Електрична потужність є фізична величина який вимірює, скільки енергії потрібно електричному ланцюгу для роботи протягом певного часу, впливаючи таким чином у споживанні електроенергії електричними пристроями. Чим більша електрична потужність, тим більші витрати енергії. Електрична потужність можна використовувати для розрахунку енергії, витраченої на електроустановки.
Читайте також: Поради щодо економії електроенергії
Зведення по електроенергії
А потужність електричний вимірює кількість електричної енергії, що надходить до електричних кіл протягом певного інтервалу часу.
Одиницею вимірювання електричної потужності є ват.
Електричну потужність можна розрахувати за співвідношенням між електричним опором, електричною напругою та електричним струмом.
Електрична потужність може бути активною, реактивною або повною.
Активна потужність - це потужність, яка використовується для перетворення електричної енергії в іншу корисну енергію, викликаючи світло, рух і тепло, і вимірюється в кіловатах (кВт).
Реактивна потужність - це непотрібна потужність, яка не була використана активною потужністю, виміряна в кіловольт-амперах реактивних (
кВАР).Повна потужність — результуюча потужність в електричному ланцюзі, виміряна в кіловат-амперах (кВт А).
Що таке електрична потужність?
Електрична потужність - це а скалярна фізична величина, яка вимірює кількість енергії електроенергії, наданої електричні кола протягом інтервалу часу. Чим більше електрична потужність пристрою, тим більше енергії він споживає. Тому найбільшими споживачами побутової електроенергії є душові кабіни та кондиціонери.
Одиниця вимірювання електричної потужності
Відповідно до Міжнародна система одиниць (СІ), Одиницею вимірювання електричної потужності є ват., представлений літерою W, на честь вченого Джеймса Ватта (1736-1819), який запатентував свій копіювальний апарат, роторний двигун та інші, а також удосконалив парову машину.
Які формули для електричної потужності?
→ Електрична потужність, пов'язана з електричним опором і електричним струмом
\(P=R\cdot i^2\)
П → електрична потужність, виміряна у ватах \([W]\).
Р → електричний опір, вимірюється в Омах \([Ω ]\).
i → електричний струм, вимірюється в Амперах \([A ]\).
→ Електрична потужність, пов'язана з електричною напругою та електричним опором
\(P=\frac{U^2}R\)
П → електрична потужність, виміряна у ватах \([W]\).
U → електрична напруга, вимірюється у вольтах \([V]\).
Р → електричний опір, вимірюється в Омах \([Ω ]\).
→ Електрична потужність, пов'язана з електричною напругою та електричним струмом
\(P=i\cdot ∆U\)
П → електрична потужність, виміряна у ватах \([W]\).
i → електричний струм, вимірюється в Амперах \([A ]\).
\(∆U\) → зміна електричної напруги, яка також називається різницею електричних потенціалів, вимірюється у вольтах \([V]\).
→ Електроенергія, пов'язана з енергією та часом
\(P=\frac{E}{∆t}\)
П → електрична потужність, виміряна в кіловатах \([кВт]\).
І → енергія, вимірюється в кіловатах на годину \([кВт·год]\).
t → зміна часу, вимірюється в годинах \( [H ]\).
Як розрахувати електричну потужність?
Електрична потужність розраховується відповідно до інформації, наведеної у звітах. Якщо це вправа про споживання електричної енергії, ми будемо використовувати формулу для електричної потужності, пов’язаної з енергією та зміною часу. Однак, якщо це вправа про електричні кола, ми будемо використовувати формули для електричної потужності, пов’язані з Електрична напруга, електричний струм та/або електричний опір. Нижче ми побачимо приклади цих двох форм.
приклад 1:
Яка електрична потужність душової кабіни, яка щомісяця витрачає енергію 22500 Вт·год, вмикаючись щодня на 15 хвилин?
роздільна здатність:
Спочатку перетворимо хвилини на години:
\(\frac{15\ хв}{60\ хв}=0,25\ год\)
Оскільки це підключається кожен день, щомісяця ми матимемо:
\(0,25\ год\cдот 30\ днів=7,5\ год\)
Згодом ми обчислимо електричну потужність, використовуючи формулу, яка пов’язує її з енергією та зміною часу:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7,5}\)
\(P=3\ кВт\)
Електричний душ має електричну потужність 3 кВт або 3000 Вт.
приклад 2:
Які електрична потужність і напруга в ланцюзі, який має резистор 100 Ом, через який тече струм 5А?
роздільна здатність:
Спочатку ми розрахуємо електричну потужність за формулою, яка пов’язує її з електричним опором і електричним струмом:
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\ Вт\)
\(P=2,5\ кВт\)
Потім ми обчислимо електричну напругу за формулою, яка пов’язує її з електричною потужністю та електричним опором:
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ В\)
Однак електричну напругу також можна було розрахувати за формулою, яка пов’язує її з електричною потужністю та електричним струмом:
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ В\)
Дивіться також:Перший закон Ома — залежність електричного опору від електричної напруги та електричного струму
Види електроенергії
Електричну потужність можна класифікувати як активну потужність, реактивну потужність або повну потужність.
→ Активна електрична потужність
Активна електрична потужність, також наз фактична або корисна електрична потужність, це той, який передається в заряд здатні перетворювати електричну енергію в іншу форму енергії, яка може бути використана (корисна робота), виробляючи світло, рух і тепло. Вимірюється в кіловатах (кВт).
→ Реактивна електрична потужність
Реактивна електрична потужність, також наз марна електроенергія, це те, що не було використано в процесі перетворення електричної енергії в інші види корисної енергії, акумульоване та відновлюється в генераторі, слугуючи постійним шляхом, який активна енергія приймає для виконання корисної роботи та намагнічування обмоток обладнання. Вимірюється в реактивних кіловольт-амперах (кВАР).
→ Повна електрична потужність
Повна електрична потужність — це загальна потужність у ланцюзі сума активної та реактивної потужностей. Вимірюється в кіловат-амперах (кВтА).
Вирішені вправи з електротехніки
питання 1
(PUC)
Електрика виробляється за допомогою світла за допомогою фоточутливих елементів, які називаються фотоелектричними сонячними елементами. Фотоелементи, як правило, виготовлені з напівпровідникових матеріалів із кристалічними характеристиками та нанесені на кремнезем. Ці елементи, згруповані в модулі або панелі, утворюють фотоелектричні сонячні панелі. Кількість енергії, що генерується сонячною панеллю, обмежена її потужністю, тобто панель потужністю 145 Вт із шістьма корисними годинами сонячного світла генерує приблизно 810 Вт на день.
Джерело: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Перевірте кількість годин, протягом яких описана панель може утримувати люмінесцентну лампу потужністю 9 Вт.
А) 9 ранку
Б) 6 вечора
В) 58 годин
Г) 90 годин
роздільна здатність:
Альтернатива Д
Ми обчислимо енергію, яку постачає електрична панель, використовуючи формулу, яка пов’язує її з потужністю та часом:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
З потужністю приблизно 810 Вт на день ми маємо енергію:
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Отже, енергоспоживання лампи вдень становить:
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
Прирівнявши кількість енергії, що виробляється панелями, до енергоспоживання ламп, отримаємо:
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\год\)
Таким чином, при підключенні до панелі лампи працюють 90 годин.
питання 2
(IFSP) Заходячи в магазин будівельних матеріалів, електрик бачить таке оголошення:
ЕКОНОМІЯ: люмінесцентні лампи потужністю 15 Вт мають таку ж світність (освітлення)
лампи розжарювання потужністю понад 60 Вт.
Згідно з оголошенням, з метою економії електроенергії електрик міняє лампочку розжарювання люмінесцентним і робить висновок, що за 1 годину економія електроенергії, у кВт-год, буде в
А) 0,015.
Б) 0,025.
В) 0,030.
Г) 0,040.
E) 0,045.
роздільна здатність:
Альтернатива Е
Для розрахунку економії електроенергії спочатку розрахуємо енерговитрати люмінесцентної та лампи розжарювання за формулою електричної потужності:
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
Енергія люмінесцентної лампи дорівнює:
\(E_{флуоресцентний}=P\cdot ∆t\)
\(E_{флуоресцентний}=15\cdot1\)
\(E_{флуоресцентний}=15\ Вт·год\)
Щоб отримати значення в кіловат-годинах, нам потрібно розділити на 1000, отже:
\(E_{флуоресцентний}=\frac{15\ Вт·год}{1000}=0,015\ кВт·год\)
Енергія лампи розжарювання дорівнює:
\(E_{розжарювання}=P\cdot∆t\)
\(E_{розжарювання}=60\cdot1\)
\(E_{ламп.розжарювання}=60\Вт·год\)
Щоб знайти значення в кіловат-годинах, нам потрібно розділити на 1000, отже:
\(E_{розжарювання}=\frac{60\ Вт·год}{1000}=0,060\ кВт·год\)
Отже, економія електроенергії становить:
\(Економія=E_{розжарювання}-E_{флуоресцентна}\)
\(Економіка=0,060-0,015\)
\(Економіка=0,045\)
Памелла Рафаелла Мело
Вчитель фізики
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm