Na rachunkach za zużycie energii elektrycznej widnieje napis: „Liczba zużytych kilowatogodzin”. Za co tak naprawdę trzeba płacić? Odpowiedź na to pytanie możesz znaleźć w poniższym materiale.
RZU1e6xpwVtMN
Przed przystąpieniem do zapoznania się z tematem, należy znać poniższe zagadnienia
Przed przystąpieniem do zapoznania się z tematem, należy znać poniższe zagadnienia
definicja napięcia elektrycznego i jego jednostki;
definicja pracy mechanicznej i jej jednostkę;
definicja natężenia prądu elektrycznego i jego jednostki.
Nauczysz się
wykorzystywać zależność między pracą prądu elektrycznego, napięciem elektrycznym, natężeniem i czasem;
przeliczać kilowatogodziny na dżule i dżule na kilowatogodziny;
obliczać koszt zużytej energii elektrycznej;
rozwiązywać zadania i problemy dotyczące pracy prądu elektrycznego.
Praca prądu elektrycznego
Elektrony poruszające się pod wpływem napięcia tracą energię w wyniku zderzeń z innymi elektronami oraz jonami dodatnimi, tworzącymi sieć krystaliczną przewodnika. W efekcie prąd przestaje płynąć. Aby utrzymać przepływ prądu, musimy cały czas dostarczać elektronom energię. Oznacza to, że aby prąd mógł płynąć w obwodzie, napięcie elektryczne jest potrzebne cały czas.
Znasz już definicję napięcia. Wynika z niej, że napięcie elektryczne między końcami przewodnika jest równe stosunkowi pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku między końcami przewodnika do wartości tego ładunku:
.
Jeśli znamy wartość napięcia między końcami przewodnika, potrafimy obliczyć pracę wykonywaną przez prąd elektryczny.
Z tej definicji wynika, że ładunek przepływający w czasie , można obliczyć z zależności:
.
Praca, jaką wykonuje źródło napięcia, jest zatem równa:
.
Jednostką pracy w układzie SI jest dżul (symbol ).
Aby określić pracę prądu elektrycznego, dżul jest zbyt małą jednostką. Właśnie dlatego stosuje się – kilowatogodzinykilowatogodzinakilowatogodziny, .
kilowatogodzina
kilowatogodzina
energia zużyta przez urządzenie o mocy (czyli kilowata) w czasie godziny.
Sprawdźmy, ile dżuli ma jedna kilowatogodzina.
W porównaniu z kilowatogodziną dżul jest niewielką jednostką.
Zapamiętaj!
.
W zamieszczonej niżej galerii możesz zobaczyć jakie jest zużycie energii elektrycznej przez urządzenia domowe.
Ri5tpsqgHpdTz
Ry8t59YCpEr7f
R15KgrtOoNRSp
R1TiKwlUGy82S
R1ZbYrqcnlMzp
Ciekawostka
James Prescott Joule [Dżejms Preskot Dżul] (–) był angielskim fizykiem, uczniem Johna Daltona [Dżona Daltona]. Joule prowadził badania nad ciepłem i odkrył jego związek z energią mechaniczną. To odkrycie pozwoliło sformułować uczonemu prawo zachowania energii oraz pierwsze prawo termodynamiki. W wyniku prowadzonych obserwacji dotyczących ciepła i przepływu prądu, Joule odkrył związek między natężeniem prądu płynącego przez opornik a wydzielanym ciepłem. Pracował także z lordem Kelvinem [Kelwinem] nad tzw. absolutną skalą temperatur.
RQaOYaDG65rnR
R1KZlUKrtILq61
Ćwiczenie 1
Łączenie par. Oceń prawdziwość poniższych zdań. Przy każdym zdaniu w tabeli zaznacz „Prawda” albo „Fałsz”.. Odkurzacz o mocy przez godziny zużyje energię elektryczną równą .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Pralka o mocy w ciągu godzin zużyje energię równą .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Do kuchenki mikrofalowej o mocy na minut wstawiono mięso. W tym czasie kuchenka zużyje energii elektrycznej.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Suszarka o mocy w ciągu godziny zużyje energii elektrycznej.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Łączenie par. Oceń prawdziwość poniższych zdań. Przy każdym zdaniu w tabeli zaznacz „Prawda” albo „Fałsz”.. Odkurzacz o mocy przez godziny zużyje energię elektryczną równą .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Pralka o mocy w ciągu godzin zużyje energię równą .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Do kuchenki mikrofalowej o mocy na minut wstawiono mięso. W tym czasie kuchenka zużyje energii elektrycznej.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Suszarka o mocy w ciągu godziny zużyje energii elektrycznej.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Oceń prawdziwość poniższych zdań.
Prawda
Fałsz
Odkurzacz o mocy 2 kW przez 2 godziny zużyje energię elektryczną równą 4 kWh.
□
□
Pralka o mocy 1500 W w ciągu 3 godzin zużyje energię równą 4,5 kWh.
□
□
Do kuchenki mikrofalowej o mocy 2000 W na 15 minut wstawiono mięso. W tym czasie kuchenka zużyje 0,5 kWh energii elektrycznej.
□
□
Suszarka o mocy 1200 W w ciągu godziny zużyje 1200 kWh energii elektrycznej.
□
□
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
RiNFqK9EyKomH2
Ćwiczenie 2
R1I6iM4ARSSga1
Ćwiczenie 3
W kolumnach podano wartości pracy w kilowatogodzinach i dżulach. Połącz w pary odpowiadające sobie wartości energii. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
W kolumnach podano wartości pracy w kilowatogodzinach i dżulach. Połącz w pary odpowiadające sobie wartości energii. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
W kolumnach podano wartości pracy w kilowatogodzinach i dżulach. Połącz w pary odpowiadające sobie wartości energii.
0,4 kWh, 0,03 kWh, 5 kWh, 0,002 kWh
18 MJ
7200 J
1440 kJ
0,108 MJ
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Praca prądu elektrycznego – rozwiązywanie zadań
Przykład 1
Mama Kasi używa odkurzacza o mocy średnio przez godzin w miesiącu. Oblicz pracę prądu zużyutą na odkurzanie w ciągu miesiąca. Wynik podaj w dżulach i kilowatogodzinach.
Dane:
Szukane:
Wzór:
Obliczenia:
Odpowiedź: Praca prądu zużyta na odkurzanie w ciągu miesiąca wynosi , czyli .
Rgaykz1ShyH0J2
Ćwiczenie 4
Przykład 2
Żarówka latarki kieszonkowej jest zasilana baterią o napięciu a natężenie płynącego prądu wynosi . Oblicz energię elektryczną zużytą przez latarkę w czasie minut?
Dane:
Szukane:
Wzór:
Obliczenia:
Odpowiedź: Żarówka w ciągu minut zużyje energii elektrycznej.
Ro2KgPe7JLPFr2
Ćwiczenie 5
Przykład 3
Pralka o mocy była włączona przez godziny. Oblicz koszt energii elektrycznej zużytej przez pralkę. Przyjmij, że cena wynosi groszy.
Dane:
Szukane:
Wzór:
Obliczenia:
Odpowiedź: Koszt energii elektrycznej zużytej przez pralkę wynosi .
1
Ćwiczenie 6
R4H7CcmpmB6mK
Przykład 4
W domowej instalacji elektrycznej urządzenia są połączone równolegle. Na podstawie danych zawartych w tabeli oblicz, ile energii elektrycznej zużyły wszystkie urządzenia. Jaki jest koszt zużytej energii elektrycznej w ciągu doby? Przyjmij, że cena wynosi groszy.
Tabela mocy wybranych urządzeń domowych
Urządzenie
Moc
Czas pracy w ciągu doby
Czajnik elektryczny
Żarówka
Lodówka
Odkurzacz
Dane:
Szukane:
Wzory:
Obliczenia: Najpierw obliczamy energię zużytą przez każde urządzenie.
Sumujemy uzyskane wyniki.
Obliczamy koszt.
Odpowiedź: Koszt energii elektrycznej zużytej w ciągu doby wynosi około .
Podsumowanie
Pracę prądu elektrycznego oblicza się ze wzorów: lub gdzie: – moc; – czas; – napięcie; – natężenie.
Jednostką energii elektrycznej jest dżul , ale częściej używa się kilowatogodziny .
Jedna kilowatogodzina jest równa energii elektrycznej zużytej w ciągu godziny przez odbiornik o mocy . Jest równa megadżula:
Polecenie 1
R1cPg7iLuVrCD
R1U5x4nHw7m8c
Do kwoty na rachunku elektorownia dolicza nam jeszczę parę opłat związanych z przesyłem prądu.
Ilość zużytej energii: Cena : Kwota do zapłaty: Obliczony koszt: Wyjaśnienie: Kwota różni się o dodatkowe opłaty za przesył na prąd, które w tym wypadku wynoszą .
Polecenie 2
Zastanów się, które urządzenie codziennego użytku jest najdłużej włączone (z wyjątkiem lodówki). Oszacuj, ile godzin (minut) dziennie ono pracuje. Odczytaj jego moc i oblicz miesięczny koszt energii elektrycznej zużytej przez to urządzenie. Przyjmij, że cena jest równa tej odczytanej z rachunku.
RSpFlLcBwlHJ8
Przykładowym, najdłużej włączonym urządzeniem w domu, może być komputer (u Ciebie może być to na przykład telewizor, radio czy inne urządzenie). Na przykład komputer dziennie włączony jest łącznie przez , co miesięcznie daje , przy pobieranej mocy . Miesięcznie przy cenie za koszt energi elektrycznej z tego urządzenia wynosi .
Zadania podsumowujące lekcję
RTxQMBJ1F7uGV1
Ćwiczenie 7
Przyporządkuj do wielkości fizycznych symbole ich jednostek. Przeciągnij jednostki do odpowiedniej grupy. Jednostki energii: Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6. Jednostki mocy: Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6.
Przyporządkuj do wielkości fizycznych symbole ich jednostek. Przeciągnij jednostki do odpowiedniej grupy. Jednostki energii: Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6. Jednostki mocy: Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6.
Przyporządkuj do wielkości fizycznych symbole ich jednostek.