Електрическата мощност е физическо количество който измерва от колко енергия се нуждае една електрическа верига, за да работи през даден период от време, влияещи по този начин в консумацията на електрическа енергия от електрически устройства. Колкото по-голяма е електрическата мощност, толкова по-голям е разходът на енергия. Електрическата мощност може да се използва за изчисляване на енергията, изразходвана за електрически инсталации.
Прочетете също: Съвети за пестене на електроенергия
Обобщение на електрическата мощност
А мощност електрически измерва количеството електрическа енергия, доставена на електрически вериги по време на интервал от време.
Мерната единица за електрическа мощност е ват.
Електрическата мощност може да се изчисли от връзките между електрическо съпротивление, електрическо напрежение и електрически ток.
Електрическата мощност може да бъде активна, реактивна или привидна.
Активната мощност е тази, използвана при преобразуването на електрическата енергия в друга полезна енергия, причиняваща светлина, движение и топлина, и се измерва в киловати (kW).
Реактивната мощност е безполезна мощност, която не е била използвана от активната мощност, измерена в киловолт-ампер реактивен (kVAR).
Привидната мощност е резултантната мощност в електрическа верига, измерена в киловат-ампери (kW A).
Какво е електрическа енергия?
Електрическата енергия е a скаларно физическо количество, което измерва количеството на енергия предоставена електроенергия на електрически вериги през интервал от време. Колкото по-голяма е електрическата мощност на устройството, толкова по-голяма е енергията, консумирана от него. Ето защо душовете и климатиците са най-големите консуматори на битова електроенергия.
Мерна единица за електрическа мощност
Според Международна система единици (SI), Мерната единица за електрическа мощност е ват., представена с буквата W, в чест на учения Джеймс Уат (1736-1819), който патентова своята копирна машина, ротационен двигател и други, и усъвършенства парната машина.
Какви са формулите за електрическа мощност?
→ Електрическа мощност, свързана с електрическо съпротивление и електрически ток
\(P=R\cdot i^2\)
П → електрическа мощност, измерена във ватове \([W]\).
Р → електрическо съпротивление, измерено в ома \([Ω ]\).
аз → електрически ток, измерен в ампери \([A ]\).
→ Електрическа мощност, свързана с електрическо напрежение и електрическо съпротивление
\(P=\frac{U^2}R\)
П → електрическа мощност, измерена във ватове \([W]\).
U → електрическо напрежение, измерено във волтове \([V]\).
Р → електрическо съпротивление, измерено в ома \([Ω ]\).
→ Електрическа мощност, свързана с електрическо напрежение и електрически ток
\(P=i\cdot ∆U\)
П → електрическа мощност, измерена във ватове \([W]\).
аз → електрически ток, измерен в ампери \([A ]\).
\(∆U\) → промяна на електрическото напрежение, наричана още електрическа потенциална разлика, измерена във волтове \([V]\).
→ Електрическа енергия, свързана с енергия и време
\(P=\frac{E}{∆t}\)
П → електрическа мощност, измерена в киловати \([kW ]\).
И → енергия, измерена в киловати на час \([kWh ]\).
T → промяна във времето, измерена в часове \( [H ]\).
Как да изчислим електрическата мощност?
Електрическата мощност се изчислява според информацията, дадена от отчетите. Ако това е упражнение върху консумацията на електрическа енергия, ще използваме формулата за електрическа мощност, свързана с енергията и промяната във времето. Ако обаче е упражнение за електрически вериги, ще използваме формулите за електрическа мощност, свързани с Електрическо напрежение, електрически ток и/или електрическо съпротивление. По-долу ще видим примери за тези две форми.
Пример 1:
Каква е електрическата мощност на душ, който изразходва месечна енергия от 22500 Wh, като се включва всеки ден за 15 минути?
Резолюция:
Първо, нека преобразуваме минути в часове:
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0,25\ h\)
Тъй като е свързан всеки ден, месечно ще имаме:
\(0,25\ h\cdot 30\ дни=7,5\ h\)
След това ще изчислим електрическата мощност, като използваме формулата, която я свързва с енергията и промяната във времето:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7,5}\)
\(P=3\ kW\)
Електрическият душ е с електрическа мощност 3 kW или 3000 Watts.
Пример 2:
Какви са електрическата мощност и напрежението във верига, която има резистор 100Ω, който носи ток от 5А?
Резолюция:
Първо, ще изчислим електрическата мощност, като използваме формулата, която я свързва с електрическото съпротивление и електрическия ток:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\ W\)
\(P=2,5\ kW\)
След това ще изчислим електрическото напрежение, като използваме формулата, която го свързва с електрическата мощност и електрическото съпротивление:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
Въпреки това, електрическото напрежение може също да бъде изчислено с помощта на формулата, която го свързва с електрическата мощност и електрическия ток:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Вижте също:Първият закон на Ом - връзката на електрическото съпротивление с електрическото напрежение и електрическия ток
Видове електрическа енергия
Електрическата мощност може да бъде класифицирана като активна мощност, реактивна мощност или привидна мощност.
→ Активна електрическа мощност
Активна електрическа мощност, наричана още действителна или полезна електрическа мощност, е този, предаван на зареждане способен да преобразува електрическа енергия в друга форма на енергия, която може да се използва (полезна работа), произвеждайки светлина, движение и топлина. Измерва се в киловати (kW).
→ Реактивна електрическа мощност
Реактивна електрическа мощност, наричана още безполезна електрическа енергия, е тази, която не е била използвана в процеса на преобразуване на електрическата енергия в други форми на полезна енергия, съхранявана и възстановява се в генератора, служейки като постоянен път, по който активната енергия изминава, за да извърши полезна работа и да магнетизира намотките на оборудване. Измерва се в киловолт-ампер реактивен (kVAR).
→ Привидна електрическа мощност
Привидната електрическа мощност е общата мощност във веригата сумата от активната и реактивната мощност. Измерва се в киловат-ампери (kWA).
Решени упражнения по електричество
Въпрос 1
(PUC)
Електричеството се генерира чрез светлина с помощта на фоточувствителни клетки, наречени фотоволтаични слънчеви клетки. Фотоволтаичните клетки като цяло са направени от полупроводникови материали, с кристални характеристики и отложени върху силициев диоксид. Тези клетки, групирани в модули или панели, изграждат фотоволтаични слънчеви панели. Количеството енергия, генерирано от соларен панел, е ограничено от неговата мощност, тоест панел от 145 W, с шест работни часа слънчева светлина, генерира приблизително 810 вата на ден.
източник: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Проверете броя часове, през които описаният панел може да поддържа включена 9 W флуоресцентна лампа.
А) 9 сутринта
Б) 18 часа
В) 58 часа
Г) 90 часа
Резолюция:
Алтернатива Г
Ще изчислим енергията, доставена от електрическия панел, като използваме формулата, която я свързва с мощността и времето:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
С мощност от приблизително 810 вата на ден имаме енергията от:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
И така, консумацията на енергия на лампата през деня е:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Приравнявайки количеството енергия, генерирано от панелите, с енергийната консумация на лампите, получаваме:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
Така лампите работят 90 часа при свързване към таблото.
въпрос 2
(IFSP) Когато влиза в магазин за строителни материали, електротехник вижда следната реклама:
СПЕСТЕТЕ: 15 W луминесцентни лампи имат същата светимост (осветеност)
над 60 W лампи с нажежаема жичка.
Според обявата, за да пести ток, електротехникът сменя крушка нажежен от флуоресцентен и заключава, че за 1 час спестяванията на електроенергия в kWh ще бъдат в
А) 0,015.
Б) 0,025.
В) 0,030.
Г) 0,040.
E) 0,045.
Резолюция:
Алтернатива Е
За да изчислим спестяването на електрическа енергия, първо ще изчислим енергийния разход на флуоресцентната лампа и лампата с нажежаема жичка, като използваме формулата за електрическа мощност:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
Енергията на флуоресцентната лампа е:
\(E_{флуоресцентен}=P\cdot ∆t\)
\(E_{флуоресцентно}=15\cdot1\)
\(E_{флуоресцентен}=15\Wh\)
За да получим стойността в киловатчасове, трябва да разделим на 1000, така че:
\(E_{флуоресцентен}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
Енергията на лампата с нажежаема жичка е:
\(E_{нажежаема жичка}=P\cdot∆t\)
\(E_{нажежаема жичка}=60\cdot1\)
\(E_{нажежаема жичка}=60\ Wh\)
За да намерим стойността в киловатчасове, трябва да разделим на 1000, така че:
\(E_{нажежаема жичка}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
Следователно спестяванията на енергия са:
\(Икономичен=E_{нажежаема жичка}-E_{флуоресцентна}\)
\(Икономика=0,060-0,015\)
\(Икономия=0,045\)
От Памела Рафаела Мело
Учител по физика
източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm
