De elektrische kracht is fysieke hoeveelheid die meet hoeveel energie een elektrisch circuit nodig heeft om gedurende een bepaalde tijd te werken, beïnvloeden dus in het elektrische energieverbruik van elektrische apparaten. Hoe groter het elektrisch vermogen, hoe groter het energieverbruik. De elektrische kracht kan worden gebruikt om de energie te berekenen die wordt besteed aan elektrische installaties.
Lees ook: Tips om elektriciteit te besparen
Samenvatting van elektrische stroom
A stroom elektrisch meet de hoeveelheid elektrische energie die gedurende een tijdsinterval aan elektrische circuits wordt geleverd.
De meeteenheid voor elektrisch vermogen is de Watt.
Elektrisch vermogen kan worden berekend uit de relaties tussen elektrische weerstand, elektrische spanning en elektrische stroom.
Elektrisch vermogen kan actief, reactief of schijnbaar zijn.
Het actieve vermogen is het vermogen dat wordt gebruikt bij de omzetting van elektrische energie in andere bruikbare energie, die licht, beweging en warmte veroorzaakt, en wordt gemeten in kilowatt (kW).
Blindvermogen is het nutteloze vermogen, dat niet werd gebruikt door het actieve vermogen, gemeten in kiloVolt-Ampere reactief (kVAR).
Schijnbaar vermogen is het resulterende vermogen in een elektrisch circuit, gemeten in kilowatt-ampère (kW A).
Wat is elektrisch vermogen?
Elektrisch vermogen is een scalaire fysieke grootheid die de hoeveelheid meet energie elektriciteit verleend aan Elektrische circuits gedurende een tijdsinterval. Hoe groter het elektrische vermogen van het apparaat, hoe groter het energieverbruik ervan. Daarom zijn douches en airconditioners de grootste verbruikers van huishoudelijke elektriciteit.
Meeteenheid van elektrisch vermogen
Volgens Internationaal Stelsel van Eenheden (SI), De meeteenheid voor elektrisch vermogen is de Watt., vertegenwoordigd door de letter W, ter ere van de wetenschapper James Watt (1736-1819), die zijn kopieermachine, rotatiemotor en andere patenteerde en de stoommachine perfectioneerde.
Wat zijn de formules voor elektrisch vermogen?
→ Elektrisch vermogen gerelateerd aan elektrische weerstand en elektrische stroom
\(P=R\cdot i^2\)
P → elektrisch vermogen, gemeten in watt \([W]\).
R → elektrische weerstand, gemeten in Ohm \([Ω ]\).
i → elektrische stroom, gemeten in Ampere \([A ]\).
→ Elektrisch vermogen gerelateerd aan elektrische spanning en elektrische weerstand
\(P=\frac{U^2}R\)
P → elektrisch vermogen, gemeten in watt \([W]\).
U → elektrische spanning, gemeten in volt \([V]\).
R → elektrische weerstand, gemeten in Ohm \([Ω ]\).
→ Elektrisch vermogen gerelateerd aan elektrische spanning en elektrische stroom
\(P=i\cdot ∆U\)
P → elektrisch vermogen, gemeten in watt \([W]\).
i → elektrische stroom, gemeten in Ampere \([A ]\).
\(∆U\) → elektrische spanningsvariatie, ook wel elektrisch potentiaalverschil genoemd, gemeten in volt \([V]\).
→ Elektrisch vermogen gerelateerd aan energie en tijd
\(P=\frac{E}{∆t}\)
P → elektrisch vermogen, gemeten in kilowatt \([kW ]\).
EN → energie, gemeten in kilowatt per uur \([kWh ]\).
T → tijdsvariatie, gemeten in uren \( [H ]\).
Hoe elektrisch vermogen berekenen?
De elektrische kracht wordt berekend op basis van de informatie in de verklaringen. Als het een oefening is over elektrisch energieverbruik, gebruiken we de formule voor elektrisch vermogen gerelateerd aan energie- en tijdsvariatie. Als het echter een oefening is over elektrische circuits, zullen we de formules voor elektrisch vermogen gebruiken Elektrische spanning, elektrische stroom en/of elektrische weerstand. Hieronder zullen we voorbeelden van deze twee vormen zien.
Voorbeeld 1:
Wat is het elektrisch vermogen van een douche die maandelijks 22500 Wh verbruikt en elke dag gedurende 15 minuten wordt aangezet?
Oplossing:
Laten we eerst minuten naar uren converteren:
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0.25\ h\)
Omdat het elke dag verbonden is, hebben we maandelijks:
\(0.25\ h\cdot 30\ dagen=7.5\ h\)
Vervolgens gaan we het elektrisch vermogen berekenen met behulp van de formule die het relateert aan energie en tijdvariatie:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7.5}\)
\(P=3\ kW\)
De elektrische douche heeft een elektrisch vermogen van 3 kW of 3000 Watt.
Voorbeeld 2:
Wat zijn het elektrische vermogen en de spanning in een circuit met een weerstand van 100Ω die een stroom van 5A?
Oplossing:
Eerst zullen we het elektrische vermogen berekenen met behulp van de formule die het relateert aan elektrische weerstand en elektrische stroom:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\ W\)
\(P=2,5\ kW\)
Vervolgens berekenen we de elektrische spanning met behulp van de formule die deze relateert aan elektrisch vermogen en elektrische weerstand:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
De elektrische spanning had echter ook kunnen worden berekend met behulp van de formule die deze relateert aan elektrisch vermogen en elektrische stroom:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Zie ook:De eerste wet van Ohm - de relatie tussen elektrische weerstand en elektrische spanning en elektrische stroom
Soorten elektrische stroom
Elektrisch vermogen kan worden geclassificeerd als actief vermogen, reactief vermogen of schijnbaar vermogen.
→ Actief elektrisch vermogen
Actief elektrisch vermogen, ook wel genoemd werkelijk of nuttig elektrisch vermogen, is degene die wordt verzonden naar de aanval in staat om elektrische energie om te zetten in een andere vorm van energie die kan worden gebruikt (nuttig werk), waarbij licht, beweging en warmte wordt geproduceerd. Het wordt gemeten in kilowatt (kW).
→ Reactief elektrisch vermogen
Reactief elektrisch vermogen, ook wel genoemd nutteloze elektrische stroom, is dat wat niet werd gebruikt in het proces van het omzetten van elektrische energie in andere vormen van bruikbare energie, opgeslagen en hersteld in de generator, dienend als het constante pad dat actieve energie aflegt om nuttig werk te doen en om de wikkelingen van apparatuur. Het wordt gemeten in kilovolt-ampère reactief (kVAR).
→ Schijnbaar elektrisch vermogen
Schijnbaar elektrisch vermogen is het totale vermogen in een circuit, de som van actief vermogen en reactief vermogen. Het wordt gemeten in kilowatt-ampère (kWA).
Opgeloste oefeningen op elektrische stroom
vraag 1
(PUC)
Elektriciteit wordt opgewekt met behulp van licht met behulp van lichtgevoelige cellen, fotovoltaïsche zonnecellen genoemd. Fotovoltaïsche cellen zijn over het algemeen gemaakt van halfgeleidermaterialen, met kristallijne kenmerken en afgezet op silica. Deze cellen, gegroepeerd in modules of panelen, vormen fotovoltaïsche zonnepanelen. De hoeveelheid energie die door een zonnepaneel wordt opgewekt, wordt beperkt door zijn vermogen, dat wil zeggen dat een paneel van 145 W, met zes nuttige uren zonlicht, ongeveer 810 watt per dag genereert.
Bron: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Controleer het aantal uren dat het beschreven paneel een 9 Watt TL-lamp kan laten branden.
A) 9 uur
B) 18.00 uur
C) 58 uur
D) 90 uur
Oplossing:
Alternatief D
We zullen de energie die door het elektrische paneel wordt geleverd, berekenen met behulp van de formule die deze relateert aan vermogen en tijd:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
Met een vermogen van ongeveer 810 Watt per dag hebben we de energie van:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Het energieverbruik van de lamp gedurende de dag is dus:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Door de hoeveelheid energie die door de panelen wordt opgewekt gelijk te stellen aan het energieverbruik van de lampen, krijgen we:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
Zo werken de lampen 90 uur wanneer aangesloten op het paneel.
vraag 2
(IFSP) Bij het betreden van een bouwmaterialenwinkel ziet een elektricien de volgende advertentie:
BESPAREN: 15 W fluorescentielampen hebben dezelfde lichtsterkte (verlichting)
dan 60 W gloeilampen.
Volgens de advertentie vervangt de elektricien een gloeilamp om elektriciteit te besparen gloeilamp door een fluorescerende en concludeert dat over 1 uur de elektrische energiebesparing, in kWh, zal zijn in
A) 0,015.
B) 0,025.
c) 0,030.
d) 0,040.
E) 0,045.
Oplossing:
Alternatief E
Om de elektrische energiebesparing te berekenen, berekenen we eerst het energieverbruik van de fluorescentie- en gloeilamp met behulp van de formule van elektrisch vermogen:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
De energie van de fluorescentielamp is:
\(E_{fluorescerend}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluorescerend}=15\cdot1\)
\(E_{fluorescerend}=15\ Wh\)
Om de waarde in kilowattuur te krijgen, moeten we delen door 1000, dus:
\(E_{fluorescerend}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
De energie van de gloeilamp is:
\(E_{gloeilamp}=P\cdot∆t\)
\(E_{gloeilamp}=60\cdot1\)
\(E_{gloeilamp}=60\ Wh\)
Om de waarde in kilowattuur te vinden, moeten we delen door 1000, dus:
\(E_{gloeilamp}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
De energiebesparingen zijn dus:
\(Economy=E_{gloeilamp}-E_{fluorescent}\)
\(Economie=0.060-0.015\)
\(Economie=0.045\)
Door Pamella Raphaella Melo
Natuurkunde leraar
Bron: Braziliaanse school - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm