Sähköteho On fyysinen määrä joka mittaa kuinka paljon energiaa sähköpiiri tarvitsee toimiakseen tietyn ajan kuluessa, vaikuttaa siis sähkölaitteiden sähköenergian kulutuksessa. Mitä suurempi sähköteho, sitä suurempi on energiankulutus. Sähköteho voidaan käyttää sähköasennuksiin kuluvan energian laskemiseen.
Lue myös: Vinkkejä sähkön säästämiseen
Yhteenveto sähkötehosta
A tehoa sähkö mittaa sähköpiireihin tietyn ajanjakson aikana toimitetun sähköenergian määrää.
Sähkötehon mittayksikkö on watti.
Sähköteho voidaan laskea sähkövastuksen, sähköjännitteen ja sähkövirran välisistä suhteista.
Sähköteho voi olla aktiivista, reaktiivista tai näennäistä.
Aktiivinen teho on se, jota käytetään sähköenergian muuntamiseen muuksi hyödylliseksi energiaksi aiheuttaen valoa, liikettä ja lämpöä ja mitataan kilowatteina (kW).
Loisteho on hyödytön teho, jota pätöteho ei käyttänyt, mitattuna kiloVolt-Ampere loisteho (kVAR).
Näennäisteho on sähköpiirin tuloksena oleva teho kilowattiampeereina (kW A).
Mikä on sähkövoima?
Sähkövoima on a skalaari fyysinen suure, joka mittaa määrän energiaa myönnetty sähkö sähköpiirit aikavälin aikana. Mitä suurempi laitteen sähköteho on, sitä enemmän se kuluttaa energiaa. Siksi suihkut ja ilmastointilaitteet ovat kotitalouksien suurimmat sähkönkuluttajat.
Sähkötehon mittayksikkö
Mukaan Kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI), Sähkötehon mittayksikkö on watti., jota edustaa kirjain W, tiedemies James Wattin (1736-1819) kunniaksi, joka patentoi kopiokoneensa, pyörivän koneensa ja muut ja kehitti höyrykoneen.
Mitkä ovat sähkötehon kaavat?
→ Sähkövastukseen ja sähkövirtaan liittyvä sähköteho
\(P=R\cdot i^2\)
P → sähköteho, mitattuna watteina \([L]\).
R → sähkövastus, mitattuna ohmeina \([Ω ]\).
i → sähkövirta, mitattuna ampeerina \([A ]\).
→ Sähköjännitteeseen ja sähkövastukseen liittyvä sähköteho
\(P=\frac{U^2}R\)
P → sähköteho, mitattuna watteina \([L]\).
U → sähköjännite, mitattuna voltteina \([V]\).
R → sähkövastus, mitattuna ohmeina \([Ω ]\).
→ Sähköjännitteeseen ja sähkövirtaan liittyvä sähköteho
\(P=i\cdot ∆U\)
P → sähköteho, mitattuna watteina \([L]\).
i → sähkövirta, mitattuna ampeerina \([A ]\).
\(∆U\) → sähköjännitevaihtelu, jota kutsutaan myös sähköpotentiaalieroksi, mitattuna voltteina \([V]\).
→ Energiaan ja aikaan liittyvä sähköteho
\(P=\frac{E}{∆t}\)
P → sähköteho kilowatteina mitattuna \([kW ]\).
JA → energia, mitattuna kilowatteina tunnissa \([kWh ]\).
t → ajan vaihtelu tunneissa mitattuna \( [H ]\).
Kuinka laskea sähköteho?
Sähköteho lasketaan lausuntojen antamien tietojen mukaan. Jos kyseessä on sähköenergiankulutusharjoittelu, käytämme kaavaa energian ja ajan vaihteluun liittyvälle sähkötehon suhteen. Kuitenkin, jos kyseessä on harjoitus sähköpiireistä, käytämme sähkötehon kaavoja Sähköinen jännitys, sähkövirta ja tai sähköinen vastus. Alla on esimerkkejä näistä kahdesta lomakkeesta.
Esimerkki 1:
Mikä on suihkun sähköteho, joka kuluttaa kuukausittain 22500 Wh energiaa, kun se on päällä joka päivä 15 minuuttia?
Resoluutio:
Muunnetaan ensin minuutit tunteiksi:
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0,25\ h\)
Koska se on yhteydessä joka päivä, meillä on kuukausittain:
\(0,25\ h\cdot 30\ päivää = 7,5\ h\)
Myöhemmin laskemme sähkötehon kaavan avulla, joka yhdistää sen energian ja ajan vaihteluun:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7.5}\)
\(P=3\ kW\)
Sähkösuihkun sähköteho on 3 kW tai 3000 wattia.
Esimerkki 2:
Mikä on sähköteho ja jännite piirissä, jossa on 100 Ω vastus, joka kuljettaa 5 virtaaA?
Resoluutio:
Ensin laskemme sähkötehon käyttämällä kaavaa, joka yhdistää sen sähkövastukseen ja sähkövirtaan:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\W\)
\(P=2,5\ kW\)
Sitten laskemme sähköjännitteen käyttämällä kaavaa, joka yhdistää sen sähkötehoon ja sähkövastukseen:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
Sähköjännite olisi kuitenkin voitu laskea myös kaavalla, joka yhdistää sen sähkötehoon ja sähkövirtaan:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Katso myös:Ohmin ensimmäinen laki – sähkövastuksen suhde sähköjännitteeseen ja sähkövirtaan
Sähkövoiman tyypit
Sähköteho voidaan luokitella pätötehoksi, loistehoksi tai näennäiseksi tehoksi.
→ Aktiivinen sähköteho
Aktiivinen sähköteho, jota kutsutaan myös todellista tai hyödyllistä sähkötehoa, on se, joka lähetetään veloittaa pystyy muuttamaan sähköenergiaa toiseksi käyttökelpoiseksi energiaksi (hyödyllinen työ), tuottamaan valoa, liikettä ja lämpöä. Se mitataan kilowatteina (kW).
→ Reaktiivinen sähköteho
Reaktiivinen sähköteho, jota kutsutaan myös nimellä turhaa sähköä, on se, jota ei käytetty sähköenergian muuntamisessa muiksi hyödyllisiksi energiamuodoiksi, varastoituna ja palautetaan generaattoriin ja toimii jatkuvana polkuna, jota aktiivinen energia kulkee tehdäkseen hyödyllistä työtä ja magnetoidakseen käämit laitteet. Se mitataan kilovoltti-ampeerireaktiivisina (kVAR).
→ Näennäinen sähköteho
Näennäinen sähköteho on piirin kokonaisteho pätötehon ja loistehon summa. Se mitataan kilowattiampeereina (kWA).
Ratkaistiin sähkövoimaharjoituksia
Kysymys 1
(PUC)
Sähköä tuotetaan valolla käyttämällä valoherkkiä kennoja, joita kutsutaan aurinkokennoksi. Aurinkosähkökennot on yleensä valmistettu puolijohdemateriaaleista, joilla on kiteisiä ominaisuuksia ja jotka on kerrostettu piidioksidille. Nämä kennot, jotka on ryhmitelty moduuleiksi tai paneeleiksi, muodostavat aurinkosähköpaneeleita. Aurinkopaneelin tuottaman energian määrää rajoittaa sen teho, eli 145 W paneeli tuottaa kuudella työtunnilla auringonvaloa noin 810 wattia päivässä.
Lähde: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Tarkista, kuinka monta tuntia kuvatulla paneelilla voi pitää 9 watin loistelamppua päällä.
A) klo 9
B) klo 18
C) 58 tuntia
D) 90 tuntia
Resoluutio:
Vaihtoehto D
Laskemme sähköpaneelin toimittaman energian kaavalla, joka suhteuttaa sen tehoon ja aikaan:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
Noin 810 watin päiväteholla meillä on energiaa:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Joten lampun energiankulutus päivän aikana on:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Vertaamalla paneelien tuottaman energian määrän lamppujen energiankulutukseen saadaan:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
Siten lamput toimivat 90 tuntia paneeliin kytkettynä.
kysymys 2
(IFSP)Astuessaan rakennusmateriaaliliikkeeseen sähköasentaja näkee seuraavan ilmoituksen:
SÄÄSTÄ: 15 W loistelampuilla on sama kirkkaus (valaistus)
yli 60 W hehkulamput.
Ilmoituksen mukaan sähköasentaja vaihtaa hehkulampun säästääkseen sähköä hehkuu fluoresoivalla ja päättelee, että tunnin kuluttua sähköenergian säästö kWh: na sisään
A) 0,015.
B) 0,025.
C) 0,030.
D) 0,040.
E) 0,045.
Resoluutio:
Vaihtoehto E
Sähköenergian säästön laskemiseksi laskemme ensin loistelampun ja hehkulampun energiankulutus sähkötehon kaavalla:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
Loistelampun energia on:
\(E_{fluoresoiva}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluoresoiva}=15\cdot1\)
\(E_{fluoresoiva}=15\ Wh\)
Saadaksemme arvon kilowattitunteina, meidän on jaettava 1000, joten:
\(E_{fluoresoiva}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
Hehkulampun energia on:
\(E_{lohkuva}=P\cdot∆t\)
\(E_{hehkulamppu}=60\cdot1\)
\(E_{hehkulamppu}=60\ Wh\)
Löytääksemme arvon kilowattitunteina, meidän on jaettava 1000, joten:
\(E_{hehkulamppu}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
Siksi energiansäästöt ovat:
\(Economy=E_{hehkulamppu}-E_{fluoresoiva}\)
\(Talous=0,060-0,015\)
\(talous=0,045\)
Kirjailija: Pamella Raphaella Melo
Fysiikan opettaja
Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm