Zrozumienie zużycia energii elektrycznej

Mam problemy ze zrozumieniem różnicy między mocą elektryczną a zużyciem. Czy możesz mi pomóc zrozumieć, jakie jest zużycie energii elektrycznej?

Powiedzmy, że mam żarówkę, na której jest napisane 100 W. Ile ta żarówka zużywa w ciągu 1 godziny? Czy może mieć moc niższą niż 100 W? Czy może mieć moc większą niż 100 W?

Chciałbym wiedzieć, jaki jest związek między mocą elektryczną a zużyciem energii elektrycznej.

Bardzo mi przykro z powodu dużej dwuznaczności w mojej głowie. Ale nie wiem, kogo jeszcze zapytać. Mam nadzieję, że nie uznacie mojego pytania za głupie, nawet jeśli tak jest.

Problemem, który Cię myli, wydaje się być różnica między mocą a energią .

Energia to ilość pracy, którą możesz wykonać. Wspólnymi jednostkami są dżule lub watogodziny.

Moc to szybkość pracy. To tempo zmian. Wspólnymi jednostkami są waty lub moc. Moc jest prawdopodobnie pouczającą jednostką do rozważenia. Powiedz, że chcesz przenieść duży stos słomy. To, czy jest przenoszony przez konia czy kota domowego, nie wpływa na ilość wykonanej pracy. Ale koń robi to szybciej , ponieważ jest silniejszym zwierzęciem.

Do celów omawiania zużycia energii elektrycznej w sieci najczęściej stosowanymi jednostkami są waty (W) i kilowatogodziny (kWh). Aby wiedzieć, ile energii zużywasz, pomnóż moc przez czas. 100 W x 1 godzina to 100 watogodzin lub .1 kWh. Krótko mówiąc, związek między mocą a zużyciem to czas .

Żarówka o mocy 100 W zużywa 100 W, zakładając, że napięcie na niej jest określone na opakowaniu, co według mnie zwykle wynosi 120 V. Jeśli napięcie w gniazdku jest niższe, żarówka zużywa mniej energii. Jest to w przybliżeniu stały opór, więc pobierana jest energia

Nawiasem mówiąc, pamiętaj o oszczędzaniu energii. Jeśli coś zużywa 100 W, energia ta jest przekształcana w inną formę. Albo zostanie zmagazynowany (energia potencjalna), zużyty (światło, ruch itp.), Albo zmarnowany jako ciepło. W przypadku żarówki żarowej ~ 90% zużywanej energii zamienia się w ciepło. Tak więc żarówka 100 W zużywa 100 W, ale wytwarza jedynie 10 W światła. Robi się gorąco, ponieważ marnuje się pozostałe 90 W. Właśnie dlatego świetlówki CFL pracują o wiele chłodniej i zużywają mniej energii przy tej samej mocy świetlnej.

Inni już ci mówili, że energia to moc $\times$czas. I że 1 kW w ciągu 1 godziny to 1 kWh. Rok ma 8765 godzin, wtedy urządzenie w trybie gotowości przez większość czasu zużywa 8,76 kWh rocznie, jeśli zużywa 1 W w trybie gotowości.

KWh jest praktyczną jednostką energii elektrycznej, ale jednostką SI jest dżul („J”), który jest znacznie mniejszy. Dżul to energia zużywana przez urządzenie o mocy 1 W w ciągu 1 sekundy.

$1 J = 1 W \cdot s$

Zatem kWh wynosi 1000 W. $\times$3600 s = 3,6 MJ (megadżuli), więc nie jest to tak praktyczne, szczególnie gdy mówimy o maszynach przemysłowych zużywających dziesiątki kWh; wkrótce zaczniecie mówić o GJ (gigadżulach). Dlatego kWh jest akceptowany jako jednostka alternatywna.

(Starszą jednostką energii jest kaloria , gdzie 1 cal$\approx$4,2 J. Liczba nieparzysta, ale jest to energia potrzebna do podgrzania 1 g wody o 1 ° C (od 14,5 ° C do 15,5 ° C). Możesz to zrobić, dodając 4,2 W w ciągu 1 sekundy lub 42 W w ciągu 100 ms.)

Moc znamionowa żarówki to szybkość, z jaką zużywa energię. Ile energii jest zużywane zależy od tego, jak długo jest włączona. Energia = moc × czas. Jeśli jest włączony przez godzinę, zużyje 100 Watt godzin. Jest to jednostka rozliczana przez firmę elektryczną.

Kiedy zaczynasz uczyć się fizyki (lub większości innych tematów), oto metalowa sztuczka: zawsze wykreślaj skomplikowane terminy i zastępuj je ich „rozpakowanymi” definicjami. Proste, prawda?

To bardzo pomaga w zrozumieniu prędkości przepływu. Nie używaj pojedynczych jednostek, zamiast tego podaj nazwy ilości na sekundę. Na przykład słowo „prąd” oznacza przepływ ładunków. Więc (przynajmniej we wczesnych latach) spraw, abyś miał zwyczaj nigdy nie mówić o aktualności. Zawsze zmieniaj na „przepływ ładowania”. I nigdy nie mów Amperów, ponieważ amper to tak naprawdę szybkość przepływu ładunku w kulombach na sekundę.

Odpowiedź na twoje pytanie może stać się oczywista, jeśli przestaniesz mówić słowo „Moc”. Jeśli słowo ma niewyraźną definicję (lub niewłaściwą definicję), twoje pytanie może odpowiedzieć sobie, gdy zwyczajowo wstawisz poprawne znaczenie do wszystkich zdań. „Moc” oznacza przepływ energii. Jest to szybkość transferu energii lub propagacji energii w sieci dystrybucyjnej (w tym elektrycznej, pasów napędowych i wałów napędowych.) Nie mów Moc, powiedz przepływ energii. I podobnie, przestań mówić Watts. Waty to tak naprawdę szybkość przepływu energii w dżulach na sekundę.

Powiedzmy, że mam żarówkę, na której jest napisane 100 dżuli / sekundę. Ile ta żarówka zużywa w ciągu 1 godziny?

Widzisz co zrobiłem?

Jedna godzina to 60 minut lub 3600 sekund. Tak więc żarówka zużywa 3600 X 100 = 360 000 dżuli energii na godzinę.

1. 100 Wh (0,1 kWh). Energia to moc x czas, więc W xh = Wh.
2. 100 W przyjmuje normalne napięcie domowe. W USA jest to stałe 120 V. To tylko nieznacznie się różni, więc moc może być nieco wyższa lub niższa niż 100 W.