Den elektriska kraften är fysisk kvantitet som mäter hur mycket energi en elektrisk krets behöver för att fungera under en given tid, påverka alltså i den elektriska energiförbrukningen för elektriska apparater. Ju större elkraft, desto större energiförbrukning. Den elektriska kraften kan användas för att beräkna energiförbrukningen på elinstallationer.
Läs också: Tips för att spara el
Ämnen i denna artikel
- 1 - Sammanfattning av elektrisk kraft
- 2 - Vad är elektrisk kraft?
-
3 - Måttenhet för elektrisk effekt
- Vilka är formlerna för elkraft?
- → Elektrisk effekt relaterad till elektriskt motstånd och elektrisk ström
- → Elektrisk effekt relaterad till elektrisk spänning och elektriskt motstånd
- → Elektrisk effekt relaterad till elektrisk spänning och elektrisk ström
- → Elkraft relaterad till energi och tid
- 4 - Hur beräknar man den elektriska effekten?
-
5 - Typer av elektrisk kraft
- → Aktiv elkraft
- → Reaktiv elektrisk effekt
- → Skenbar elektrisk kraft
- 6 - Lösta övningar om elkraft
Sammanfattning av elkraft
A kraft elektrisk mäter mängden elektrisk energi som levereras till elektriska kretsar under ett tidsintervall.
Måttenheten för elektrisk effekt är Watt.
Elektrisk effekt kan beräknas utifrån sambanden mellan elektriskt motstånd, elektrisk spänning och elektrisk ström.
Elektrisk effekt kan vara aktiv, reaktiv eller skenbar.
Den aktiva effekten är den som används vid omvandlingen av elektrisk energi till annan användbar energi, som orsakar ljus, rörelse och värme, och mäts i kilowatt (kW).
Reaktiv effekt är den värdelösa effekten, som inte användes av den aktiva effekten, mätt i kilovolt-Ampere reaktiv (kVAR).
Skenbar effekt är den resulterande effekten i en elektrisk krets, mätt i kilowatt-ampere (kW A).
Sluta inte nu... Det kommer mer efter publiciteten ;)
Vad är elektrisk kraft?
Elkraft är en skalär fysisk kvantitet som mäter mängden av energi el beviljad till elektriska kretsar under ett tidsintervall. Ju större elektrisk effekt enheten har, desto större energi förbrukar den. Det är därför duschar och luftkonditioneringsapparater är de största konsumenterna av hushållsel.
Måttenhet för elektrisk effekt
Enligt International System of Units (SI), Måttenheten för elektrisk effekt är Watt., representerad av bokstaven W, för att hedra vetenskapsmannen James Watt (1736-1819), som patenterade sin kopieringsmaskin, rotationsmotor och andra, och fulländade ångmaskinen.
Vilka är formlerna för elkraft?
→ Elektrisk effekt relaterad till elektriskt motstånd och elektrisk ström
\(P=R\cdot i^2\)
P → elektrisk effekt, mätt i watt \([W]\).
R → elektriskt motstånd, mätt i Ohm \([Ω ]\).
i → elektrisk ström, mätt i Ampere \([A ]\).
→ Elektrisk effekt relaterad till elektrisk spänning och elektriskt motstånd
\(P=\frac{U^2}R\)
P → elektrisk effekt, mätt i watt \([W]\).
U → elektrisk spänning, mätt i volt \([V]\).
R → elektriskt motstånd, mätt i Ohm \([Ω ]\).
→ Elektrisk effekt relaterad till elektrisk spänning och elektrisk ström
\(P=i\cdot ∆U\)
P → elektrisk effekt, mätt i watt \([W]\).
i → elektrisk ström, mätt i Ampere \([A ]\).
\(∆U\) → elektrisk spänningsvariation, även kallad elektrisk potentialskillnad, mätt i volt \([V]\).
→ Elkraft relaterad till energi och tid
\(P=\frac{E}{∆t}\)
P → elektrisk effekt, mätt i kilowatt \([kW ]\).
OCH → energi, mätt i kilowatt per timme \([kWh ]\).
t → tidsvariation, mätt i timmar \([H]\).
Hur beräknar man elektrisk effekt?
Den elektriska kraften beräknas enligt de uppgifter som ges av utlåtandena. Om det är en övning om elektrisk energiförbrukning kommer vi att använda formeln för elkraft relaterad till energi och tidsvariation. Men om det är en övning om elektriska kretsar kommer vi att använda formlerna för elektrisk effekt relaterade till Elektrisk spänning, elektrisk ström och/eller elektrisk resistans. Nedan kommer vi att se exempel på dessa två former.
Exempel 1:
Vad är den elektriska effekten av en dusch som förbrukar en månatlig energi på 22500 Wh, som är påslagen varje dag i 15 minuter?
Upplösning:
Låt oss först omvandla minuter till timmar:
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0,25\ h\)
Eftersom den är ansluten varje dag, varje månad kommer vi att ha:
\(0,25\ h\cdot 30\ dagar=7,5\ h\)
Därefter kommer vi att beräkna den elektriska effekten med hjälp av formeln som relaterar den till energi och tidsvariation:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7.5}\)
\(P=3\ kW\)
Den elektriska duschen har en elektrisk effekt på 3 kW eller 3000 Watt.
Exempel 2:
Vad är den elektriska effekten och spänningen i en krets som har ett 100Ω motstånd som bär en ström på 5A?
Upplösning:
Först kommer vi att beräkna den elektriska effekten med hjälp av formeln som relaterar den till elektriskt motstånd och elektrisk ström:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\ W\)
\(P=2,5\ kW\)
Sedan kommer vi att beräkna den elektriska spänningen med hjälp av formeln som relaterar den till elektrisk effekt och elektriskt motstånd:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
Men den elektriska spänningen kunde också ha beräknats med formeln som relaterar den till elektrisk effekt och elektrisk ström:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Se också:Ohms första lag - förhållandet mellan elektriskt motstånd och elektrisk spänning och elektrisk ström
Typer av elektrisk kraft
Elektrisk effekt kan klassificeras som aktiv effekt, reaktiv effekt eller skenbar effekt.
→ Aktiv elkraft
Aktiv elektrisk kraft, även kallad faktisk eller användbar elektrisk kraft, är den som överförs till avgift kapabel att omvandla elektrisk energi till en annan form av energi som kan användas (nyttigt arbete), producera ljus, rörelse och värme. Det mäts i kilowatt (kW).
→ Reaktiv elektrisk effekt
Reaktiv elektrisk effekt, även kallad värdelös elkraft, är det som inte användes i processen att omvandla elektrisk energi till andra former av användbar energi, lagras och återupprättad i generatorn och fungerar som den konstanta väg som aktiv energi tar för att göra användbart arbete och för att magnetisera lindningarna på Utrustning. Det mäts i KiloVolt-Ampere Reactive (kVAR).
→ Skenbar elektrisk kraft
Skenbar elektrisk effekt är den totala effekten i en krets summan av aktiv effekt och reaktiv effekt. Det mäts i kilowatt-ampere (kWA).
Lösta övningar om elkraft
fråga 1
(PUC)
Elektricitet genereras med hjälp av ljus med hjälp av ljuskänsliga celler, så kallade fotovoltaiska solceller. Fotovoltaiska celler i allmänhet är gjorda av halvledarmaterial, med kristallina egenskaper och avsatta på kiseldioxid. Dessa celler, grupperade i moduler eller paneler, utgör fotovoltaiska solpaneler. Mängden energi som genereras av en solpanel är begränsad av dess effekt, det vill säga en 145 W panel, med sex användbara timmars solljus, genererar cirka 810 watt per dag.
Källa: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Kontrollera antalet timmar som panelen som beskrivs kan hålla en 9 Watts lysrör tänd.
A) 9 på morgonen
B) 18.00
C) 58 timmar
D) 90 timmar
Upplösning:
Alternativ D
Vi kommer att beräkna energin som tillförs av den elektriska panelen med hjälp av formeln som relaterar den till effekt och tid:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
Med en effekt på cirka 810 watt per dag har vi energin av:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Så, energiförbrukningen för lampan under dagen är:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Genom att likställa mängden energi som genereras av panelerna med lampornas energiförbrukning får vi:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
Således fungerar lamporna i 90 timmar när de är anslutna till panelen.
fråga 2
(IFSP)När en elektriker går in i en byggmaterialaffär ser en elektriker följande annons:
SPARA: 15 W lysrör har samma ljusstyrka (belysning)
än 60 W glödlampor.
Enligt annonsen byter elektrikern en glödlampa för att spara el glödande med en fluorescerande och drar slutsatsen att elenergibesparingen, i kWh, om 1 timme kommer att vara i
A) 0,015.
B) 0,025.
C) 0,030.
D) 0,040.
E) 0,045.
Upplösning:
Alternativ E
För att beräkna den elektriska energibesparingen kommer vi först att beräkna energiförbrukningen för lysrör och glödlampor, med hjälp av formeln för elektrisk effekt:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
Energin hos lysröret är:
\(E_{fluorescerande}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluorescerande}=15\cdot1\)
\(E_{fluorescerande}=15\ Wh\)
För att få värdet i kilowattimmar måste vi dividera med 1000, så:
\(E_{fluorescerande}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
Energin hos glödlampan är:
\(E_{glödande}=P\cdot∆t\)
\(E_{glödlampa}=60\cdot1\)
\(E_{glödande}=60\ Wh\)
För att hitta värdet i kilowattimmar måste vi dividera med 1000, så:
\(E_{glödlampa}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
Därför är energibesparingarna:
\(Ekonomi=E_{glödlampa}-E_{fluorescerande}\)
\(Ekonomi=0,060-0,015\)
\(Ekonomi=0,045\)
Av Pamella Raphaella Melo
Fysikalärare
Klicka här och lär dig hur elduschen fungerar. Vet dess fördelar och nackdelar.
Vet du vad elektrisk ström är? Kolla in formlerna och typerna av elektrisk ström och förstå skillnaden mellan lik- och växelström.
Vet du vad el är? Få tillgång till texten och lär dig mer om begreppet elektricitet, upptäck dess historia och uppkomst och även dess definition enligt fysik.
Klicka här, ta reda på vad en elmotor är, lär dig om dess typer och förstå hur den fungerar.
Få tillgång till texten och lär dig egenskaperna hos den elektriska potentialen. Kolla in huvudformlerna för elektrisk potential och lär dig med lösta övningar i ämnet.
Har du hört talas om Ohms första lag? Klicka här, ta reda på vad det står och ta reda på vad dess formel och graf är.
