Единицы работы электрического тока, применяемые на практике

Вы уже знаете, что работа электрического тока измеряется в джоулях. Но на практике часто используются другие величины, о которых вы и узнаете на данном уроке.

Почему неудобно выражать работу тока в джоулях на практике?

Начнем с того, что в паспортах электроприборов обычно указывают мощность тока в них. Как можно выразить работу тока через мощность и время?

Зная мощность потребителя электроэнергии, можно рассчитать и работу тока, совершенную за определенное время: $A = Pt$.

Рассмотрим единицы измерения величин в этой формуле. Мощность у нас измеряется в ваттах, время — в секундах, а работа — в джоулях.

$1 \space Вт = 1 \frac{Дж}{с}$,
$1 \space Дж = 1 \space Вт \cdot с$.

Обратите внимание на то, что время выражается в секундах. Но обычно в потребителе электроэнергии ток совершает работу более продолжительное время.

Некоторые приборы мы используем часами, а некоторые — круглосуточно. Например, тот же холодильник. Расчет же электроэнергии по счетчику производится раз в месяц.

Логично, что очень неудобно переводить такие большие промежутки времени в секунды каждый раз при расчете работы электрического тока. Поэтому и используются другие единицы измерения.

{"questions":[{"content":"Основная причина использования внесистемных единиц измерения работы электрического тока на практике — это[[choice-40]]","widgets":{"choice-40":{"type":"choice","options":["продолжительное время работы электроприборов","непродолжительное время работы электроприборов","Небольшая мощность работающих электроприборов","Высокое напряжение в цепи"],"explanations":["$1 \\space Дж = 1 \\space Вт \\cdot с$. Большинство приборов используются часами, а некоторые работают круглосуточно. Поэтому неудобно выражать время их работы в секундах.","","",""],"answer":[0]}}}]}

Внесистемные единицы измерения работы электрического тока

По вышеуказанным причинам при расчете работы электрического тока время намного удобнее выражать в часах. Сама же работа часто выражается в следующих единицах: $ватт \cdot час$ ($Вт \cdot ч$), $гектоватт \cdot час$ ($гВт \cdot ч$), $киловатт \cdot час$ ($кВт \cdot ч$).

$1 \space Вт \cdot ч = 3600 \space Дж$,
$1 \space гВт \cdot ч = 100 \space Вт \cdot ч = 360 \space 000 \space Дж$,
$1 \space кВт \cdot ч = 1000 \space Вт \cdot ч = 3 \space 600 \space 000 \space Дж$.

{"questions":[{"content":"$10 \\space 800 \\space Дж =$[[choice-45]]","widgets":{"choice-45":{"type":"choice","options":["$3 \\space Вт \\cdot ч$","$30 \\space Вт \\cdot ч$","$38.88 \\space МВт \\cdot ч$","$10.8 \\space кВт \\cdot ч$"],"answer":[0]}},"step":1,"hints":["$1 \\space Вт \\cdot ч = 3600 \\space Дж$.","$A = \\frac{10 \\space 800 \\space Дж}{3600 \\space Дж} \\cdot 1 \\space Вт \\cdot ч = 3 \\space Вт \\cdot ч$."]}]}

Снятие показаний счетчика и расчет потребляемой энергии

Каждый месяц люди платят за «электричество». То есть за использованную электроэнергию в течение месяца, которая определяется совершенной работой электрического тока.

Сумма платежа рассчитывается исходя из показаний счетчика и действующего тарифа на электроэнергию.

В начале нового месяца фиксируются показания счетчика (рисунок 1, а). В конце месяца эти показания фиксируются еще раз (рисунок 1, б). Обратите внимание, что обычно последнее число, показанное на счетчике, — это десятые доли $кВт \cdot ч$. Эта последняя цифра может быть выделена цветной рамкой, или перед ней будет стоять точка.

Разница между этими показаниями — это и есть израсходованная за месяц электроэнергия. Она же эквивалентна работе электрического тока, совершенной во всех электроприборах за месяц. Рассчитаем ее:
$A = 11706.6 \space кВт \cdot ч \space — \space 10982.6 \space кВт \cdot ч = 724 \space кВт \cdot ч$.

Действующий тариф (стоимость $1 \space кВт \cdot ч$) указывается в квитанциях на оплату. Он может различаться в зависимости от страны или ее региона.

Возьмем тариф, равный $3 \frac{р.}{кВт \cdot ч}$ (3 рубля за $1 \space кВт \cdot ч$).

Чтобы рассчитать стоимость потребленной энергии, нужно тариф умножить на количество (численное значение) этой энергии:
$Стоимость = Тариф \cdot A$.

В нашем случае получается:
$Стоимость = 3 \frac{р.}{кВт \cdot ч} \cdot 724 \space кВт \cdot ч = 2172 \space р.$

{"questions":[{"content":"Тариф на электроэнергию обычно выражается в рублях за[[choice-54]]","widgets":{"choice-54":{"type":"choice","options":["$1 \\space кВт \\cdot ч$","$1 \\space Вт \\cdot ч$","$1 \\space гВт \\cdot ч$"],"answer":[0]}}}]}

Пример задачи

Электрическая лампа рассчитана на ток мощностью $100 \space Вт$. Ежедневно лампа горит в течение $6 \space ч$. Найдите работу тока за один месяц (30 дней) и стоимость израсходованной энергии, считая, что тариф составляет 300 копеек за $1 \space кВт \cdot ч$.

Дано:
$P = 100 \space Вт$
$t = 6 \space ч \cdot 30 = 180 \space ч$
$Тариф = 300 \frac{к.}{кВт \cdot ч}$

$A — ?$
$Стоимость — ?$

Решение:

Работу электрического тока рассчитаем по формуле: $A = Pt$.
$A = 100 \space Вт \cdot 180 \space ч = 18 \space 000 Вт \cdot ч = 18 \space кВт \cdot ч$.

Рассчитаем стоимость. Для этого умножим тариф на работу, совершаемую электрическим током:
$Стоимость = 300 \frac{к.}{кВт \cdot ч} \cdot 18 \space кВт \cdot ч = 540 \space к. = 54 \space р.$

Ответ: $A = 18 \space кВт \cdot ч$, $стоимость = 54 \space рубля$.

Упражнения

Дано:
$P = 0.6 \space кВт$
$t = 1.5 \space ч$

$A — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

Дано:
$P_1 = P_2 = 60 \space Вт$
$P_3 = P_4 = 40 \space Вт$
$t = 3 \space ч \cdot 30 = 90 \space ч$
$Тариф = 3.3 \frac{р.}{кВт \cdot ч}$

$Стоимость — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

Дано:
$U = 220 \space В$
$P_1 = P_2 = P_3 = 40 \space Вт$
$t_1 = t_2 = t_3 = 4 \space ч \cdot 30 = 120 \space ч$
$P_4 = 800 \space Вт$
$t_4 = 1 \space ч \cdot 30 = 30 \space ч$
$P_5 = 1000 \space Вт$
$t_5 = 0.5 \space ч \cdot 30 = 15 \space ч$
$P_6 = 600 \space Вт$
$t_6 = 0.5 \space ч \cdot 4 = 2 \space ч$
$Тариф = 3.3 \frac{р.}{кВт \cdot ч}$

$Стоимость — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть