Den elektriske kraft er fysisk mængde som måler, hvor meget energi et elektrisk kredsløb skal bruge for at fungere i løbet af en given tid, påvirke altså i det elektriske energiforbrug af elektriske apparater. Jo større elektrisk effekt, jo større energiforbrug. Den elektriske kraft kan bruges til at beregne energiforbruget på elektriske installationer.
Læs også: Tips til at spare strøm
Sammenfatning af elektrisk strøm
EN strøm elektrisk måler mængden af elektrisk energi, der leveres til elektriske kredsløb i løbet af et tidsinterval.
Måleenheden for elektrisk effekt er watt.
Elektrisk effekt kan beregnes ud fra forholdet mellem elektrisk modstand, elektrisk spænding og elektrisk strøm.
Elektrisk strøm kan være aktiv, reaktiv eller tilsyneladende.
Den aktive effekt er den, der bruges til omdannelsen af elektrisk energi til anden nyttig energi, der forårsager lys, bevægelse og varme, og målt i kilowatt (kW).
Reaktiv effekt er den ubrugelige effekt, som ikke blev brugt af den aktive effekt, målt i kiloVolt-Ampere reaktiv (kVAR).
Tilsyneladende effekt er den resulterende effekt i et elektrisk kredsløb, målt i kilowatt-ampere (kW A).
Hvad er elektrisk strøm?
Elektrisk strøm er en skalær fysisk mængde, der måler mængden af energi el ydet til elektriske kredsløb i løbet af et tidsinterval. Jo større enhedens elektriske effekt, jo større energi forbruges af den. Det er derfor, brusere og klimaanlæg er de største forbrugere af husholdningselektricitet.
Måleenhed for elektrisk effekt
Ifølge Internationalt system af enheder (SI), Måleenheden for elektrisk effekt er watt., repræsenteret ved bogstavet W, til ære for videnskabsmanden James Watt (1736-1819), som patenterede sin kopimaskine, roterende motor og andre, og perfektionerede dampmaskinen.
Hvad er formlerne for elektrisk strøm?
→ Elektrisk effekt relateret til elektrisk modstand og elektrisk strøm
\(P=R\cdot i^2\)
P → elektrisk effekt, målt i watt \([W]\).
R → elektrisk modstand, målt i Ohm \([Ω ]\).
jeg → elektrisk strøm, målt i Ampere \([A]\).
→ Elektrisk effekt relateret til elektrisk spænding og elektrisk modstand
\(P=\frac{U^2}R\)
P → elektrisk effekt, målt i watt \([W]\).
U → elektrisk spænding, målt i volt \([V]\).
R → elektrisk modstand, målt i Ohm \([Ω ]\).
→ Elektrisk effekt relateret til elektrisk spænding og elektrisk strøm
\(P=i\cdot ∆U\)
P → elektrisk effekt, målt i watt \([W]\).
jeg → elektrisk strøm, målt i Ampere \([A]\).
\(∆U\) → elektrisk spændingsvariation, også kaldet elektrisk potentialforskel, målt i volt \([V]\).
→ Elektrisk energi relateret til energi og tid
\(P=\frac{E}{∆t}\)
P → elektrisk effekt, målt i kilowatt \([kW ]\).
OG → energi, målt i kilowatt i timen \([kWh ]\).
t → tidsvariation, målt i timer \([H]\).
Hvordan beregner man elektrisk effekt?
Den elektriske kraft beregnes efter oplysningerne i opgørelserne. Hvis det er en øvelse om elektrisk energiforbrug, vil vi bruge formlen for elektrisk effekt relateret til energi og tidsvariation. Men hvis det er en øvelse om elektriske kredsløb, vil vi bruge formlerne for elektrisk effekt relateret til Elektrisk spænding, elektrisk strøm og/eller elektrisk modstand. Nedenfor vil vi se eksempler på disse to former.
Eksempel 1:
Hvad er den elektriske effekt af et brusebad, der bruger en månedlig energi på 22500 Wh, der er tændt hver dag i 15 minutter?
Løsning:
Lad os først konvertere minutter til timer:
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0,25\ t\)
Da det er tilsluttet hver dag, vil vi hver måned have:
\(0,25\ h\cdot 30\ dage=7,5\ h\)
Efterfølgende vil vi beregne den elektriske effekt ved hjælp af formlen, der relaterer den til energi og tidsvariation:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7,5}\)
\(P=3\ kW\)
Den elektriske bruser har en elektrisk effekt på 3 kW eller 3000 Watt.
Eksempel 2:
Hvad er den elektriske effekt og spænding i et kredsløb, der har en 100Ω modstand, der bærer en strøm på 5EN?
Løsning:
Først vil vi beregne den elektriske effekt ved hjælp af formlen, der relaterer den til elektrisk modstand og elektrisk strøm:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\ W\)
\(P=2,5\ kW\)
Derefter vil vi beregne den elektriske spænding ved hjælp af formlen, der relaterer den til elektrisk effekt og elektrisk modstand:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
Imidlertid kunne den elektriske spænding også være blevet beregnet ved hjælp af formlen, der relaterer den til elektrisk effekt og elektrisk strøm:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Se også:Ohms første lov - forholdet mellem elektrisk modstand og elektrisk spænding og elektrisk strøm
Typer af elektrisk strøm
Elektrisk effekt kan klassificeres som aktiv effekt, reaktiv effekt eller tilsyneladende effekt.
→ Aktiv elektrisk strøm
Aktiv elektrisk kraft, også kaldet faktisk eller nyttig elektrisk strøm, er den, der overføres til oplade i stand til at omdanne elektrisk energi til en anden form for energi, der kan bruges (nyttigt arbejde), producere lys, bevægelse og varme. Det måles i kilowatt (kW).
→ Reaktiv elektrisk effekt
Reaktiv elektrisk effekt, også kaldet ubrugelig elektrisk strøm, er det, der ikke blev brugt i processen med at omdanne elektrisk energi til andre former for nyttig energi, der lagres og genetableret i generatoren, der fungerer som den konstante vej, som aktiv energi tager for at udføre nyttigt arbejde og for at magnetisere viklingerne af udstyr. Det måles i KiloVolt-Ampere Reactive (kVAR).
→ Tilsyneladende elektrisk strøm
Tilsyneladende elektrisk effekt er den samlede effekt i et kredsløb summen af aktiv effekt og reaktiv effekt. Det måles i kilowatt-ampere (kWA).
Løste øvelser om elektrisk kraft
Spørgsmål 1
(PUC)
Elektricitet genereres ved hjælp af lys ved hjælp af lysfølsomme celler, kaldet fotovoltaiske solceller. Fotovoltaiske celler er generelt lavet af halvledermaterialer med krystallinske karakteristika og aflejret på silica. Disse celler, grupperet i moduler eller paneler, udgør fotovoltaiske solpaneler. Mængden af energi, der genereres af et solpanel, er begrænset af dets effekt, det vil sige, at et 145 W panel, med seks nyttige timers sollys, genererer cirka 810 Watt om dagen.
Kilde: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Tjek det antal timer, som det beskrevne panel kan holde en 9 Watt fluorescerende lampe tændt.
A) 9 om morgenen
B) 18.00
C) 58 timer
D) 90 timer
Løsning:
Alternativ D
Vi vil beregne energien leveret af det elektriske panel ved hjælp af formlen, der relaterer det til strøm og tid:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
Med en effekt på cirka 810 watt om dagen har vi energien til:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Så lampens energiforbrug i løbet af dagen er:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Ved at sidestille mængden af energi genereret af panelerne med lampernes energiforbrug får vi:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\t\)
Således virker lamperne i 90 timer, når de er tilsluttet panelet.
spørgsmål 2
(IFSP)Når en elektriker går ind i en byggevarebutik, ser en elektriker følgende annonce:
SPAR: 15 W lysstofrør har samme lysstyrke (belysning)
end 60 W glødelamper.
For at spare strøm skifter elektrikeren ifølge annoncen en pære glødende med en fluorescerende og konkluderer, at den elektriske energibesparelse i kWh om 1 time vil være i
A) 0,015.
B) 0,025.
C) 0,030.
D) 0,040.
E) 0,045.
Løsning:
Alternativ E
For at beregne de elektriske energibesparelser vil vi først beregne energiforbruget for lysstofrøret og glødelampen ved hjælp af formlen for elektrisk strøm:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
Lysstofrørets energi er:
\(E_{fluorescerende}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluorescerende}=15\cdot1\)
\(E_{fluorescerende}=15\ Wh\)
For at få værdien i kilowatt-timer skal vi dividere med 1000, så:
\(E_{fluorescerende}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
Glødelampens energi er:
\(E_{glødende}=P\cdot∆t\)
\(E_{glødende}=60\cdot1\)
\(E_{glødende}=60\ Wh\)
For at finde værdien i kilowatt-timer skal vi dividere med 1000, så:
\(E_{glødende}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
Derfor er energibesparelserne:
\(Økonomi=E_{glødende}-E_{fluorescerende}\)
\(Økonomi=0,060-0,015\)
\(Økonomi=0,045\)
Af Pamella Raphaella Melo
Fysiklærer
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm
