Наплата електричне услуге зависи од потрошње електрична енергијаЗбог тога је веома корисно разумети шта је то, како се мери и како смањити потрошњу применом Ватовог закона. Поред тога, то је основна променљива за проучавање електричних мрежа и у дизајну електричних уређаја.
Научник Ватт успоставио је закон, назван по њему, који нам омогућава да израчунамо ову важну променљиву. Следи проучавање овог закона и његових примена.
ОСНОВНИ ПОЈМОВИ:
- Електрични круг: Међуповезивање електричних елемената кроз које може проћи електрична струја.
- Електрична струја: Проток електричног наелектрисања у јединици времена кроз проводни материјал. Мерено је у појачалима (А).
- Електрична напетост: Такође познат као електрични напон или разлика потенцијала. То је енергија потребна за покретање електричног набоја кроз елемент. Мери се у волтима (В).
- Енергија: Способност обављања посла. Мери се у џулима (Ј) или у ват-сатима (Вх).
- Електрична енергија: количина енергије коју елемент испоручује или апсорбује у одређеном времену. Електрична снага се мери у ватима или ватима, симболизује је слово В.
Можда би вас могло занимати: Охмов закон и његове тајне, вежбе и шта он успоставља
Ватт-ов закон
Ватов закон каже да „Електрична снага коју уређај троши или испоручује одређена је напоном и струјом која пролази кроз уређај.“
Електрична снага уређаја, према Ватовом закону, дата је изразом:
П = В к И
Електрична снага се мери у ватима (В). „Трокут снаге“ на слици 1 често се користи за одређивање снаге, напона или електричне струје.
На слици 2 приказане су формуле садржане у троуглу снаге.
Јамес Ватт (Греенок, Шкотска, 1736-1819)
Био је машински инжењер, проналазач и хемичар. 1775. године произвео је парне машине, захваљујући његовом доприносу развоју ових машина, започео је индустријски развој. Творац је ротационог мотора, мотора са двоструким ефектом, инструмента за индикацију притиска паре, између осталих.
У међународном систему јединица, јединица снаге је „ват“ (вати, В) у част овог пионира.
Прорачун потрошње енергије и обрачуна електричне енергије користећи Ватт-ов закон
Полазећи од чињенице да је електрична снага количина енергије коју елемент испоручује или апсорбује у одређеном времену, енергија је дата формулом на слици 3.
Електрична енергија се обично мери у јединици Вх, мада се може мерити и у џулима (1 Ј = 1 Вс) или у коњским снагама (КС). Да бисте направили различита мерења, препоручујемо вам да прочитате наш чланак о електрични мерни инструменти.
Вежба 1 примењујући Ватов закон
За елемент на слици 4 израчунајте:
- Апсорбована снага
- Енергија апсорбована 60 секунди
Решење Вежба 1
А. - Електрична снага коју апсорбује елемент одређује се према слици 5.
Б.- Апсорбована енергија
Резултат:
п = 10 В; Енергија = 600 Ј
Потрошња електричне енергије:
Пружаоци електричне енергије утврђују тарифе према потрошњи електричне енергије, а потрошња електричне енергије зависи од потрошене енергије на сат. Мери се у киловат-сатима (кВх), односно коњским снагама (КС).
Потрошња електричне енергије = Енергија = пт
Вежба 2 примењујући Ватов закон
За сат на слици 8 купује се литијумска батерија од 3 В. Батерија има фабрички ускладиштену енергију од 6.000 0.0001 џула. Знајући да сат троши електричну струју од XNUMX А, за колико дана ће требати замена батерије?
Решење Вежба 2
Електрична снага коју калкулатор троши одређује се помоћу Ватовог закона:
Ако се енергија коју калкулатор троши даје релацијом Енергија = пт, решавајући време „т“ и замењујући вредности енергије и електричне снаге, добија се време трајања батерије. Погледајте слику 6
Батерија има капацитет да држи калкулатор укљученим 20.000.000 секунди, што је еквивалентно 7,7 месеци.
Резултат:
Батерију сата треба заменити након 7 месеци.
Вежба 3 примењујући Ватов закон
Потребно је знати процену месечних трошкова у електроенергетској служби за локално становништво, знајући да је стопа потрошње електричне енергије 0,5 $ / кВх. Слика 7 приказује уређаје који троше електричну енергију у просторијама:
- Телефонски пуњач од 30 В, који ради 4 сата дневно
- Стони рачунар, 120 В, ради 8 сати дневно
- Жаруља са жарном нити, 60 В, ради 8 сати дневно
- Стона лампа, 30 В, ради 2 сата дневно
- Преносни рачунар, 60 В, ради 2 сата дневно
- ТВ, 20 В, ради 8 сати дневно
Решење:
За одређивање потрошње електричне енергије користи се однос Потрошња енергије = пт. 30 В и користи се 4 сата дневно, трошиће 120 Вх или 0.120 кВх дневно, као што је приказано на слици 8.
Табела 1 приказује прорачун потрошње електричне енергије локалних уређаја. Дневно се потроши 1.900 Вх или 1.9кВх.
Са брзином од 0,5 УСД / кВх, електрична услуга коштаће:
Резултат:
Цена електричне услуге у просторијама износи 28,5 долара месечно, за потрошњу од 57 кВх месечно.
Конвенција о пасивном знаку:
Елемент може апсорбовати или опскрбити енергијом. Када електрична снага елемента има позитиван предзнак, елемент апсорбује енергију. Ако је електрична снага негативна, елемент даје електричну енергију. Погледајте слику 9
Утврђено је као „пасивна конвенција о знаковима“ да електрична снага:
- Позитивно је ако струја улази кроз позитивну стезаљку напона у елементу.
- Негативно је ако струја улази кроз негативни прикључак. Погледајте слику 10
Вежба 4 применом Ватовог закона
За елементе приказане на слици 11 израчунајте електричну снагу користећи конвенцију позитивних предзнака и назначите да ли елемент даје или апсорбује енергију:
Решење:
На слици 12 приказан је прорачун електричне снаге у сваком уређају.
Резултирати
ДО. (Добит година А.) Када струја улази кроз позитивни прикључак, снага је позитивна:
п = 20В, елемент упија енергију.
Б. (Добит за вежбање Б.) Када струја улази кроз позитивни прикључак, снага је позитивна:
п = - 6 В, елемент даје напајање.
Закључци за Ватов закон:
Електрична снага, мерена у ватима (В), показује колико брзо се електрична енергија може трансформисати.
Ватт-ов закон даје једначину за израчунавање електричне снаге у електричним системима, успостављајући директни однос између снаге, напона и електричне струје: п = ви
Проучавање електричне енергије корисно је за утврђивање перформанси опреме, у дизајну исте за смањење потрошње електричне енергије, за прикупљање електричне услуге, између осталих примена.
Када уређај троши енергију, електрична снага је позитивна, а ако напаја енергију, она је негативна. За анализу снаге у електричним круговима обично се користи конвенција позитивног предзнака, која указује да је снага у елементу позитивна ако електрична струја улази кроз позитивни терминал.
Такође на нашој веб страници можете пронаћи: Кирцххофф-ов закон, шта он успоставља и како га применити
