Električna energija je fizička količina koji mjeri koliko je energije potrebno električnom krugu za rad tijekom određenog vremena, utječući dakle u potrošnji električne energije električnih uređaja. Što je veća električna snaga, veća je potrošnja energije. Električna energija može se koristiti za izračun energije utrošene na električne instalacije.
Pročitajte također: Savjeti za uštedu električne energije
Sažetak električne energije
A vlast Electrical mjeri količinu električne energije isporučenu električnim krugovima tijekom vremenskog intervala.
Mjerna jedinica za električnu snagu je Watt.
Električna snaga se može izračunati iz odnosa između električnog otpora, električnog napona i električne struje.
Električna energija može biti aktivna, jalova ili prividna.
Aktivna snaga je ona koja se koristi za transformaciju električne energije u drugu korisnu energiju, uzrokujući svjetlost, kretanje i toplinu, a mjeri se u kilovatima (kW).
Jalova snaga je beskorisna snaga, koja nije iskorištena aktivnom snagom, mjerena u kiloVolt-Amperima reaktivnim (kVAR).
Prividna snaga je rezultantna snaga u električnom krugu, mjerena u kilovat-amperima (kW A).
Što je električna energija?
Električna energija je a skalarna fizikalna veličina koja mjeri količinu energije električna energija dodijeljena električni krugovi tijekom vremenskog intervala. Što je veća električna snaga uređaja, veća je i njegova potrošnja energije. Zato su tuševi i klima-uređaji najveći potrošači domaće električne energije.
Mjerna jedinica električne snage
Prema Međunarodni sustav jedinica (SI), Mjerna jedinica za električnu snagu je Watt., predstavljen slovom W, u čast znanstvenika Jamesa Watta (1736.-1819.), koji je patentirao svoj stroj za kopiranje, rotacijski stroj i druge te usavršio parni stroj.
Koje su formule za električnu snagu?
→ Električna energija povezana s električnim otporom i električnom strujom
\(P=R\cdot i^2\)
P → električna snaga, mjerena u vatima \([W]\).
R → električni otpor, mjeren u Ohmima \([Ω ]\).
ja → električna struja, mjerena u amperima \([A]\).
→ Električna snaga povezana s električnim naponom i električnim otporom
\(P=\frac{U^2}R\)
P → električna snaga, mjerena u vatima \([W]\).
U → električni napon, mjeren u voltima \([V]\).
R → električni otpor, mjeren u Ohmima \([Ω ]\).
→ Električna energija povezana s električnim naponom i električnom strujom
\(P=i\cdot ∆U\)
P → električna snaga, mjerena u vatima \([W]\).
ja → električna struja, mjerena u amperima \([A]\).
\(∆U\) → varijacija električnog napona, koja se naziva i razlika električnog potencijala, mjerena u voltima \([V]\).
→ Električna energija povezana s energijom i vremenom
\(P=\frac{E}{∆t}\)
P → električna snaga, mjerena u kilovatima \([kW]\).
I → energija, mjerena u kilovatima po satu \([kWh ]\).
t → vremenska varijacija, mjerena u satima \( [H ]\).
Kako izračunati električnu snagu?
Električna energija izračunava se prema informacijama danim u izjavama. Ako se radi o vježbi o potrošnji električne energije, koristit ćemo formulu za električnu snagu vezanu uz varijaciju energije i vremena. Međutim, ako je to vježba o električnim krugovima, koristit ćemo formule za električnu snagu koja se odnosi na Električna napetost, električna struja i/ili električni otpor. U nastavku ćemo vidjeti primjere ova dva oblika.
Primjer 1:
Kolika je električna snaga tuša koji mjesečno troši 22500 Wh energije uključen svaki dan na 15 minuta?
rezolucija:
Prvo, pretvorimo minute u sate:
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0,25\ h\)
Kako je povezan svaki dan, mjesečno ćemo imati:
\(0,25\ h\cdot 30\ dana=7,5\ h\)
Zatim ćemo izračunati električnu snagu koristeći formulu koja je povezuje s energijom i vremenskom varijacijom:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7,5}\)
\(P=3\ kW\)
Električni tuš ima električnu snagu od 3 kW ili 3000 W.
Primjer 2:
Kolika je električna snaga i napon u krugu koji ima otpornik od 100Ω koji nosi struju od 5A?
rezolucija:
Prvo ćemo izračunati električnu snagu pomoću formule koja je povezuje s električnim otporom i električnom strujom:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\ W\)
\(P=2,5\ kW\)
Zatim ćemo izračunati električni napon pomoću formule koja ga povezuje s električnom snagom i električnim otporom:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
Međutim, električni napon također se mogao izračunati pomoću formule koja ga povezuje s električnom snagom i električnom strujom:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Vidi također:Ohmov prvi zakon — odnos električnog otpora prema električnom naponu i električnoj struji
Vrste električne energije
Električna energija se može klasificirati kao aktivna snaga, jalova snaga ili prividna snaga.
→ Aktivna električna snaga
Aktivna električna snaga, koja se također naziva stvarna ili korisna električna snaga, je onaj koji se prenosi na naplatiti sposoban pretvarati električnu energiju u drugi oblik energije koji se može koristiti (koristan rad), proizvodeći svjetlost, kretanje i toplinu. Mjeri se u kilovatima (kW).
→ Jalova električna snaga
Jalova električna snaga, također se naziva beskorisna električna energija, je ono što nije iskorišteno u procesu pretvaranja električne energije u druge oblike korisne energije, pohranjeno i ponovno se uspostavlja u generatoru, služeći kao stalni put kojim aktivna energija prolazi za obavljanje korisnog rada i magnetiziranje namota oprema. Mjeri se u KiloVolt-Ampere Reactive (kVAR).
→ Prividna električna snaga
Prividna električna snaga je ukupna snaga u krugu, tj zbroj djelatne snage i jalove snage. Mjeri se u kilovat-amperima (kWA).
Riješene vježbe iz elektroenergetike
Pitanje 1
(PUC)
Električna energija se proizvodi pomoću svjetlosti pomoću fotoosjetljivih ćelija, koje se nazivaju fotonaponske solarne ćelije. Fotonaponske ćelije općenito su izrađene od poluvodičkih materijala, s kristalnim karakteristikama i nanesene na silicij. Ove ćelije, grupirane u module ili ploče, čine fotonaponske solarne ploče. Količina energije koju generira solarni panel ograničena je njegovom snagom, odnosno panel od 145 W sa šest korisnih sati sunčeve svjetlosti proizvodi približno 810 W dnevno.
Izvor: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Provjerite koliko sati opisana ploča može držati upaljenom fluorescentnu svjetiljku od 9 W.
A) 9 ujutro
B) 18 sati
C) 58 sati
D) 90 sati
rezolucija:
Alternativa D
Izračunat ćemo energiju koju isporučuje električna ploča pomoću formule koja je povezuje sa snagom i vremenom:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
Sa snagom od približno 810 W dnevno, imamo energiju od:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Dakle, potrošnja energije svjetiljke tijekom dana je:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Izjednačavajući količinu energije koju generiraju paneli s potrošnjom energije svjetiljki, dobivamo:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
Dakle, lampe rade 90 sati kada su spojene na panel.
pitanje 2
(IFSP) Ulaskom u trgovinu građevinskog materijala, električar vidi sljedeći oglas:
UŠTEDA: fluorescentne svjetiljke od 15 W imaju istu svjetlinu (osvjetljenje)
od 60 W žarulje sa žarnom niti.
Kako stoji u oglasu, radi uštede struje električar mijenja žarulju sa žarnom niti fluorescentnom i zaključuje da će za 1 sat ušteda električne energije, u kWh, biti u
A) 0,015.
B) 0,025.
C) 0,030.
D) 0,040.
E) 0,045.
rezolucija:
Alternativa E
Za izračun uštede električne energije prvo ćemo izračunati utrošak energije fluorescentne i žarulje sa žarnom niti, koristeći formulu električne snage:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
Energija fluorescentne lampe je:
\(E_{fluorescentno}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluorescentno}=15\cdot1\)
\(E_{fluorescentno}=15\ Wh\)
Da bismo dobili vrijednost u kilovat-satima, moramo podijeliti s 1000, dakle:
\(E_{fluorescentno}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
Energija žarulje sa žarnom niti je:
\(E_{žarulje}=P\cdot∆t\)
\(E_{žarulje}=60\cdot1\)
\(E_{žarulja}=60\ Wh\)
Da bismo pronašli vrijednost u kilovat-satima, moramo podijeliti s 1000, dakle:
\(E_{žaruće}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
Dakle, uštede energije su:
\(Ekonomično=E_{žarulje}-E_{fluorescentno}\)
\(Ekonomija=0,060-0,015\)
\(Ekonomija=0,045\)
Autor: Pamella Raphaella Melo
Profesor fizike
Izvor: Brazilska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm
