พลังงานไฟฟ้า: มันคืออะไร, สูตร, การคำนวณ

กำลังไฟฟ้า เป็น ปริมาณทางกายภาพ ซึ่งจะวัดปริมาณพลังงานที่วงจรไฟฟ้าต้องทำงานในช่วงเวลาที่กำหนด มีอิทธิพล ดังนั้นในการใช้พลังงานไฟฟ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้า ยิ่งพลังงานไฟฟ้ามากเท่าใด ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น กำลังไฟฟ้า สามารถใช้ในการคำนวณพลังงานที่ใช้ในการติดตั้งระบบไฟฟ้า

อ่านด้วย: เคล็ดลับในการประหยัดพลังงานไฟฟ้า

สรุปพลังงานไฟฟ้า

• ก พลัง วัดปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ส่งไปยังวงจรไฟฟ้าในช่วงเวลาหนึ่ง

• หน่วยวัดกำลังไฟฟ้าคือวัตต์

• กำลังไฟฟ้าสามารถคำนวณได้จากความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า

• พลังงานไฟฟ้าอาจเป็นแบบแอคทีฟ รีแอคทีฟ หรือปรากฏก็ได้

• พลังงานที่ใช้งานคือพลังงานที่ใช้ในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานที่มีประโยชน์อื่น ๆ ทำให้เกิดแสง การเคลื่อนที่และความร้อน มีหน่วยวัดเป็นกิโลวัตต์ (กิโลวัตต์).

• พลังงานรีแอกทีฟคือพลังงานไร้ประโยชน์ซึ่งไม่ได้ใช้โดยพลังงานแอคทีฟ วัดเป็นกิโลโวลต์-แอมแปร์รีแอกทีฟ (kVAR).

• กำลังปรากฏคือกำลังผลลัพธ์ในวงจรไฟฟ้า วัดเป็นกิโลวัตต์-แอมแปร์ (กิโลวัตต์เอ).

พลังงานไฟฟ้าคืออะไร?

พลังงานไฟฟ้าคือก ปริมาณสเกลาร์ทางกายภาพที่วัดปริมาณของ พลังงาน ไฟฟ้าให้กับ

วงจรไฟฟ้า ในช่วงเวลาหนึ่ง. ยิ่งพลังงานไฟฟ้าของอุปกรณ์มากเท่าใด พลังงานที่ใช้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น นั่นเป็นเหตุผลที่ฝักบัวและเครื่องปรับอากาศเป็นผู้ใช้ไฟฟ้าในประเทศรายใหญ่ที่สุด

หน่วยวัดกำลังไฟฟ้า

ตาม ระบบหน่วยสากล (SI), หน่วยวัดกำลังไฟฟ้าคือวัตต์แทนด้วยตัวอักษร W เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ เจมส์ วัตต์ (ค.ศ. 1736-1819) ผู้จดสิทธิบัตรเครื่องถ่ายเอกสาร เครื่องยนต์โรตารี และอื่นๆ ของเขา และทำให้เครื่องยนต์ไอน้ำสมบูรณ์แบบ

พลังงานไฟฟ้ามีสูตรอย่างไร

→ พลังงานไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า

\(P=R\cdot i^2\)

• พี → กำลังไฟฟ้า หน่วยวัดเป็นวัตต์ \([ว]\).

• ร → ความต้านทานไฟฟ้า วัดเป็นโอห์ม \([Ω ]\).

• ฉัน → กระแสไฟฟ้า วัดเป็นแอมแปร์ \([ก ]\).

→ พลังงานไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานไฟฟ้า

\(P=\frac{U^2}R\)

• พี → กำลังไฟฟ้า หน่วยวัดเป็นวัตต์ \([ว]\).

• ยู → แรงดันไฟฟ้าวัดเป็นโวลต์ \([วี]\).

• ร → ความต้านทานไฟฟ้า วัดเป็นโอห์ม \([Ω ]\).

→ พลังงานไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้​​าและกระแสไฟฟ้า

\(P=i\cdot ∆U\)

• พี → กำลังไฟฟ้า หน่วยวัดเป็นวัตต์ \([ว]\).

• ฉัน → กระแสไฟฟ้า วัดเป็นแอมแปร์ \([ก ]\).

• \(∆U\) → การแปรผันของแรงดันไฟฟ้า หรือที่เรียกว่าความต่างศักย์ไฟฟ้า วัดเป็นโวลต์ \([วี]\).

→ พลังงานไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับพลังงานและเวลา

\(P=\frac{E}{∆t}\)

• พี → กำลังไฟฟ้า วัดเป็นกิโลวัตต์ \([กิโลวัตต์ ]\).

• และ → พลังงาน วัดเป็นกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง \([กิโลวัตต์ชั่วโมง ]\).

• ที → การเปลี่ยนแปลงของเวลา วัดเป็นชั่วโมง \( [ชม ]\).

วิธีการคำนวณพลังงานไฟฟ้า?

กำลังไฟฟ้า คำนวณตามข้อมูลที่ให้ไว้ในงบ. ถ้าเป็นแบบฝึกหัดการใช้พลังงานไฟฟ้าเราจะใช้สูตรพลังงานไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับการแปรผันของพลังงานและเวลา แต่ถ้าเป็นแบบฝึกหัดเกี่ยวกับวงจรไฟฟ้าเราจะใช้สูตรพลังงานไฟฟ้าที่เกี่ยวกับ ความตึงเครียดไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้า และ/หรือ ความต้านทานไฟฟ้า. ด้านล่างนี้ เราจะเห็นตัวอย่างของทั้งสองแบบฟอร์มนี้

• ตัวอย่างที่ 1:

พลังงานไฟฟ้าของฝักบัวที่ใช้พลังงานต่อเดือน 22,500 Wh เปิดทุกวันเป็นเวลา 15 นาทีคืออะไร?

ปณิธาน:

ก่อนอื่นมาแปลงนาทีเป็นชั่วโมงกัน:

\(\frac{15\ นาที}{60\ นาที}=0.25\ ชั่วโมง\)

เนื่องจากเชื่อมต่อทุกวัน รายเดือนเราจะมี:

\(0.25\ ชั่วโมง\cdot 30\ วัน=7.5\ ชั่วโมง\)

ต่อจากนั้น เราจะคำนวณพลังงานไฟฟ้าโดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานและเวลา:

\(P=\frac{E}{∆t}\)

\(P=\frac{22500}{7.5}\)

\(P=3\ กิโลวัตต์\)

ฝักบัวไฟฟ้ามีกำลังไฟฟ้า 3 กิโลวัตต์หรือ 3000 วัตต์

• ตัวอย่างที่ 2:

อะไรคือพลังงานไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าในวงจรที่มีตัวต้านทาน 100Ω ที่มีกระแส 5ก?

ปณิธาน:

ขั้นแรก เราจะคำนวณกำลังไฟฟ้าโดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า:

\(P=R\cdot i^2\)

\(P=100\cdot 5^2\)

\(P=100\cdot 25\)

\(P=2500\ W\)

\(P=2.5\ กิโลวัตต์\)

จากนั้นเราจะคำนวณแรงดันไฟฟ้าโดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับกำลังไฟฟ้าและความต้านทานไฟฟ้า:

\(P=\frac{U^2}R\)

\(2500=\frac{U^2}{100}\)

\(U^2=2500\cdot 100\)

\(U^2=250000\)

\(U=\sqrt{250000}\)

\(U=500\ V\)

อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้ายังสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับกำลังไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า:

\(P=i\cdot ∆U\)

\(2500=5\cdot ∆U\)

\(∆U=\frac{2500}5\)

\(∆U=500\ V\)

ดูเพิ่มเติม:กฎข้อที่หนึ่งของโอห์ม — ความสัมพันธ์ของความต้านทานไฟฟ้ากับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า

ประเภทของพลังงานไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้าสามารถจำแนกเป็นพลังงานที่ใช้งาน พลังงานปฏิกิริยา หรือพลังงานปรากฏ

→ พลังงานไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่

พลังงานไฟฟ้าแบบแอคทีฟ ก็เรียก กำลังไฟฟ้าจริงหรือมีประโยชน์, เป็นตัวที่ส่งไปยัง ค่าใช้จ่าย สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปแบบอื่นที่นำไปใช้ประโยชน์ได้ (งานที่เป็นประโยชน์) ผลิตแสง การเคลื่อนไหว และความร้อน มีหน่วยวัดเป็นกิโลวัตต์ (กิโลวัตต์).

→ พลังงานไฟฟ้าปฏิกิริยา

พลังงานไฟฟ้ารีแอคทีฟ ก็เรียก พลังงานไฟฟ้าที่ไร้ประโยชน์คือ สิ่งที่ไม่ได้ใช้ในกระบวนการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานที่มีประโยชน์ในรูปแบบอื่น ถูกเก็บไว้ และ สร้างขึ้นใหม่ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำหน้าที่เป็นเส้นทางคงที่ที่พลังงานที่ใช้งานใช้เพื่อทำงานที่มีประโยชน์และเพื่อดึงดูดขดลวดของ อุปกรณ์. มีหน่วยวัดเป็นกิโลโวลต์-แอมแปร์รีแอกทีฟ (kVAR).

→ กำลังไฟฟ้าปรากฏ

กำลังไฟฟ้าปรากฏคือกำลังไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร ผลรวมของพลังงานที่ใช้งานและพลังงานปฏิกิริยา. มีหน่วยวัดเป็นกิโลวัตต์-แอมแปร์ (กิโลวัตต์).

เฉลยแบบฝึกหัด เรื่อง พลังงานไฟฟ้า

คำถามที่ 1

(ป.ป.ส.)

ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยใช้แสงโดยใช้เซลล์ไวแสงที่เรียกว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบโซลาร์เซลล์ เซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีลักษณะผลึกและสะสมอยู่บนซิลิกา เซลล์เหล่านี้ซึ่งจัดกลุ่มเป็นโมดูลหรือแผงประกอบกันเป็นแผงโซลาร์เซลล์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ปริมาณพลังงานที่แผงโซลาร์เซลล์สร้างขึ้นจะถูกจำกัดด้วยกำลังไฟฟ้า นั่นคือ แผงขนาด 145 W ที่มีแสงแดดใช้งานได้หกชั่วโมง สร้างพลังงานได้ประมาณ 810 วัตต์ต่อวัน

แหล่งที่มา: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm

ตรวจสอบจำนวนชั่วโมงที่แผงอธิบายสามารถเปิดหลอดฟลูออเรสเซนต์ 9 วัตต์ได้

ก) 9 โมงเช้า

ข) 18.00 น

ค) 58 ชั่วโมง

ง) 90 ชั่วโมง

ปณิธาน:

ทางเลือก D

เราจะคำนวณพลังงานที่ได้รับจากแผงไฟฟ้าโดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับพลังงานและเวลา:

\(P=\frac{E}{∆t}\)

ด้วยกำลังไฟประมาณ 810 วัตต์ต่อวัน เรามีพลังงานดังนี้:

\(810=\frac{E}{24}\)

\(E=810\cdot 24\)

\(E=19\ 440\ W\cdot h\)

ดังนั้นการใช้พลังงานของหลอดไฟในระหว่างวันคือ:

\(9=\frac{E}{24}\)

\(E=9\cdot 24\)

\(E=216\ W\cdot h \)

ปริมาณพลังงานที่สร้างโดยแผงเท่ากับการใช้พลังงานของหลอดไฟ เราได้รับ:

\(19440=216\cdot t \)

\(t=90\h\)

ดังนั้นหลอดไฟจะทำงานเป็นเวลา 90 ชั่วโมงเมื่อเชื่อมต่อกับแผงควบคุม

คำถามที่ 2

(IFSP)เมื่อเข้าไปในร้านวัสดุก่อสร้าง ช่างไฟฟ้าเห็นโฆษณาต่อไปนี้:

ประหยัด: หลอดฟลูออเรสเซนต์ 15 W มีความส่องสว่างเท่ากัน (การส่องสว่าง)
หลอดไส้มากกว่า 60 วัตต์

ตามโฆษณา เพื่อประหยัดพลังงานไฟฟ้า ช่างไฟฟ้าจะเปลี่ยนหลอดไฟ หลอดฟลูออเรสเซนต์ แล้วสรุปว่า ใน 1 ชั่วโมง พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดได้ในหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมงจะเท่ากับ ใน

ก) 0.015.

ข) 0.025.

ค) 0.030.

ง) 0.040.

จ) 0.045.

ปณิธาน:

ทางเลือกอี

ในการคำนวณการประหยัดพลังงานไฟฟ้า ก่อนอื่นเราจะคำนวณค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดไส้ โดยใช้สูตรพลังงานไฟฟ้า:

\(P=\frac{E}{∆t}\)

\(E=P\cdot ∆t\)

พลังงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์คือ:

\(E_{ฟลูออเรสเซนต์}=P\cdot ∆t\)

\(E_{ฟลูออเรสเซนต์}=15\cdot1\)

\(E_{ฟลูออเรสเซนต์}=15\ Wh\)

ในการรับค่าเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง เราต้องหารด้วย 1,000 ดังนั้น:

\(E_{ฟลูออเรสเซนต์}=\frac{15\ Wh}{1000}=0.015\ kWh\)

พลังงานของหลอดไส้คือ:

\(E_{incandescent}=P\cdot∆t\)

\(E_{incandescent}=60\cdot1\)

\(E_{incandescent}=60\ Wh\)

ในการหาค่าเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง เราต้องหารด้วย 1,000 ดังนั้น:

\(E_{หลอดไส้}=\frac{60\ Wh}{1000}=0.060\ kWh\)

ดังนั้นการประหยัดพลังงานคือ:

\(ประหยัด=E_{หลอดไส้}-E_{หลอดฟลูออเรสเซนต์}\)

\(เศรษฐกิจ=0.060-0.015\)

\(เศรษฐกิจ=0.045\)

โดย Pamella Raphaella Melo
ครูฟิสิกส์

แหล่งที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm