Obračun električne storitve je odvisno od porabe električna energijaZato je zelo koristno razumeti, kaj to je, kako se meri in kako zmanjšati porabo z uporabo Wattovega zakona. Poleg tega je osnovna spremenljivka za preučevanje električnih omrežij in pri načrtovanju električnih naprav.
Znanstvenik Watt je vzpostavil zakon, imenovan po njem, ki nam omogoča izračun te pomembne spremenljivke. Nato proučitev tega zakona in njegove uporabe.
OSNOVNI POJMI:
- Električni tokokrog: Medsebojna povezanost električnih elementov, skozi katere lahko teče električni tok.
- Električni tok: Pretok električnega naboja na enoto časa skozi prevodni material. Izmeri se v amperih (A).
- Električna napetost: Znana tudi kot električna napetost ali potencialna razlika. To je energija, potrebna za premikanje električnega naboja skozi element. Izmeri se v voltih (V).
- Energija: Sposobnost dela. Meri se v džulih (J) ali v vatnih urah (Wh).
- Električna moč: količina energije, ki jo element v določenem času dovede ali absorbira. Električna moč se meri v vatih ali vatih, simbolizira jo črka W.
Mogoče bi vas morda zanimalo: Ohmov zakon in njegove skrivnosti, vaje in kaj določa
Wattov zakon
Wattov zakon pravi, da "Električna moč, ki jo naprava porabi ali odda, je odvisna od napetosti in toka, ki tečeta skozi napravo."
Električna moč naprave je po Watt-ovem zakonu podana z izrazom:
P = V x I
Električna moč se meri v vatih (W). "Močnostni trikotnik" na sliki 1 se pogosto uporablja za določanje moči, napetosti ali električnega toka.
Na sliki 2 so prikazane formule v trikotniku moči.
James Watt (Greenok, Škotska, 1736-1819)
Bil je strojni inženir, izumitelj in kemik. Leta 1775 je izdeloval parne stroje, zaradi njegovega prispevka k razvoju teh strojev pa se je začel industrijski razvoj. Je ustvarjalec rotacijskega motorja, motorja z dvojnim učinkom, instrumenta za prikaz parnega tlaka, med drugim.
V mednarodnem sistemu enot je enota za moč "vati" (Watt, W) v čast tega pionirja.
Izračun porabe energije in obračunavanja električnih storitev po Wattovem zakonu
Izhajajoč iz dejstva, da je električna moč količina energije, ki jo element v določenem času odda ali absorbira, je energija podana s formulo na sliki 3.
Električno energijo običajno merimo v enoti Wh, čeprav jo lahko merimo tudi v džulih (1 J = 1 Ws) ali v konjskih močeh (KM). Za različne meritve priporočamo, da preberete naš članek o tem električni merilni instrumenti.
Vaja 1 z uporabo Wattovega zakona
Za element na sliki 4 izračunajte:
- Absorbirana moč
- Energija absorbira 60 sekund
Rešitev vaja 1
A. - Električna moč, ki jo absorbira element, je določena v skladu s sliko 5.
B.- Absorbirana energija
Rezultat:
p = 10 W; Energija = 600 J
Poraba električne energije:
Ponudniki električne energije določajo tarife glede na porabo električne energije - Poraba električne energije je odvisna od porabljene energije na uro. Meri se v kilovatnih urah (kWh) ali konjskih močeh (KM).
Poraba električne energije = energija = pt
Vaja 2 z uporabo Wattovega zakona
Za uro na sliki 8 je kupljena litijeva baterija 3 V. Akumulator ima tovarniško shranjeno energijo 6.000 džul. Če veste, da ura porabi električni tok 0.0001 A, čez koliko dni bo treba zamenjati baterijo?
Rešitev vaja 2
Električna moč, ki jo porabi kalkulator, se določi z uporabo Wattovega zakona:
Če energijo, ki jo porabi kalkulator, dobimo z razmerjem Energija = pt, pri čemer rešujemo čas "t" in nadomestimo vrednosti energije in električne moči, dobimo čas delovanja baterije. Glej sliko 6
Akumulator lahko kalkulator vklopi 20.000.000 sekund, kar ustreza 7,7 meseca.
Rezultat:
Baterijo ure je treba zamenjati po 7 mesecih.
Vaja 3 z uporabo Wattovega zakona
Poznati morate oceno mesečnih izdatkov za elektroenergetsko službo za lokalno prebivalstvo, saj veste, da je stopnja porabe električne energije 0,5 USD / kWh. Slika 7 prikazuje naprave, ki porabljajo električno energijo v prostorih:
- 30 W telefonski polnilnik, ki deluje 4 ure na dan
- Namizni računalnik, 120 W, obratuje 8 ur na dan
- Žarnica z žarilno nitko, 60 W, deluje 8 ur na dan
- Namizna svetilka, 30 W, deluje 2 uri na dan
- Prenosni računalnik, 60 W, deluje 2 uri na dan
- TV, 20 W, obratuje 8 ur na dan
Rešitev:
Za določitev porabe električne energije se uporablja razmerje Poraba energije = pt. 30 W in se uporablja 4 ure na dan, porabi 120 Wh ali 0.120Kwh na dan, kot je prikazano na sliki 8.
Tabela 1 prikazuje izračun električne porabe lokalnih naprav. Dnevno se porabi 1.900 Wh ali 1.9kWh.
S hitrostjo 0,5 USD / kWh bo električna storitev stala:
Rezultat:
Stroški električne storitve v prostorih znašajo 28,5 USD na mesec, pri porabi 57 kWh na mesec.
Konvencija o pasivnih znakih:
Element lahko absorbira ali oskrbuje z energijo. Ko ima električna moč elementa pozitiven predznak, ta absorbira energijo. Če je električna moč negativna, element napaja električno energijo. Glej sliko 9
Ugotovljeno je bilo kot "pasivna konvencija o znakih", da električna energija:
- Pozitivno je, če tok vstopi skozi pozitivni priključek napetosti v elementu.
- Negativno je, če tok vstopi skozi negativni priključek. Glej sliko 10
4. vaja z uporabo Wattovega zakona
Za elemente, prikazane na sliki 11, izračunajte električno moč z uporabo pozitivnega predznaka in navedite, ali element napaja ali absorbira energijo:
Rešitev:
Slika 12 prikazuje izračun električne moči v vsaki napravi.
Rezultat
TO. (Leto dobička A) Ko tok vstopi skozi pozitivni priključek, je moč pozitivna:
p = 20W, element absorbira energijo.
B. (Dobiček pri vadbi B) Ko tok vstopi skozi pozitivni priključek, je moč pozitivna:
p = - 6 W, element napaja.
Sklepi za Wattov zakon:
Električna moč, merjena v vatih (W), kaže, kako hitro je mogoče transformirati električno energijo.
Wattov zakon zagotavlja enačbo za izračun električne moči v električnih sistemih, ki vzpostavlja neposredno razmerje med močjo, napetostjo in električnim tokom: p = vi
Študija električne energije je med drugim koristna za določanje zmogljivosti opreme pri njeni zasnovi za zmanjšanje porabe električne energije za zbiranje električne energije.
Ko naprava porabi energijo, je električna energija pozitivna, če napaja energijo, pa negativna. Za analizo moči v električnih tokokrogih se običajno uporablja konvencija pozitivnega znaka, ki kaže, da je moč v elementu pozitivna, če električni tok vstopi skozi pozitivni priključek.
Tudi na naši spletni strani lahko najdete: Kirchhoffov zakon, kaj določa in kako ga uporabljati
