Выставление счетов за электрические услуги зависит от потребления электроэнергияПоэтому очень полезно понять, что это такое, как его измерять и как снизить потребление, применяя закон Ватта. Кроме того, это основная переменная при исследовании электрических сетей и при проектировании электрических устройств.
Ученый Ватт установил закон, названный в его честь, который позволяет нам вычислить эту важную переменную. Далее изучение этого закона и его приложений.
БАЗОВЫЕ КОНЦЕПТЫ:
- Электрическая цепь: Взаимосвязь электрических элементов, через которые может протекать электрический ток.
- Электрический ток: Поток электрического заряда в единицу времени через проводящий материал. Он измеряется в амперах (A).
- Электрическое напряжение: Также известен как электрическое напряжение или разность потенциалов. Это энергия, необходимая для перемещения электрического заряда через элемент. Он измеряется в вольтах (В).
- Energía: Умение делать работу. Он измеряется в джоулях (Дж) или в ватт-часах (Втч).
- Электроэнергия: количество энергии, которое элемент доставляет или поглощает за заданное время. Электрическая мощность измеряется в ваттах или ваттах, она обозначается буквой W.
Возможно вас заинтересует: Закон Ома и его секреты, упражнения и что он устанавливает
Закон Ватта
Закон Ватта гласит, что «Электроэнергия, которую устройство потребляет или доставляет, определяется напряжением и током, протекающими через устройство».
Электрическая мощность устройства согласно закону Ватта определяется выражением:
P = V x I
Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт). «Треугольник мощности» на Рисунке 1 часто используется для определения мощности, напряжения или электрического тока.
На рисунке 2 показаны формулы, содержащиеся в треугольнике мощности.
Джеймс Ватт (Гринок, Шотландия, 1736-1819)
Он был инженером-механиком, изобретателем и химиком. В 1775 году он изготовил паровые машины, благодаря его вкладу в разработку этих машин началось промышленное развитие. Он является создателем роторного двигателя, двигателя двойного действия, прибора для измерения давления пара и других.
В Международной системе единиц единицей измерения мощности является «ватт» (Ватт, Вт) в честь этого первооткрывателя..
Расчет потребления энергии и выставление счетов за электроуслуги по закону Ватта
Исходя из того факта, что электрическая мощность - это количество энергии, которое элемент доставляет или поглощает за заданное время, энергия задается формулой на рисунке 3.
Электрическая энергия обычно измеряется в единицах Вт · ч, хотя ее также можно измерить в джоулях (1 Дж = 1 Вт · с) или в лошадиных силах (л.с.). Чтобы сделать разные измерения, мы рекомендуем вам прочитать нашу статью о электроизмерительные приборы.
упражнения 1 применяя закон Ватта
Для элемента на рисунке 4 рассчитайте:
- Поглощенная мощность
- Поглощенная энергия за 60 секунд
Решение упражнения 1
A.- Электрическая мощность, потребляемая элементом, определяется в соответствии с рисунком 5.
Б.- Поглощенная энергия
Результат:
p = 10 Вт; Энергия = 600 Дж
Потребление электроэнергии:
Поставщики электрических услуг устанавливают тарифы в соответствии с потреблением электроэнергии.Потребление электроэнергии зависит от потребляемой мощности в час. Он измеряется в киловатт-часах (кВтч) или лошадиных силах (л.с.).
Потребление электроэнергии = Энергия = pt
упражнения 2 применяя закон Ватта
Для часов, показанных на Рисунке 8, покупается литиевая батарея 3 В. Заводская энергия батареи составляет 6.000 джоулей. Зная, что часы потребляют электрический ток силой 0.0001 А, через сколько дней потребуется заменить батарею?
Решение упражнения 2
Электроэнергия, потребляемая калькулятором, определяется по закону Ватта:
Если энергия, потребляемая вычислителем, определяется соотношением Energy = pt, вычисляя время «t» и подставляя значения энергии и электрической мощности, получается срок службы батареи. См. Рисунок 6.
Батарея способна держать калькулятор включенным в течение 20.000.000 7,7 XNUMX секунд, что эквивалентно XNUMX месяцам.
Результат:
Батарейку часов необходимо заменить через 7 месяцев..
упражнения 3 применяя закон Ватта
Требуется знать смету ежемесячных расходов на электроэнергию для местного жителя, зная, что тариф на потребление электроэнергии составляет 0,5 $ / кВтч. На рисунке 7 показаны устройства, потребляющие электроэнергию внутри помещения:
- Зарядное устройство для телефона 30 Вт, работает 4 часа в день
- Настольный компьютер, 120 Вт, работает 8 часов в сутки
- Лампа накаливания, 60 Вт, работает 8 часов в сутки
- Настольная лампа, 30 Вт, работает 2 часа в сутки.
- Портативный компьютер, 60 Вт, работает 2 часа в сутки
- Телевизор, 20 Вт, работает 8 часов в сутки
Решение:
Для определения потребления электроэнергии используется соотношение Энергопотребление = pt. Таким образом, для зарядного устройства телефона, которое потребляет 30 Вт и используется 4 часа в день, потребляет 120 Втч или 0.120 кВтч в день., как показано на рисунке 8.
В таблице 1 приведен расчет потребления электроэнергии локальными устройствами. Ежедневно потребляется 1.900 Втч или 1.9 кВтч.
При ставке 0,5 $ / кВтч услуга электричества будет стоить:
Результат:
Стоимость электрического обслуживания в помещении составляет 28,5 долларов США в месяц при потреблении 57 кВтч в месяц.
Соглашение о пассивном знаке:
Элемент может поглощать или передавать энергию. Когда электрическая мощность элемента имеет положительный знак, элемент поглощает энергию. Если электрическая мощность отрицательная, элемент выдает электрическую энергию. См. Рисунок 9.
Было установлено, что электрическая энергия:
- Он положительный, если ток проходит через положительный вывод напряжения в элементе.
- Он отрицательный, если ток проходит через отрицательный вывод. См. Рисунок 10.
Упражнение 4: применение закона Ватта
Для элементов, показанных на рисунке 11, рассчитайте электрическую мощность, используя знак положительного знака, и укажите, подает ли элемент или поглощает энергию:
Решение:
На рисунке 12 показан расчет электрической мощности в каждом устройстве.
Результат
К. (Год прибыли A) Когда ток проходит через положительный вывод, мощность положительная:
p = 20Вт, элемент поглощает энергию.
Б. (Прибыль по упражнению B) Когда ток проходит через положительный вывод, мощность положительная:
p = - 6 Вт, элемент подает питание.
Выводы для закона Ватта.:
Электрическая мощность, измеряемая в ваттах (Вт), показывает, насколько быстро электрическая энергия может быть преобразована.
Закон Ватта обеспечивает уравнение для расчета электрической мощности в электрических системах, устанавливая прямую связь между мощностью, напряжением и электрическим током: p = vi
Изучение электрической мощности полезно для определения производительности оборудования, при его проектировании для снижения потребления электроэнергии, для сбора электроэнергии, среди других приложений.
Когда устройство потребляет энергию, электрическая мощность положительная, если она поставляет энергию, мощность отрицательная. Для анализа мощности в электрических цепях обычно используется соглашение о положительном знаке, которое указывает, что мощность в элементе является положительной, если электрический ток проходит через положительный вывод.
Также на нашем сайте вы можете найти: Закон Кирхгофа, что он устанавливает и как его применять
