Moc elektryczna Jest wielkość fizyczna który mierzy, ile energii potrzebuje obwód elektryczny do pracy w określonym czasie, wpływanie a tym samym w zużyciu energii elektrycznej przez urządzenia elektryczne. Im większa moc elektryczna, tym większy wydatek energetyczny. Moc elektryczna można wykorzystać do obliczenia energii zużytej na instalacje elektryczne.
Przeczytaj też: Wskazówki dotyczące oszczędzania energii elektrycznej
Tematyka tego artykułu
- 1 - Podsumowanie energii elektrycznej
- 2 - Co to jest energia elektryczna?
-
3 - Jednostka miary mocy elektrycznej
- Jakie są wzory na energię elektryczną?
- → Moc elektryczna związana z oporem elektrycznym i prądem elektrycznym
- → Moc elektryczna związana z napięciem elektrycznym i rezystancją elektryczną
- → Moc elektryczna związana z napięciem elektrycznym i prądem elektrycznym
- → Energia elektryczna związana z energią i czasem
- 4 - Jak obliczyć moc elektryczną?
-
5 - Rodzaje energii elektrycznej
- → Energia elektryczna czynna
- → Moc bierna elektryczna
- → Pozorna moc elektryczna
- 6 - Rozwiązane ćwiczenia z energii elektrycznej
Podsumowanie energii elektrycznej
A moc elektryczność mierzy ilość energii elektrycznej dostarczanej do obwodów elektrycznych w określonym przedziale czasu.
Jednostką miary mocy elektrycznej jest wat.
Moc elektryczną można obliczyć na podstawie zależności między oporem elektrycznym, napięciem elektrycznym i prądem elektrycznym.
Energia elektryczna może być czynna, bierna lub pozorna.
Moc czynna to moc wykorzystywana do przekształcania energii elektrycznej w inną użyteczną energię, powodującą światło, ruch i ciepło, mierzona w kilowatach (kW).
Moc bierna to bezużyteczna moc, której nie wykorzystała moc czynna, mierzona w kilowolt-amperach biernych (kVAR).
Moc pozorna to wypadkowa moc w obwodzie elektrycznym, mierzona w kilowatach amperach (kW A).
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Co to jest energia elektryczna?
Energia elektryczna to A skalarna wielkość fizyczna, która mierzy ilość energia udzielona energia elektryczna obwody elektryczne w przedziale czasowym. Im większa moc elektryczna urządzenia, tym większa energia przez nie zużywana. Dlatego prysznice i klimatyzatory są największymi konsumentami energii elektrycznej w gospodarstwach domowych.
Jednostka miary mocy elektrycznej
Według Międzynarodowy układ jednostek (SI), Jednostką miary mocy elektrycznej jest wat., reprezentowany przez literę W, na cześć naukowca Jamesa Watta (1736-1819), który opatentował swoją maszynę do kopiowania, silnik rotacyjny i inne oraz udoskonalił maszynę parową.
Jakie są wzory na energię elektryczną?
→ Moc elektryczna związana z oporem elektrycznym i prądem elektrycznym
\(P=R\cdot i^2\)
P → moc elektryczna mierzona w watach \([W]\).
R → opór elektryczny mierzony w omach \([Ω ]\).
I → prąd elektryczny mierzony w amperach \([A ]\).
→ Moc elektryczna związana z napięciem elektrycznym i rezystancją elektryczną
\(P=\frac{U^2}R\)
P → moc elektryczna mierzona w watach \([W]\).
u → napięcie elektryczne mierzone w woltach \([V]\).
R → opór elektryczny mierzony w omach \([Ω ]\).
→ Moc elektryczna związana z napięciem elektrycznym i prądem elektrycznym
\(P=i\cdot ∆U\)
P → moc elektryczna mierzona w watach \([W]\).
I → prąd elektryczny mierzony w amperach \([A ]\).
\(∆U\) → zmiana napięcia elektrycznego, zwana także różnicą potencjałów elektrycznych, mierzona w woltach \([V]\).
→ Energia elektryczna związana z energią i czasem
\(P=\frac{E}{∆t}\)
P → moc elektryczna mierzona w kilowatach \([kW]\).
I → energia mierzona w kilowatach na godzinę \([kWh]\).
T → zmienność czasu, mierzona w godzinach \( [H ]\).
Jak obliczyć moc elektryczną?
Moc elektryczna oblicza się zgodnie z informacjami podanymi w oświadczeniach. Jeśli jest to ćwiczenie dotyczące zużycia energii elektrycznej, użyjemy wzoru na moc elektryczną związaną ze zmiennością energii i czasu. Jeśli jednak jest to ćwiczenie dotyczące obwodów elektrycznych, użyjemy wzorów na moc elektryczną związaną z Napięcie elektryczne, prąd elektryczny i/lub opór elektryczny. Poniżej zobaczymy przykłady tych dwóch form.
Przykład 1:
Jaka jest moc elektryczna prysznica, który zużywa miesięcznie 22500 Wh energii, będąc włączonym codziennie przez 15 minut?
Rezolucja:
Najpierw zamieńmy minuty na godziny:
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0,25\ h\)
Ponieważ jest podłączony codziennie, co miesiąc będziemy mieli:
\(0,25\ h\cdot 30\ dni=7,5\ h\)
Następnie obliczymy moc elektryczną, korzystając ze wzoru, który wiąże ją ze zmiennością energii i czasu:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7.5}\)
\(P=3\ kW\)
Prysznic elektryczny ma moc elektryczną 3 kW lub 3000 watów.
Przykład 2:
Jaka jest moc elektryczna i napięcie w obwodzie, w którym znajduje się rezystor 100 Ω, w którym płynie prąd o natężeniu 5A?
Rezolucja:
Najpierw obliczymy moc elektryczną za pomocą wzoru, który wiąże ją z oporem elektrycznym i prądem elektrycznym:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\ W\)
\(P=2,5\ kW\)
Następnie obliczymy napięcie elektryczne za pomocą wzoru, który wiąże je z mocą elektryczną i oporem elektrycznym:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
Jednak napięcie elektryczne można było również obliczyć za pomocą wzoru, który wiąże je z mocą elektryczną i prądem elektrycznym:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Zobacz też:Pierwsze prawo Ohma — związek oporu elektrycznego z napięciem elektrycznym i prądem elektrycznym
Rodzaje energii elektrycznej
Energię elektryczną można podzielić na moc czynną, moc bierną lub moc pozorną.
→ Energia elektryczna czynna
Energia elektryczna czynna, tzw rzeczywistej lub użytecznej energii elektrycznej, jest przekazywany do opłata zdolne do przekształcania energii elektrycznej w inną formę energii, którą można wykorzystać (praca użyteczna), wytwarzając światło, ruch i ciepło. Jest mierzony w kilowatach (kW).
→ Moc bierna elektryczna
Energia elektryczna bierna, tzw bezużyteczna energia elektryczna, to to, co nie zostało wykorzystane w procesie zamiany energii elektrycznej na inne formy energii użytkowej, jest magazynowane i ponownie ustanowiony w generatorze, służąc jako stała ścieżka, którą pokonuje energia czynna, aby wykonać użyteczną pracę i namagnesować uzwojenia sprzęt. Jest mierzony w Kilowolt-amper reaktywny (kVAR).
→ Pozorna moc elektryczna
Pozorna moc elektryczna to całkowita moc w obwodzie, tj suma mocy czynnej i mocy biernej. Jest mierzony w kilowatach amperach (kWA).
Rozwiązane ćwiczenia z energii elektrycznej
Pytanie 1
(PUC)
Energia elektryczna jest wytwarzana za pomocą światła za pomocą światłoczułych ogniw, zwanych fotowoltaicznymi ogniwami słonecznymi. Ogniwa fotowoltaiczne są generalnie wykonane z materiałów półprzewodnikowych o właściwościach krystalicznych i osadzonych na krzemionce. Ogniwa te, pogrupowane w moduły lub panele, tworzą fotowoltaiczne panele słoneczne. Ilość energii generowanej przez panel słoneczny jest ograniczona jego mocą, to znaczy panel o mocy 145 W, z sześcioma użytecznymi godzinami światła słonecznego, generuje około 810 watów dziennie.
Źródło: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Sprawdź, ile godzin opisany panel może utrzymywać włączoną 9-watową świetlówkę.
A) 9 rano
B) 18:00
C) 58 godzin
D) 90 godzin
Rezolucja:
Alternatywa D
Obliczymy energię dostarczoną przez panel elektryczny za pomocą wzoru, który wiąże ją z mocą i czasem:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
Przy mocy około 810 W dziennie mamy energię:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Zatem zużycie energii przez lampę w ciągu dnia wynosi:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Przyrównując ilość energii generowanej przez panele do zużycia energii przez lampy, otrzymujemy:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
W ten sposób lampy działają przez 90 godzin po podłączeniu do panelu.
pytanie 2
(IFSP)Wchodząc do sklepu z materiałami budowlanymi, elektryk widzi następującą reklamę:
OSZCZĘDNOŚĆ: Świetlówki o mocy 15 W mają taką samą jasność (oświetlenie)
żarówek o mocy większej niż 60 W.
Zgodnie z reklamą, aby oszczędzać prąd, elektryk wymienia żarówkę żarówkę przez świetlówkę i dochodzi do wniosku, że w ciągu 1 godziny oszczędność energii elektrycznej w kWh wyniesie W
A) 0,015.
B) 0,025.
C) 0,030.
D) 0,040.
E) 0,045.
Rezolucja:
Alternatywa E
Aby obliczyć oszczędności energii elektrycznej, najpierw obliczymy wydatek energetyczny świetlówki i żarówki, korzystając ze wzoru na moc elektryczną:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
Energia świetlówki wynosi:
\(E_{fluorescencja}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluorescencja}=15\cdot1\)
\(E_{fluorescencja}=15\ Wh\)
Aby otrzymać wartość w kilowatogodzinach, musimy podzielić przez 1000, więc:
\(E_{fluorescent}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
Energia żarówki wynosi:
\(E_{żarówka}=P\cdot∆t\)
\(E_{żarówka}=60\cdot1\)
\(E_{żarówka}=60\ Wh\)
Aby znaleźć wartość w kilowatogodzinach, musimy podzielić przez 1000, więc:
\(E_{żarówka}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
Zatem oszczędności energii wynoszą:
\(Ekonomia=E_{żarówka}-E_{świetlówka}\)
\(Gospodarka=0,060-0,015\)
\(Ekonomia=0,045\)
Pamella Raphaella Melo
Nauczyciel fizyki
Kliknij tutaj i dowiedz się, jak działa elektryczny prysznic. Poznaj jego zalety i wady.
Czy wiesz, co to jest prąd elektryczny? Sprawdź wzory i rodzaje prądu elektrycznego i zrozum różnicę między prądem stałym a przemiennym.
Czy wiesz, co to jest elektryczność? Zapoznaj się z tekstem i dowiedz się więcej o pojęciu elektryczności, odkryj jego historię i powstanie, a także definicję według fizyki.
Kliknij tutaj, dowiedz się, czym jest silnik elektryczny, poznaj jego rodzaje i zrozum, jak działa.
Zapoznaj się z tekstem i poznaj właściwości potencjału elektrycznego. Sprawdź główne wzory na potencjał elektryczny i ucz się z rozwiązanymi ćwiczeniami na ten temat.
Słyszałeś o pierwszym prawie Ohma? Kliknij tutaj, dowiedz się, co mówi i dowiedz się, jaki jest jego wzór i wykres.
