úvod
Každý spotrebič mení elektrickú energiu na inú formu energie: žiarovka na svetlo, kanvica na teplo, vysávač na pohyb. Hovoríme, že elektrický prúd koná prácu. Koľko energie spotrebič odoberie, závisí od jeho príkonu a od toho, ako dlho je zapnutý.
teória
Príkon spotrebiča
Príkon udáva, koľko energie spotrebič odoberá za jednu sekundu. Značka je P, jednotka watt (W). Vypočítame ho z napätia a prúdu:
P = U · I
Príkon nájdeš na štítku každého spotrebiča. LED žiarovka má asi 10 W, televízor okolo 100 W a rýchlovarná kanvica asi 2 000 W, teda 2 kW. Najväčší príkon majú spotrebiče, ktoré hrejú.
teória
Elektrická energia a kilowatthodina
Energia, ktorú spotrebič odoberie, je príkon krát čas:
W = P · t
Keď dosadíme príkon vo wattoch a čas v sekundách, vyjde energia v jouloch. Pre domácnosť je joule príliš malá jednotka, a tak sa používa kilowatthodina (kWh). Toľko energie spotrebuje spotrebič s príkonom 1 kW za jednu hodinu:
1 kWh = 1 000 W · 3 600 s = 3 600 000 J = 3,6 MJ
Spotrebovanú energiu meria elektromer a za elektrinu platíme podľa počtu kilowatthodín. Cena je počet kWh krát cena jednej kWh.
vyskúšaj si
Elektromer
Spotrebiče (príkon)
Cena 0,20 € za kWh je len pre výpočet, skutočná cena závisí od dodávateľa.
Koľko energie spotrebuje rýchlovarná kanvica (2 000 W) za 0,5 h?
0 / 0V akej jednotke sa udáva príkon spotrebiča?
0 / 0teória
Ako ušetriť
- LED žiarovka s príkonom asi 9 W svieti rovnako ako stará žiarovka so 60 W.
- Najviac energie spotrebujú spotrebiče, ktoré hrejú: kanvica, rúra, práčka pri ohreve vody a žehlička. Pomôže napríklad zohrievať len toľko vody, koľko naozaj treba.
- Chladnička beží celý rok, a tak sa oplatí, keď je úsporná a nestojí pri radiátore ani na slnku.
Zapamätaj si: P = U · I vo wattoch a W = P · t v kilowatthodinách, keď príkon zadáš v kilowattoch a čas v hodinách. Dvojnásobný príkon alebo dvojnásobný čas znamená dvojnásobnú spotrebu.
Príkon na rezistore
Z Ohmovho zákona U = R · I dostaneme ďalšie tvary vzťahu pre príkon:
P = U · I = R · I² = U² : R
Vo vodiči s odporom sa elektrická energia mení na teplo, ktoré sa volá Joulovo teplo: Q = R · I² · t. Využíva sa vo varičoch, žehličkách a ohrievačoch, vo vedení je to však strata.
Prečo vedenie vysokého napätia
Elektráreň posiela do diaľky veľký výkon P = U · I. Straty vo vedení sú R · I². Keď je napätie desaťkrát väčšie, na prenos rovnakého výkonu stačí desaťkrát menší prúd a straty klesnú stokrát. Preto sa elektrina prenáša pri napätí stovky tisíc voltov a až pri domoch sa transformuje na 230 V.
Účinnosť spotrebiča je pomer užitočného výkonu a príkonu: η = P : P₀. Motor vysávača s príkonom 900 W a účinnosťou 60 % odovzdá na pohyb vzduchu 540 W, zvyšok sa zmení na teplo.
Aj zdroj má účinnosť: časť energie sa mení na teplo na jeho vnútornom odpore. V stavebnici zmeriaš účinnosť batérie pri rôznych spotrebičoch, nájdeš spotrebič, ktorý zo zdroja odoberie najväčší výkon, a vyberieš drôt so zadaným výkonom. Vnútornému odporu sa venuje lekcia Zdroj napätia a vnútorný odpor.
vyskúšaj si
Stavebnica: výkon a účinnosť
Stavebnica sa načíta v prehliadači.
rozšírenie Koľko stojí pohotovostný režim
Televízor, nabíjačka či mikrovlnka s hodinami odoberajú energiu aj vtedy, keď ich nepoužívame. Moderné spotrebiče v pohotovostnom režime zvyčajne menej ako 1 W, staršie aj niekoľko wattov. Jeden watt počas celého roka je 1 W · 8 760 h = 8,76 kWh. Desať starších spotrebičov po 5 W tak za rok spotrebuje asi 440 kWh, čo je pri cene 0,20 € za kWh asi 88 €.
teória
Časté chyby
- „Kilowatthodina je jednotka výkonu.“ Kilowatthodina je jednotka energie. Výkon a príkon sa udávajú vo wattoch.
- „Spotrebič s väčším príkonom spotrebuje vždy viac energie.“ Záleží aj na čase. Fén s príkonom 1 800 W spotrebuje za 10 minút 0,3 kWh, televízor so 100 W za päť hodín večer 0,5 kWh.
- „Watt a watthodina sú to isté.“ Watt hovorí, ako rýchlo spotrebič energiu odoberá, watthodina, koľko jej odobral.
- „Úsporná žiarovka svieti slabšie.“ LED žiarovka s 9 W dá toľko svetla ako stará 60 W žiarovka. Len menej energie sa zmení na teplo.
Ako sa dá elektrická energia uschovať v elektrickom poli, ukazuje ďalšia lekcia Elektrické pole a kondenzátor.