По физике задали подсчитать расходы за один (любой) электроприбор в месяц. Как это сделать?
давай про комп например.. . небольшой мощности.. . округленно.. .
комп берет 100вт /в час.. .
если он работает десять часов в день . он тогда возмет
100*10= 1000 вт = 1квт. .
// те за десять часов в день комп израсходует один киловат //
за месяц тогда получим
1квт * 30 дней = 30 квт/ в месяц. .
петерь надо знать сколько рублей у вас стоит 1квт .. у мамы. . спороси. .
множим 30квт на цену одного квт.. .
30квт * 2.50руб = 75 рублей.. .
Итого .. если компьтер работает по 10 часов в день. .
надо заплатить за месяц 75 рублей за него.. .
Таким образом можно ПРИМЕРНО подсчитать расходы
по любому электроприбору. .
например. одна лампочка на 100 ватт.. . и за пять часов в день .
вытянет из вашего кармана 37р50 копеек. . в месяц.. .
Оставь в покое счётчик. Он показывает среднее по всем электроприборам.
Для определения среднего расхода по одному электроприбору сделай следующее:
Прикинь, сколько в среднем часов в день пользуются этим электроприбором. Умножь на 30, получишь среднюю наработку в месяц. Умножь на мощность прибора (в киловаттах, например, для чайника это 2,2 кВт, для энергосберегающей лампы 0,02 кВт) . Получишь среднее потребление электроэнергии этим прибором. Умножь на стоимость киловатт-часа. Получишь средние расходы на данный электроприбор в месяц.
1. Электроэнергия
1 кВт ⋅ ч = 1000 Вт ⋅ 3600 с = 3 600000 Вт ⋅ с = 3 600 000 Дж = 3,6 МДж .
Потребление электроэнергии в киловатт-часах учитывают счётчики
Сколько стоит \(4\)-часовой просмотр телевизора, если его мощность равна \(200\) Вт?
Переводим данные единицы не в единицы СИ (ватты и секунды), а в единицы, в которых учитывается количество потреблённой электроэнергии (киловатты и часы).
P = 200 Вт = 0, 2 кВт t = 4 ч Тариф = 4,5 руб / кВт ⋅ ч Стоимость − ? Стоимость = E ⋅ Тариф E = P ⋅ t Стоимость = P ⋅ t ⋅ Тариф Стоимость = 0, 2 ⋅ 4 ⋅ 4,5 = 3, 6 ( руб .)
Чтобы определить количество потреблённой за месяц электроэнергии или совершённую током работу, необходимо:
1. Определить показания счётчика в начале и в конце месяца.
2. Разница показаний — количество потреблённой электроэнергии в течение месяца в киловатт-часах.
3. Полученное количество электроэнергии умножить на тариф.
Задача на расчет стоимости электроэнергии. Электроприборы в быту Техника «Электробезопасности».
Скажите, какую роль играет в нашей жизни электрический ток?
Каково назначение электроприборов?
Что является необходимым условием для работы электрических приборов?
Назовите электроприборы, используемые в быту. Постарайтесь определить их виды и назначение. (показ картинок, презентация)
(Учитывая и дополняя ответы учащихся на предыдущем этапе занятия, учитель систематизирует информацию).
В зависимости от назначения электроприборы условно разделяют на следующие группы:
Для приготовления пищи (плиты, миксеры, овощерезки, соковыжималки, кофеварки, тостеры, блендеры и т.д.);
Нагрева жидкости (чайники, самовары, кипятильники, водонагреватели);
Дополнительного обогрева и вентиляции помещений (радиаторы, камины, конвекторы, вентиляторы, кондиционеры);
Личной гигиены (утюги, фены, грелки);
Проведения досуга (музыкальные центры, магнитофоны, телевизоры);
Бытовая техника (стиральные машины, холодильники, пылесосы);
Средства связи (телефоны, радиотелефоны);
Электроинструменты (паяльники, выжигатели, глянцеватели, дрели и т.д.).
Каждый электроприбор имеет технический паспорт, в котором указывается напряжение, мощность, номер стандарта, год выпуска, название изготовителя, который находится на корпусе прибора в виде таблички, а так же инструкцию по применению, где указаны правила эксплуатации, особенности ухода за прибором, возможные неисправности и причины их устранения, гарантийные обязательства.
Расчет стоимости потребленной электроэнергии.
Пример 1. Имеется электрическая лампа, рассчитанная на ток мощностью 100 Вт. Ежедневно лампа горит в течение 6 часов. Найти работу тока за один месяц (30 дней) и стоимость израсходованной энергии при тарифе 1,19 рубля за 1 кВт*ч.
Тариф = 1,19 руб/кВт/ч
Решение
А = 100 Вт*180 ч = 18 000 Вт*ч = 18 кВт*ч.
Стоимость = 1,19 руб/(кВт*ч)*18 кВт*ч = 21,42 руб.
Ответ: А = 18 кВт*ч, стоимость = 21,42 руб.
Ребята, знаете ли вы, сколько ваша семья тратит на оплату электроэнергии в месяц?
— Кто из вас умеет подсчитывать стоимость потребленной энергии? (создание проблемной ситуации)
Используя показания электросчетчика, можно подсчитать расход электроэнергии за определенный период времени (например, за месяц).
Электроэнергия
Электрическая энергия играет в нашей жизни исключительную роль. Если в доме нет света, мы оказываемся практически беспомощны. Функционирование предприятий, средств транспорта, коммуникаций и прочих достижений цивилизации основано на использовании электроэнергии.
Электроэнергия обладает замечательными свойствами, которые и обеспечивают возможность её повсеместного применения.
• Простота производства. В мире функционирует огромное множество разнообразных генераторов электроэнергии.
• Передача на большие расстояния. Электроэнергия транспортируется по высоковольтным линиям электропередачи без существенных потерь.
• Преобразование в другие виды энергии. Электроэнергия легко преобразуется в механическую энергию (электродвигатели), внутреннюю энергию (нагревательные приборы), энергию света (осветительные приборы) и т. д.
• Распределение между потребителями. Специальные устройства позволяют распределять электроэнергию между потребителями с самыми разными «запросами» — промышленными предприятиями, городскими электросетями, жилыми домами и т. д.
Рассмотрим подробнее вопросы производства, передачи и потребления электрической энергии.
Производство электроэнергии
Среди генераторов электроэнергии наиболее распространены электромеханические генераторы переменного тока. Они преобразуют механическую энергию вращения ротора в энергию индукционного переменного тока, возникающего благодаря явлению электромагнитной индукции.
На рис. 1 проиллюстрирована основная идея генератора переменного тока: проводящая рамка (называемая якорем) вращается в магнитном поле.
Рис.1. Схема генератора переменного тока
Магнитный поток сквозь рамку меняется со временем и порождает ЭДС индукции, которая приводит к возникновению индукционного тока в рамке. С помощью специальных приспособлений (колец и щёток) переменный ток передаётся из рамки во внешнюю цепь.
Если рамка вращается в однородном магнитном поле с постоянной угловой скоростью , то возникающий переменный ток будет синусоидальным. Покажем это.
Выберем направление вектора нормали к плоскости рамки. Вектор , таким образом, вращается вместе с рамкой. Направление обхода рамки считается положительным, если с конца вектора этот обход видится против часовой стрелки.
Напомним, что ток считается положительным, если он течёт в положительном направлении (и отрицательным в противном случае). ЭДС индукции считается положительной, если она создаёт ток в положительном направлении (и отрицательной в противном случае).
Предположим, что в начальный момент времени векторы и сонаправлены. За время рамка повернётся на угол . Магнитный поток через рамку в момент времени равен:
где — площадь рамки. Дифференцируя по времени, находим ЭДС индукции:
Если сопротивление рамки равно , то в ней возникает ток:
Как видим, ток действительно меняется по гармоническому закону, то есть является синусоидальным.
В реальных генераторах переменного тока рамка содержит не один виток, как в нашей схеме, а большое число витков. Это позволяет увеличить в раз ЭДС индукции в рамке. Почему?
Объяснить это несложно. В самом деле, магнитный поток через каждый виток площади по-прежнему определяется выражением (1) , так что ЭДС индукции в одном витке согласно формуле (2) равна: . Все эти ЭДС индукции, возникающие в каждом витке, складываются друг с другом, и суммарная ЭДС в рамке окажется равной:
Сила тока в рамке:
где есть по-прежнему сопротивление рамки.
Кроме того, рамку снабжают железным (или стальным) сердечником. Железо многократно усиливает магнитное поле внутри себя, и поэтому наличие сердечника позволяет увеличить магнитный поток сквозь рамку в сотни и даже тысячи раз. Как следует из формул (2) и (3) , ЭДС индукции и ток в рамке увеличатся во столько же раз.
Передача электроэнергии
Электроэнергия производится в основном на тепловых электростанциях (ТЭС), гидроэлектростанциях (ГЭС) и атомных электростанциях (АЭС).
Роторы генераторов ТЭС вращаются за счёт энергии сгорающего топлива (чаще всего этим топливом является уголь). Экономически целесообразным является строительство ТЭС вблизи крупных угольных месторождений.
Роторы генераторов ГЭС приводятся во вращение энергией падающей воды. Поэтому ГЭС строятся на реках.
В любом случае возникает проблема передачи выработанной электроэнергии потребителям, находящимся за много километров от электростанций.
Электроэнергия транспортируется по проводам. Потери энергии на нагревание проводов должны быть сведены к минимуму. Оказывается, для этого нужно высокое напряжение в линии электропередачи. Покажем это.
Рассмотрим двухпроводную линию электропередачи, связывающую источник переменного напряжения u с потребителем П (рис. 2 ).
Рис.2. Передача электроэнергии по двухпроводной линии
Длина линии равна , так что общая длина проводов составит . Если — удельное сопротивление материала провода, — площадь поперечного сечения провода, то сопротивление линии будет равно:
Потребителю должна быть передана мощность с заданным действующим значением . Обозначим через и действующие значения напряжения в линии и силы тока. Если — сдвиг фаз между током и напряжением, то, как мы знаем из предыдущего листка, .
Часть мощности теряется на нагревание проводов:
Подставляя сюда выражения (4) и (5) , получим:
Мы видим из формулы (6) , что потеря мощности обратно пропорциональна квадрату напряжения в линии. Следовательно, для уменьшения потерь надо повышать напряжение при передаче. Вот почему линии электропередач являются высоковольтными. Например, Волжская ГЭС передаёт в Москву электроэнергию при напряжении киловольт.
Трансформатор
Генераторы электростанций имеют ЭДС порядка кВ. Как мы только что видели, для передачи электроэнергии на большие расстояния нужно повышать напряжение до нескольких сотен киловольт.
С другой стороны, напряжение бытовой электросети составляет В. Поэтому при доставке энергии обычному потребителю требуется понижение напряжения до сотен вольт.
Замечательно, что повышение и понижение напряжения в случае синусоидального переменного тока не представляет никаких сложностей. Для этого используются специальные устройства — трансформаторы.
Простейшая схема трансформатора приведена на рис. 3 . На замкнутом стальном сердечнике расположены две обмотки.
Первичная обмотка содержит витков; на неё подаётся входное напряжение . Это напряжение как раз и требуется преобразовать — повысить или понизить.
Вторичная обмотка содержит витков. К ней подсоединяется нагрузка, условно обозначенная резистором . Это — потребитель, для работы которого нужно преобразованное напряжение .
Режим холостого хода
Наиболее прост для рассмотрения холостой ход трансформатора, когда нагрузка отключена (ключ разомкнут).
Пусть напряжение на первичной обмотке меняется по закону косинуса с амплитудой :
Активное сопротивление первичной обмотки считаем очень малым по сравнению с её индуктивным сопротивлением. В таком случае, как мы знаем, сила тока в первичной обмотке отстаёт по фазе от напряжения на :
При этом трансформатор не потребляет энергию из сети, к которой он подключён.
Магнитный поток , пронизывающий витки первичной обмотки, пропорционален току и поэтому также меняется по закону синуса:
В каждом витке первичной обмотки возникает ЭДС индукции:
Следовательно, полная ЭДС индукции в первичной обмотке равна:
Стальной сердечник практически не выпускает магнитное поле наружу — линии магнитного поля почти целиком идут внутри сердечника. Магнитный поток в любом сечении сердечника одинаков; в частности, каждый виток вторичной обмотки пронизывает тот же самый магнитный поток . Поэтому в одном витке вторичной обмотки возникает та же ЭДС индукции , даваемая выражением (7) , а полная ЭДС индукции во вторичной обмотке равна:
Как видим, обе ЭДС индукции в первичной и вторичной обмотках меняются синфазно. Мгновенные значения ЭДС индукции относятся друг к другу как числа витков в обмотках:
Ввиду малости активного сопротивления первичной обмотки мы можем считать, что выполнено приближённое равенство:
(вспомните рассуждение из листка «Переменный ток. 1», раздел «Катушка в цепи переменного тока»). Так как цепь вторичной обмотки разомкнута и ток в ней отсутствует, имеем точное равенство:
Итак, . Следовательно, мгновенные значения напряжений в первичной и вторичной обмотках также меняются почти синфазно. С учётом равенства (10) получаем:
Величина называется коэффициентом трансформации. Отношение мгновенных значений напряжений в (12) можно заменить отношением действующих значений и :
Если , то трансформатор является понижающим. В этом случае вторичная обмотка содержит меньше витков, чем первичная; потребитель получает меньшее напряжение, чем то, что поступает на вход трансформатора. На рис. 3 изображён как раз понижающий трансформатор.
Если же , то трансформатор будет повышающим. Вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, и потребитель получает напряжение более высокое, чем на входе трансформатора.
Режим нагрузки
Теперь рассмотрим вкратце работу нагруженного трансформатора, когда ключ на рис. 3 замкнут. В этом случае трансформатор выполняет свою прямую задачу — передаёт энергию потребителю, подключённому ко вторичной обмотке.
Согласно закону сохранения энергии, передача энергии потребителю возможна только за счёт увеличения потребления энергии из внешней сети. Так оно в действительности и происходит. Давайте попробуем понять, какие физические процессы приводят к этому.
Главное заключается в том, что ввиду малого омического сопротивления первичной обмотки сохраняется приближённое равенство (11) , т. е.
Напряжение задаётся внешней сетью, поэтому амплитуда ЭДС индукции остаётся прежней — равной амплитуде внешнего напряжения.
Но, с другой стороны, из выражения (8) мы знаем, что амплитуда величины равна .
Стало быть, при подключении нагрузки остаётся неизменной амплитуда магнитного потока , пронизывающего витки первичной и вторичной обмоток.
При холостом ходе магнитный поток порождался магнитным полем тока первичной обмотки (во вторичной обмотке тока не было). Теперь в создании магнитного потока участвуют два магнитных поля: поле тока первичной обмотки (оно создаёт поток ) и поле тока вторичной обмотки (оно создаёт поток ). Таким образом,
В отличие от тока , который «навязывается» первичной обмотке внешней сетью, ток — индукционный, и его направление определяется правилом Ленца: магнитное поле стремится уменьшить изменение суммарного магнитного потока . Но амплитуда этого потока, как мы уже говорили, остаётся той же, что и при холостом ходе. Как же так?
Очень просто — чтобы обеспечить неизменность величины , приходится увеличиваться магнитному потоку . Возрастает амплитуда тока первичной обмотки! Вот почему увеличивается потребление энергии из сети по сравнению с режимом холостого хода.
Первичная обмотка потребляет из сети мощность
(как и выше, в данной формуле фигурируют действующие значения мощности, напряжения и силы тока).
Нагрузка получает от вторичной обмотки мощность
Эта мощность является полезной с точки зрения потребителя. Отношение полезной мощности, получаемой нагрузкой, к мощности, потребляемой из сети — это КПД трансформатора:
Разумеется, — часть мощности теряется в трансформаторе. Потери мощности состоят из двух частей.
1. Так называемые «потери в меди», обозначаемые . Это мощность, расходуемая на нагревание первичной и вторичной обмоток:
Сколь бы малыми не были активные сопротивления и этих обмоток, они не равны нулю, и при больших токах с ними приходится считаться.
2. Так называемые «потери в стали», обозначаемые . Сюда относятся:
• Мощность, расходуемая на перемагничивание сердечника, т. е. на изменение ориентации элементарных токов под действием внешнего магнитного поля.
• Мощность, расходуемая на нагревание сердечника индукционными вихревыми токами (которые называются ещё токами Фуко). Эти токи возникают в сердечнике под действием вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Для уменьшения токов Фуко сердечники собираются из листов специальной трансформаторной стали, но полностью ликвидировать эти токи, конечно же, не удаётся.
Оказывается, потери в стали не зависят от нагрузки — они определяются только амплитудой магнитного потока, которая, как мы знаем, при любой нагрузке остаётся неизменной.
Таким образом, имеем:
и для КПД трансформатора получаем следующее выражение:
Если полезная мощность мала (недогрузка трансформатора), то и КПД мал. Действительно, числитель в (13) маленький, а знаменатель — не меньше постоянной величины потерь в стали .
Если полезная мощность чрезмерно велика(перегрузка трансформатора), то КПД опятьтаки мал. Дело в том, что в этом случае велики токи и в обмотках трансформатора, и, следовательно, большой величины достигают потери в меди .
Для трансформатора существует оптимальная (так называемая номинальная) нагрузка, на которую он рассчитан. При номинальной нагрузке оказывается, что КПД трансформатора близок к единице, т. е. , или, с учётом выражений для мощностей:
Кроме того, сдвиги фаз приближённо равны нулю, так что
Следовательно, при нагрузках, близких к номинальной, имеем:
где — введённый выше коэффициент трансформации. Например, у понижающего трансформатора , и при номинальной нагрузке ток в его вторичной обмотке в раз больше тока первичной обмотки.
Спасибо за то, что пользуйтесь нашими статьями. Информация на странице «Электроэнергия» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам. Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в высшее учебное заведение или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий. Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.