Elektrienergia on füüsiline kogus mis mõõdab, kui palju energiat elektriahel teatud aja jooksul töötamiseks vajab, mõjutamine seega elektriseadmete elektrienergia tarbimises. Mida suurem on elektrienergia, seda suurem on energiakulu. Elektrienergia saab kasutada elektripaigaldistele kulutatud energia arvutamiseks.
Loe ka: Näpunäiteid elektri säästmiseks
Elektrivõimsuse kokkuvõte
A võimsus elektriline mõõdab teatud aja jooksul elektriahelatesse tarnitud elektrienergia hulka.
Elektrienergia mõõtühik on vatt.
Elektrivõimsust saab arvutada elektritakistuse, elektripinge ja elektrivoolu vahelistest seostest.
Elektrienergia võib olla aktiivne, reaktiivne või näiv.
Aktiivvõimsus on see, mida kasutatakse elektrienergia muundamiseks muuks kasulikuks energiaks, põhjustades valgust, liikumist ja soojust ning mida mõõdetakse kilovattides (kW).
Reaktiivvõimsus on kasutu võimsus, mida aktiivvõimsus ei kasutanud, mõõdetuna kilovolti-amprites reaktiivkVAR).
Nähtav võimsus on elektriahelas saadud võimsus, mõõdetuna kilovatt-amprites (kW A).
Mis on elektrienergia?
Elektrienergia on a skalaarne füüsikaline suurus, mis mõõdab kogust energiat elekter antud elektriahelad ajaintervalli jooksul. Mida suurem on seadme elektrivõimsus, seda rohkem energiat see tarbib. Seetõttu on dušid ja konditsioneerid suurimad kodumaise elektrienergia tarbijad.
Elektrivõimsuse mõõtühik
Vastavalt Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (SI), Elektrienergia mõõtühik on vatt., mida tähistab täht W, teadlase James Watti (1736-1819) auks, kes patenteeris oma paljundusmasina, pöörleva mootori ja teised ning täiustas aurumasinat.
Millised on elektrienergia valemid?
→ Elektritakistuse ja elektrivooluga seotud elektrienergia
\(P=R\cdot i^2\)
P → elektrivõimsus, mõõdetuna vattides \([W]\).
R → elektritakistus, mõõdetuna oomides \([Ω ]\).
i → elektrivool, mõõdetuna amprites \([A ]\).
→ Elektripinge ja elektritakistusega seotud elektrienergia
\(P=\frac{U^2}R\)
P → elektrivõimsus, mõõdetuna vattides \([W]\).
U → elektripinge, mõõdetuna voltides \([V]\).
R → elektritakistus, mõõdetuna oomides \([Ω ]\).
→ Elektripinge ja elektrivooluga seotud elektrienergia
\(P=i\cdot ∆U\)
P → elektrivõimsus, mõõdetuna vattides \([W]\).
i → elektrivool, mõõdetuna amprites \([A ]\).
\(∆U\) → elektripinge kõikumine, mida nimetatakse ka elektripotentsiaalide erinevuseks, mõõdetuna voltides \([V]\).
→ Energia ja ajaga seotud elektrienergia
\(P=\frac{E}{∆t}\)
P → elektrivõimsus, mõõdetuna kilovattides \([kW ]\).
JA → energia, mõõdetuna kilovattides tunnis \([kWh ]\).
t → aja kõikumine, mõõdetuna tundides \( [H ]\).
Kuidas arvutada elektrienergiat?
Elektrienergia arvutatakse avaldustes antud teabe järgi. Kui tegemist on elektrienergia tarbimise harjutusega, kasutame energia ja aja varieerumisega seotud elektrienergia valemit. Kui aga tegemist on harjutusega elektriahelate kohta, kasutame valemeid, mis on seotud elektrivooluga Elektriline pinge, elektrivool ja/või elektritakistus. Allpool näeme nende kahe vormi näiteid.
Näide 1:
Kui suure võimsusega on dušš, mis kulutab iga päev 15 minutiks sisse lülitades 22500 Wh energiat kuus?
Resolutsioon:
Esmalt teisendame minutid tundideks:
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0,25\ h\)
Kuna see on ühendatud iga päev, on meil iga kuu:
\(0,25\ h\cdot 30\ päeva = 7,5\ h\)
Seejärel arvutame elektrivõimsuse, kasutades valemit, mis seob selle energia ja aja varieerumisega:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7.5}\)
\(P=3\ kW\)
Elektrilise duši elektrivõimsus on 3 kW ehk 3000 vatti.
Näide 2:
Mis on elektri võimsus ja pinge ahelas, millel on 100 Ω takisti, mis kannab voolu 5A?
Resolutsioon:
Esiteks arvutame elektrivõimsuse valemi abil, mis seob selle elektritakistuse ja elektrivooluga:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\W\)
\(P=2,5\ kW\)
Seejärel arvutame elektripinge valemi abil, mis seob selle elektrivõimsuse ja elektritakistusega:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
Kuid elektripinge oleks võinud arvutada ka valemi abil, mis seob selle elektrienergia ja elektrivooluga:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Vaata ka:Ohmi esimene seadus – elektritakistuse seos elektripinge ja elektrivooluga
Elektrienergia tüübid
Elektrienergiat võib liigitada aktiivvõimsuseks, reaktiivvõimsuseks või näivvõimsuseks.
→ Aktiivne elektritoide
Aktiivne elektrienergia, mida nimetatakse ka tegelik või kasulik elektrienergia, on see, mis edastatakse tasu on võimeline muutma elektrienergiat muuks kasutatavaks energiavormiks (kasulik töö), tekitades valgust, liikumist ja soojust. Seda mõõdetakse kilovattides (kW).
→ Reaktiivenergia
Reaktiivne elektrienergia, mida nimetatakse ka kasutu elektrienergia, on see, mida ei kasutatud elektrienergia muundamiseks muudeks kasulikeks energialiikideks, säilitades ja taastatakse generaatoris, toimides pideva teena, mida aktiivenergia läheb kasuliku töö tegemiseks ja mähiste magnetiseerimiseks. varustus. Seda mõõdetakse reaktiivse kilovolti-amprites (kVAR).
→ Nähtav elektrienergia
Nähtav elektrivõimsus on vooluahela koguvõimsus aktiivvõimsuse ja reaktiivvõimsuse summa. Seda mõõdetakse kilovatt-amprites (kWA).
Lahendati harjutusi elektri jõust
küsimus 1
(PUC)
Elektrit toodetakse valguse abil, kasutades valgustundlikke elemente, mida nimetatakse fotogalvaanilisteks päikesepatareideks. Fotogalvaanilised elemendid on üldiselt valmistatud pooljuhtmaterjalidest, millel on kristalsed omadused ja sadestatakse ränidioksiidile. Need elemendid, mis on rühmitatud mooduliteks või paneelideks, moodustavad fotogalvaanilised päikesepaneelid. Päikesepaneeli toodetava energia hulka piirab selle võimsus, see tähendab, et 145 W paneel toodab kuus kasulikku päikesevalgust tundi päevas ligikaudu 810 vatti.
Allikas: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Kontrollige, mitu tundi suudab kirjeldatud paneel 9-vatise luminofoorlampi sisse lülitada.
A) kell 9 hommikul
B) kell 18.00
C) 58 tundi
D) 90 tundi
Resolutsioon:
Alternatiiv D
Arvutame elektrikilbi tarnitava energia valemi abil, mis seob selle võimsuse ja ajaga:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
Umbes 810 W päevase võimsusega on meil energia:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Seega on lambi energiatarbimine päeva jooksul:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Võrdledes paneelide poolt toodetud energiahulga lampide energiatarbimisega, saame:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
Seega töötavad lambid paneeliga ühendatuna 90 tundi.
küsimus 2
(IFSP) Ehitusmaterjalide kauplusesse sisenedes näeb elektrik järgmist kuulutust:
SÄÄSTA: 15 W luminofoorlampidel on sama heledus (valgustus)
kui 60 W hõõglambid.
Kuulutuse järgi vahetab elektrik elektri säästmiseks lambipirni hõõglamp fluorestseeruva hõõglambiga ja järeldab, et 1 tunni pärast on elektrienergia sääst kWh-des sisse
A) 0,015.
B) 0,025.
C) 0,030.
D) 0,040.
E) 0,045.
Resolutsioon:
Alternatiiv E
Elektrienergia säästu arvutamiseks arvutame esmalt luminofoor- ja hõõglambi energiakulu, kasutades elektrienergia valemit:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
Luminofoorlambi energia on:
\(E_{fluorestsents}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluorestsents}=15\cdot1\)
\(E_{fluorestsents}=15\ Wh\)
Väärtuse saamiseks kilovatt-tundides peame jagama 1000-ga, seega:
\(E_{fluorestsents}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
Hõõglambi energia on:
\(E_{incandescent}=P\cdot∆t\)
\(E_{incandescent}=60\cdot1\)
\(E_{hõõg}=60\ Wh\)
Väärtuse leidmiseks kilovatt-tundides peame jagama 1000-ga, seega:
\(E_{incandescent}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
Seega on energiasääst:
\(Majandus=E_{hõõglamp}-E_{fluorestsents}\)
\(Majandus = 0,060-0,015\)
\(Majandus = 0,045\)
Autor: Pamella Raphaella Melo
Füüsika õpetaja
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm
