ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΙΣΧΥΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΙΣΧΥΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΙΣΧΥΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Το ηλεκτρικό ρεύμα όταν διαρρέει οποιαδήποτε συσκευή ή μηχανή μεταφέρει σ’ αυτή ενέργεια η οποία μετατρέπεται σε ενέργεια κάποιας άλλης μορφής.

Το ηλεκτρικό ρεύμα όταν διαρρέει οποιαδήποτε συσκευή ή μηχανή μεταφέρει σ’ αυτή ενέργεια η οποία μετατρέπεται σε ενέργεια κάποιας άλλης μορφής

 Όταν ο κινητήρας περιστρέφεται και ανυψώνει ένα βαρίδι,μετατρέπει σε μηχανική ένα μέρος της ενέργειας που μεταφέρεται σ’ αυτόν από το ηλεκτρικό ρεύμα.Το υπόλοιπο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε θερμική λόγω του φαινομένου Τζάουλ και της τριβής.

ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΟΥ ΜΕΤΑΤΡΕΠΕΙ ΜΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΗ

 Είδαμε ότι η ενέργεια που προσφέρεται από το ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν ηλεκτρικό καταναλωτή δίνεται από τη σχέση Εηλ=q·V.Αν λάβουμε υπόψη τον ορισμό της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος,προκύπτει:

                                                                               Eηλεκτρική=V·I·t

όπου:
Εηλεκτρική η ενέργεια που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα σε μια συσκευή.
V η διαφορά δυναμικού που εφαρμόζεται στα άκρα (πόλους) της συσκευής.
I η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τη συσκευή.
t ο χρόνος λειτουργίας της συσκευής.

   Ηλεκτρική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα,που αναφέρεται στην κινητική ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων (ηλεκτρικό ρεύμα),λόγω της ύπαρξης διαφοράς δυναμικού στα άκρα ενός αγωγού.

Ηλεκτρική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα, που αναφέρεται στην κινητική ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων (ηλεκτρικό ρεύμα),λόγω της ύπαρξης διαφοράς δυναμικού στα άκρα ενός αγωγού

 Όταν γίνεται χρήση του ηλεκτρισμού η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε άλλη μορφή ενέργειας π.χ. σε κινητική ενέργεια όταν λειτουργεί ένας κινητήρας ή σε φως όταν ανάβει ένας λαμπτήρας.

 Πρέπει να σημειώσουμε ότι η σχέση  ισχύει για κάθε είδος ηλεκτρικής συσκευής που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε ενέργεια κάποιας άλλης μορφής.Έτσι μπορούμε να την εφαρμόσουμε σε κινητήρα,αντιστάτη,μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία,λαμπτήρα κ.λπ.

Όταν γίνεται χρήση του ηλεκτρισμού η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε άλλη μορφή ενέργειας π.χ. σε φως όταν ανάβει ένας λαμπτήρας

 Η μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας,όπως και κάθε μορφής ενέργειας,στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.) είναι το ένα Τζάουλ (1 J).

 Αν στη σχέση Eηλεκτρική=V·I·t αντικαταστήσουμε V=1 V,I=1 A και t=1 s μπορούμε να υπολογίσουμε την ηλεκτρική ενέργεια που «καταναλώνει» μετασχηματίζει σε ένα δευτερόλεπτο μια συσκευή από την οποία διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα έντασης 1 Α και μεταξύ των άκρων της εφαρμόζεται τάση 1 V:

Εηλ=(1 V)·(1 A)·(1 s)=1 J

 Ώστε ηλεκτρικό ρεύμα έντασης 1 Α μεταφέρει σε μια ηλεκτρική συσκευή ενέργεια ίση με 1 J όταν τη διαρρέει επί 1 s και η τάση που εφαρμόζεται στα άκρα της είναι 1 V.

Η ΙΣΧΥΣ ΠΟΥ «ΚΑΤΑΝΑΛΩΝΕΙ» ΜΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΗ

  Στην καθημερινότητα στις πρακτικές εφαρμογές δεν μας ενδιαφέρει μόνον πόση ενέργεια μετατρέπει μια συσκευή ή μηχανή,αλλά και ο χρόνος μέσα στον οποίο συμβαίνει αυτό,δηλαδή μας ενδιαφέρει η ισχύς της συσκευής.

Στις πρακτικές εφαρμογές δεν μας ενδιαφέρει μόνον πόση ενέργεια μετατρέπει μια συσκευή ή μηχανή,αλλά και ο χρόνος μέσα στον οποίο συμβαίνει αυτό

 Ισχύς P ονομάζεται η ποσότητα της ενέργειας Ε που μετατρέπει  ή μεταφέρει μια μηχανή  προς το αντίστοιχο (απαιτούμενο) χρονικό διάστημα t. 
  Άρα έχουμε:

                                                                                         P=E/t

 Επομένως,σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό η ηλεκτρική ισχύς που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα σε μια ηλεκτρική συσκευή είναι:

Pηλ=Εηλ/t

Αν αντικαταστήσουμε την ηλεκτρική ενέργεια από τη σχέση Eηλεκτρική=V·I·t έχουμε:

Pηλ=V·I·t/t

δηλαδή:

                                                                                        Pηλ=V·Ι 

 Ώστε η ηλεκτρική ισχύς που «καταναλώνει»/μετασχηματίζει μια οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή είναι ίση με το γινόμενο της διαφοράς δυναμικού που εφαρμόζεται στους πόλους της επί την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που τη διαρρέει.

Ισχύς (P) ονομάζεται η ποσότητα της ενέργειας (Ε) που μετατρέπει  ή μεταφέρει μια μηχανή  προς το αντίστοιχο (απαιτούμενο) χρονικό διάστημα (t)

 Έτσι,για παράδειγμα,αν στα άκρα μιας ηλεκτρικής συσκευής εφαρμόσουμε διαφορά δυναμικού V=1 Volt και μετρήσουμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος Ι=1 Α,τότε έχουμε ότι η ηλεκτρική ισχύς που μετατρέπει είναι:

Pηλ=(1 V)·(1 Α)=1 W

 Με άλλα λόγια ένα ηλεκτρικό ρεύμα έντασης 1 Α που διαρρέει μια συσκευή στα άκρα της οποίας εφαρμόζεται διαφορά δυναμικού 1 V μεταφέρει σ’ αυτήν ηλεκτρική ισχύ 1 W.

Ένα ηλεκτρικό ρεύμα έντασης 1 Α που διαρρέει μια συσκευή στα άκρα της οποίας εφαρμόζεται διαφορά δυναμικού 1 V μεταφέρει σ’ αυτήν ηλεκτρική ισχύ 1 W

 Αν η συσκευή αυτή είναι ένας κινητήρας που μετατρέπει σχεδόν ολόκληρη την ηλεκτρική ισχύ σε μηχανική μπορεί να ανυψώσει ένα μήλο 100 g σε ύψος 1 m σε χρόνο ενός δευτερόλεπτου.

ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

 Η ενέργεια παρέχεται από εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας όπως η ΔΕΗ.Η ενέργεια όμως στοιχίζει.Κάπου στο εξωτερικό μέρος του σπιτιού μας υπάρχει ένας ηλεκτρικός μετρητής.Ο ηλεκτρικός μετρητής μετράει τη συνολική ηλεκτρική ενέργεια που προσφέρεται από τη ΔΕΗ στις ηλεκτρικές συσκευές του σπιτιού μας.

Η παροχή της ηλεκτρικής ενέργειας 

 Ο λογαριασμός της ΔΕΗ αντιστοιχεί στο κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιήθηκε για τη λειτουργία των συσκευών και όχι στην ισχύ τους.

 Γνωρίζουμε ότι η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνει μια συσκευή ισούται με το γινόμενο της ισχύος της συσκευής επί το χρόνο λειτουργίας της,δηλαδή:

                                                                                      Eηλ=Ρηλ·t

  

 Αν η ισχύς μετράται σε W και ο χρόνος σε s,τότε η ενέργεια υπολογίζεται σε J.Όμως το Τζάουλ είναι μια μικρή ποσότητα ενέργειας.Γι’ αυτό το λόγο οι εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας μετρούν την ενέργεια που παρέχουν σε μια άλλη μονάδα που λέγεται κιλοβατώρα και συμβολίζεται 1 kW · h. 

Ο ηλεκτρικός μετρητής μετράει τη συνολική ηλεκτρική ενέργεια που προσφέρεται από τη ΔΕΗ στις ηλεκτρικές συσκευές του σπιτιού μας.Ο λογαριασμός της ΔΕΗ αντιστοιχεί στο κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιήθηκε για τη λειτουργία των συσκευών και όχι στην ισχύ τους

 Μια κιλοβατώρα (1 kWh) ονομάζεται η ενέργεια που καταναλώνεται από μια συσκευή ισχύος 1 kW (1000 W) όταν λειτουργεί για μια ώρα.Ένας λαμπτήρας ισχύος 100 W όταν λειτουργεί για 10 ώρες καταναλώνει ενέργεια 1 kWh.Παραδείγματα ισχύος κάποιων ηλεκτρικών συσκευών παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα.

Μια κιλοβατώρα (1 kWh) ονομάζεται η ενέργεια που καταναλώνεται από μια συσκευή ισχύος 1 kW (1000 W) όταν λειτουργεί για μια ώρα

 Πολλές φορές δημιουργείται σύγχυση σχετικά με τους όρους κιλοβάτ (kW) και κιλοβατώρα(kWh).To κιλοβάτ (kW) είναι μονάδα μέτρησης ηλεκτρικής ισχύος και η κιλοβατώρα (kWh) είναι μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής ενέργειας.

 Η ισχύς περιγράφει το μέγεθος της στιγμιαίας δυνατότητας ενός συστήματος να παράγει (ή να καταναλώνει) μια μορφή ενέργειας όπως ηλεκτρική

 Ένας ορισμός που συσχετίζει την ισχύ με την ενέργεια είναι ότι: 
 Η ισχύς περιγράφει το μέγεθος της στιγμιαίας δυνατότητας ενός συστήματος να παράγει (ή να καταναλώνει) μια μορφή ενέργειας όπως ηλεκτρική.

Μία κιλοβατώρα θεωρητικά αντιστοιχεί στην ενέργεια που καταναλώθηκε από μια συσκευή ισχύος 1 kilowatt (κιλοβάτ) που λειτούργησε για την διάρκεια της μιας ώρας (1 hour)

 Μία κιλοβατώρα θεωρητικά αντιστοιχεί στην ενέργεια που καταναλώθηκε από μια συσκευή ισχύος 1 kilowatt (κιλοβάτ) που λειτούργησε για την διάρκεια της μιας ώρας (1 hour).

                                      1 kWh=1 kWx1 h=1 kilowattxhour=1 κιλοβατώρα