Elektrická energia je fyzikálne množstvo ktorý meria, koľko energie potrebuje elektrický obvod na prácu počas daného času, ovplyvňovanie teda v spotrebe elektrickej energie elektrických zariadení. Čím väčší je elektrický výkon, tým väčší je energetický výdaj. Elektrická energia možno použiť na výpočet energie vynaloženej na elektrické inštalácie.
Prečítajte si tiež: Tipy na úsporu elektrickej energie
Témy tohto článku
- 1 - Súhrn elektrického výkonu
- 2 - Čo je elektrická energia?
-
3 - Jednotka merania elektrickej energie
- Aké sú vzorce pre elektrickú energiu?
- → Elektrická energia súvisiaca s elektrickým odporom a elektrickým prúdom
- → Elektrická energia súvisiaca s elektrickým napätím a elektrickým odporom
- → Elektrická energia súvisiaca s elektrickým napätím a elektrickým prúdom
- → Elektrická energia súvisiaca s energiou a časom
- 4 - Ako vypočítať elektrický výkon?
-
5 - Druhy elektrickej energie
- → Aktívna elektrická energia
- → Jalový elektrický výkon
- → Zdanlivá elektrická energia
- 6 - Vyriešené cvičenia na elektrickú energiu
Zhrnutie elektrickej energie
A moc elektrický meria množstvo elektrickej energie dodanej do elektrických obvodov počas časového intervalu.
Jednotkou merania elektrickej energie je Watt.
Elektrický výkon možno vypočítať zo vzťahov medzi elektrickým odporom, elektrickým napätím a elektrickým prúdom.
Elektrická energia môže byť aktívna, jalová alebo zdanlivá.
Aktívny výkon je výkon, ktorý sa používa pri premene elektrickej energie na inú užitočnú energiu spôsobujúcu svetlo, pohyb a teplo a meria sa v kilowattoch (kW).
Jalový výkon je zbytočný výkon, ktorý nebol využitý činným výkonom, meraný v kiloVolt-Ampér reaktívny (kVAR).
Zdanlivý výkon je výsledný výkon v elektrickom obvode meraný v kilowattampéroch (kW A).
Neprestávaj teraz... Po publicite je toho viac ;)
Čo je elektrická energia?
Elektrická energia je a skalárna fyzikálna veličina, ktorá meria množstvo energie poskytnutá elektrina elektrické obvody počas časového intervalu. Čím väčší je elektrický výkon zariadenia, tým väčšia je energia, ktorú spotrebuje. Preto sú sprchy a klimatizácie najväčšími spotrebiteľmi domácej elektriny.
Jednotka merania elektrického výkonu
Podľa Medzinárodná sústava jednotiek (SI), Jednotkou merania elektrickej energie je Watt., reprezentovaný písmenom W, na počesť vedca Jamesa Watta (1736-1819), ktorý patentoval svoj kopírovací stroj, rotačný motor a iné a zdokonalil parný stroj.
Aké sú vzorce pre elektrickú energiu?
→ Elektrická energia súvisiaca s elektrickým odporom a elektrickým prúdom
\(P=R\cdot i^2\)
P → elektrický výkon, meraný vo wattoch \([W]\).
R → elektrický odpor, meraný v Ohmoch \([Ω ]\).
i → elektrický prúd, meraný v ampéroch \([A ]\).
→ Elektrická energia súvisiaca s elektrickým napätím a elektrickým odporom
\(P=\frac{U^2}R\)
P → elektrický výkon, meraný vo wattoch \([W]\).
U → elektrické napätie, merané vo voltoch \([V]\).
R → elektrický odpor, meraný v Ohmoch \([Ω ]\).
→ Elektrická energia súvisiaca s elektrickým napätím a elektrickým prúdom
\(P=i\cdot ∆U\)
P → elektrický výkon, meraný vo wattoch \([W]\).
i → elektrický prúd, meraný v ampéroch \([A ]\).
\(∆U\) → kolísanie elektrického napätia, nazývané aj rozdiel elektrického potenciálu, merané vo voltoch \([V]\).
→ Elektrická energia súvisiaca s energiou a časom
\(P=\frac{E}{∆t}\)
P → elektrický výkon, meraný v kilowattoch \([kW ]\).
A → energia meraná v kilowattoch za hodinu \([kWh]\).
t → zmena času, meraná v hodinách \( [H ]\).
Ako vypočítať elektrický výkon?
Elektrická energia sa vypočíta podľa informácií uvedených vo výkazoch. Ak ide o cvičenie o spotrebe elektrickej energie, použijeme vzorec pre elektrickú energiu súvisiacu s energiou a časovými zmenami. Ak však ide o cvičenie o elektrických obvodoch, použijeme vzorce pre elektrický výkon súvisiaci s Elektrické napätie, elektrický prúd a/alebo elektrický odpor. Nižšie uvidíme príklady týchto dvoch foriem.
Príklad 1:
Aký je elektrický výkon sprchy, ktorá spotrebuje mesačnú energiu 22 500 Wh a je zapnutá každý deň na 15 minút?
Rozhodnutie:
Najprv preveďme minúty na hodiny:
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0,25\ h\)
Keďže je pripojený každý deň, mesačne budeme mať:
\(0,25\ h\cdot 30\ dní=7,5\ h\)
Následne vypočítame elektrický výkon pomocou vzorca, ktorý ho spája s energiou a časovou odchýlkou:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7.5}\)
\(P=3\ kW\)
Elektrická sprcha má elektrický výkon 3 kW alebo 3000 Wattov.
Príklad 2:
Aký je elektrický výkon a napätie v obvode, ktorý má 100Ω odpor, ktorý prenáša prúd 5A?
Rozhodnutie:
Najprv vypočítame elektrický výkon pomocou vzorca, ktorý ho spája s elektrickým odporom a elektrickým prúdom:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\ W\)
\(P=2,5\ kW\)
Potom vypočítame elektrické napätie pomocou vzorca, ktorý ho spája s elektrickým výkonom a elektrickým odporom:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
Elektrické napätie sa však mohlo vypočítať aj pomocou vzorca, ktorý ho spája s elektrickou energiou a elektrickým prúdom:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Pozri tiež:Prvý Ohmov zákon - vzťah elektrického odporu k elektrickému napätiu a elektrickému prúdu
Druhy elektrickej energie
Elektrický výkon možno klasifikovať ako činný výkon, jalový výkon alebo zdanlivý výkon.
→ Aktívna elektrická energia
Aktívna elektrická energia, tiež tzv skutočný alebo užitočný elektrický výkon, je ten, ktorý sa prenáša do poplatok schopný premeniť elektrickú energiu na inú formu energie, ktorú možno využiť (užitočná práca), produkovať svetlo, pohyb a teplo. Meria sa v kilowattoch (kW).
→ Jalový elektrický výkon
Jalový elektrický výkon, tiež tzv zbytočná elektrická energia, je to, čo nebolo použité v procese premeny elektrickej energie na iné formy užitočnej energie, pričom sa skladuje a obnovená v generátore, ktorá slúži ako konštantná dráha, ktorou aktívna energia vykonáva užitočnú prácu a magnetizuje vinutia zariadení. Meria sa v KiloVolt-Ampere Reactive (kVAR).
→ Zdanlivá elektrická energia
Zdanlivý elektrický výkon je celkový výkon v obvode, tzv súčet činného výkonu a jalového výkonu. Meria sa v kilowattampéroch (kW).
Vyriešené cvičenia na elektrickú energiu
Otázka 1
(PUC)
Elektrina sa vyrába pomocou svetla pomocou fotosenzitívnych článkov, nazývaných fotovoltaické solárne články. Fotovoltaické články sú vo všeobecnosti vyrobené z polovodičových materiálov s kryštalickými vlastnosťami a nanesené na oxide kremičitom. Tieto články, zoskupené do modulov alebo panelov, tvoria fotovoltaické solárne panely. Množstvo energie generovanej solárnym panelom je obmedzené jeho výkonom, to znamená, že 145 W panel so šiestimi užitočnými hodinami slnečného svetla vygeneruje približne 810 wattov za deň.
Zdroj: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Skontrolujte počet hodín, počas ktorých môže popísaný panel udržať zapnutú 9W žiarivku.
A) 9 hodín ráno
B) 18:00
C) 58 hodín
D) 90 hodín
Rozhodnutie:
Alternatíva D
Energiu dodávanú elektrickým panelom vypočítame pomocou vzorca, ktorý ju spája s výkonom a časom:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
S výkonom približne 810 wattov za deň máme energiu:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Takže spotreba energie lampy počas dňa je:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cbodka h \)
Porovnaním množstva energie generovanej panelmi so spotrebou energie lámp dostaneme:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
Lampy teda po pripojení k panelu fungujú 90 hodín.
otázka 2
(IFSP)Pri vstupe do predajne stavebných materiálov sa elektrikárovi zobrazí táto reklama:
UŠETRÍTE: 15W žiarivky majú rovnakú svietivosť (osvetlenie)
než 60 W žiarovky.
Podľa inzerátu elektrikár v záujme šetrenia elektriny mení žiarovku žiarovkou žiarivkou a dochádza k záveru, že za 1 hodinu bude úspora elektrickej energie v kWh v
A) 0,015.
B) 0,025.
C) 0,030.
D) 0,040.
E) 0,045.
Rozhodnutie:
Alternatíva E
Na výpočet úspor elektrickej energie najskôr vypočítame spotrebu energie žiarivky a žiarovky pomocou vzorca pre elektrickú energiu:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
Energia žiarivky je:
\(E_{fluorescenčná}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluorescenčná}=15\cdot1\)
\(E_{fluorescenčná}=15\Wh\)
Aby sme získali hodnotu v kilowatthodinách, musíme ich deliť 1000, takže:
\(E_{fluorescenčná}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
Energia žiarovky je:
\(E_{incandescent}=P\cdot∆t\)
\(E_{incandescent}=60\cdot1\)
\(E_{inkandescent}=60\Wh\)
Aby sme našli hodnotu v kilowatthodinách, musíme ju vydeliť 1000, takže:
\(E_{inkandescent}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
Preto úspory energie sú:
\(Economy=E_{incandescent}-E_{fluorescent}\)
\(Economy=0,060-0,015\)
\(Economy=0,045\)
Autor: Pamella Raphaella Melo
Učiteľ fyziky
Kliknite sem a zistite, ako funguje elektrická sprcha. Poznať jeho výhody a nevýhody.
Viete, čo je elektrický prúd? Pozrite sa na vzorce a typy elektrického prúdu a pochopte rozdiel medzi jednosmerným a striedavým prúdom.
Viete, čo je elektrina? Vstúpte do textu a dozviete sa viac o pojme elektrina, objavte jej históriu a vznik a tiež jej definíciu podľa fyziky.
Kliknite sem, zistite, čo je elektrický motor, dozviete sa o jeho typoch a pochopíte, ako funguje.
Vstúpte do textu a naučte sa vlastnosti elektrického potenciálu. Pozrite si hlavné vzorce elektrického potenciálu a učte sa pomocou vyriešených cvičení na túto tému.
Počuli ste už o prvom Ohmovom zákone? Kliknite sem, zistite, čo hovorí, a zistite, aký má vzorec a graf.
