattov zakon
Za elemente prikazane na slici 11 izračunajte električnu snagu koristeći pozitivan predznak i naznačite da li element opskrbljuje ili apsorbira energiju:
Otopina:
Slika 12 prikazuje proračun električne snage u svakom uređaju.
Rezultirati
TO. (Godina dobiti A) Kad struja ulazi kroz pozitivni priključak, snaga je pozitivna:
p = 20W, element upija energiju.
B. (Dobit za vježbu B) Kad struja ulazi kroz pozitivni priključak, snaga je pozitivna:
p = - 6 W, element daje snagu.
Zaključci za Wattov zakon:
Električna snaga, mjerena u vatima (W), pokazuje koliko se brzo električna energija može transformirati.
Watt-ov zakon daje jednadžbu za izračunavanje električne snage u električnim sustavima, uspostavljajući izravan 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 primjena.
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 na to da je snaga u elementu pozitivna ako električna struja ulazi kroz pozitivni terminal.
Također na našoj web stranici možete pronaći: Kirchhoffov zakon, što uspostavlja i kako ga primijeniti
