Elektromos szolgáltatás számlázása fogyasztásától függ elektromos energiaEzért nagyon hasznos megérteni, mi ez, hogyan mérik és hogyan csökkenthetik a fogyasztást Watt törvényének alkalmazásával. Ezenkívül alapvető változó az elektromos hálózatok tanulmányozásához és az elektromos eszközök tervezéséhez.
A tudós Watt létrehozta a róla elnevezett törvényt, amely lehetővé teszi számunkra ennek a fontos változónak a kiszámítását. Ezután ennek a törvénynek és alkalmazásainak tanulmányozása.
ALAPFOGALMAK:
- Elektromos áramkör: Elektromos elemek összekapcsolása, amelyeken keresztül elektromos áram folyhat.
- Elektromos áram: Az elektromos töltés áramlása időegységenként egy vezető anyagon keresztül. Amperben (A) mérjük.
- Elektromos feszültség: Más néven elektromos feszültség vagy potenciálkülönbség. Ez az az energia, amely az elektromos töltés egy elemen keresztüli mozgatásához szükséges. Mérjük voltban (V).
- energia: Képesség a munka elvégzésére. Joule-ban (J) vagy wattórában (Wh) mérik.
- Elektromos energia: energiamennyiség, amelyet egy elem lead egy adott idő alatt. Az elektromos teljesítményt wattban vagy wattban mérik, ezt W betű jelképezi.
Talán érdekelheti: Ohm törvénye és titkai, gyakorlatok és mit alapít
Watt törvénye
Watt törvénye kimondja "A készülék által fogyasztott vagy leadott elektromos energiát az eszközön átfolyó feszültség és áram határozza meg."
Egy eszköz elektromos teljesítményét a Watt-törvény szerint a következő kifejezés adja:
P = V x I
Az elektromos teljesítményt wattban (W) mérik. Az 1. ábra „teljesítményháromszögét” gyakran használják a teljesítmény, a feszültség vagy az elektromos áram meghatározására.
A 2. ábrán a teljesítményháromszögben található képletek láthatók.
James Watt (Greenok, Skócia, 1736-1819)
Gépészmérnök, feltaláló és vegyész volt. 1775-ben gőzgépeket gyártott, e gépek fejlesztéséhez való hozzájárulásának köszönhetően megkezdődött az ipari fejlődés. Megalkotója többek között a rotormotor, a kettős hatású motor, a gőznyomás-jelző műszer.
A nemzetközi egységrendszerben a hatalom mértékegysége a „watt” (Watt, W) ezen úttörő tiszteletére.
Az energiafogyasztás és az elektromos szolgáltatás számlázásának kiszámítása Watt törvénye alapján
Abból a tényből kiindulva, hogy az elektromos energia az az energiamennyiség, amelyet egy elem lead egy adott idő alatt, vagy elnyeli, az energiát a 3. ábra képlete adja.
Az elektromos energiát általában Wh egységben mérik, bár joule-ban (1 J = 1 Ws) vagy lóerőben (hp) is mérhető. A különböző mérések elvégzéséhez javasoljuk, olvassa el cikkünket elektromos mérőműszerek.
1. Feladat Watt törvényét alkalmazva
Számolja ki a 4. ábra eleméhez:
- Elnyelt erő
- 60 másodpercig elnyelt energia
Megoldás 1. gyakorlat
A.- Az elem által felvett elektromos teljesítményt az 5. ábra határozza meg.
B.- Elnyelt energia
eredmény:
p = 10 W; Energia = 600 J
Elektromos energia fogyasztása:
A villamosenergia-szolgáltatók az áramfogyasztás alapján állapítják meg az árakat - A villamosenergia-fogyasztás az óránként fogyasztott energiától függ. Ezt kilowattórában (kWh) vagy lóerőben (hp) mérik.
Villamosenergia-fogyasztás = energia = pt
2. Feladat Watt törvényét alkalmazva
A 8. ábrán látható órához 3 V-os lítium elemet vásárolnak, amelynek akkumulátora gyárilag 6.000 joule. Tudva, hogy az óra 0.0001 A elektromos áramot fogyaszt, hány nap alatt kell cserélni az akkumulátort?
Megoldás 2. gyakorlat
A számológép által felhasznált elektromos energiát Watt-törvény alapján határozzák meg:
Ha a számológép által elfogyasztott energiát az Energia = pt összefüggés adja meg, megoldva a "t" időt, és behelyettesítve az energia és az elektromos teljesítmény értékeit, megkapjuk az akkumulátor élettartamát. Lásd a 6. ábrát
Az akkumulátor képes a számológépet 20.000.000 7,7 XNUMX másodpercig bekapcsolva tartani, ami XNUMX hónapnak felel meg.
eredmény:
Az óra akkumulátorát 7 hónap után ki kell cserélni.
3. Feladat Watt törvényét alkalmazva
Ismernie kell a helyi villamosenergia-szolgáltatás havi költségeinek becslését, tudva, hogy a villamosenergia-fogyasztás mértéke 0,5 USD / kWh. A 7. ábra bemutatja azokat az eszközöket, amelyek áramot fogyasztanak a helyszínen:
- 30 W-os telefon töltő, napi 4 órában működik
- Asztali számítógép, 120 W, napi 8 órában működik
- Izzó, 60 W, napi 8 órában működik
- A 30 W-os asztali lámpa napi 2 órában működik
- Laptop számítógép, 60 W, napi 2 órában működik
- 20 W-os TV, napi 8 órában működik
Megoldás:
Az áramfogyasztás meghatározásához az Energiafogyasztás = pt összefüggést alkalmazzuk. 30 W, és napi 4 órában használják, napi 120 Wh-t vagy 0.120Kwh-t fogyaszt, a 8. ábrán látható módon.
Az 1. táblázat a helyi eszközök elektromos fogyasztásának kiszámítását mutatja. 1.900 Wh-t vagy 1.9 kWh-t fogyasztanak naponta.
0,5 USD / kWh sebességgel az elektromos szolgáltatás ára:
eredmény:
Az elektromos szolgáltatás költsége a helyiségekben havonta 28,5 USD, havi 57 kWh fogyasztás mellett.
Passzív jel konvenció:
Egy elem képes felvenni vagy ellátni az energiát. Ha egy elem elektromos teljesítményének pozitív előjele van, akkor az elem elnyeli az energiát. Ha az elektromos teljesítmény negatív, akkor az elem elektromos energiát szolgáltat. Lásd a 9. ábrát
"Passzív előjelként" állapították meg, hogy az elektromos áram:
- Pozitív, ha az áram az elemben lévő feszültség pozitív kapcsain keresztül jut be.
- Negatív, ha az áram a negatív terminálon keresztül jut be. Lásd a 10. ábrát
4. gyakorlat Watt törvényének alkalmazásával
A 11. ábrán látható elemek esetében számítsa ki az elektromos teljesítményt a pozitív előjelek alapján, és jelezze, hogy az elem szolgáltatja-e vagy elnyeli-e az energiát:
Megoldás:
A 12. ábra az egyes készülékek elektromos teljesítményének kiszámítását mutatja.
Eredmény
NAK NEK. (A nyereség éve) Amikor az áram a pozitív kapocson keresztül jut be, a teljesítmény pozitív:
p = 20W, az elem elnyeli az energiát.
B. (Nyereség a B gyakorlathoz) Amikor az áram a pozitív kapocson keresztül jut be, a teljesítmény pozitív:
p = - 6 W, az elem energiát szolgáltat.
Következtetések Watt törvényéhez:
Az elektromos teljesítmény wattban (W) mérve jelzi, hogy az elektromos energia milyen gyorsan képes átalakulni.
Watt törvénye megadja az egyenletet az elektromos rendszerek elektromos teljesítményének kiszámításához, meghatározva a teljesítmény, a feszültség és az elektromos áram közötti közvetlen kapcsolatot: p = vi
Az elektromos teljesítmény vizsgálata hasznos a berendezések teljesítményének meghatározására, az elektromos fogyasztás csökkentése érdekében, az elektromos szolgáltatás gyűjtésére, többek között.
Amikor egy eszköz energiát fogyaszt, az elektromos teljesítmény pozitív, ha energiát szolgáltat, akkor a negatív teljesítmény. Az elektromos áramkörök teljesítményének elemzéséhez általában a pozitív előjel konvenciót alkalmazzák, amely azt jelzi, hogy egy elem teljesítménye pozitív, ha az elektromos áram a pozitív kapcson keresztül jut be.
Weboldalunkon is megtalálhatja: Kirchhoff törvénye, mit állapít meg és hogyan kell alkalmazni
