Človek uporablja električno energijo šele dobrih sto let in je že postal življenjsko odvisen od nje. Pridobivamo jo v elektrarnah iz drugih oblik energije (mehanske, kemične, jedrske, sončne). Uporabna je predvsem zato, ker jo z električnimi napravami lahko pretvorimo v katerokoli drugo obliko energije in jo uporabimo za opravljanje dela. Po električnem omrežju jo lahko skoraj brez izgub prenašamo na velike razdalje in jo zlahka dovedemo na katerokoli mesto na Zemlji.



Električno delo


Žarnica, vezana v električni krog, sveti. Pri tem oddaja energijo deloma v obliki svetlobe in deloma v obliki toplote.
Energijo za delovanje žarnice zagotavlja vir napetosti, ki opravlja električno delo. V električnem krogu z 9-voltno baterijo žarnica sveti bolj kot v električnem krogu s 4,5-voltno baterijo. Ker žarnica sveti bolj, sklepamo, da vir napetosti opravlja več dela. Iz tega sledi, da je električno delo odvisno od napetosti vira.

Podoben svetlobni učinek kot z virom višje napetosti bi lahko dosegli tako, da bi na vir nižje napetosti vzporedno vezali več žarnic. V tem primeru pri enaki napetosti skozi vir teče večji električni tok. Sklepamo, da je električno delo odvisno tudi od električnega toka.
Čim dlje bo žarnica svetila, tem več svetlobe bo oddala. Iz tega sledi, da je opravljeno električno delo odvisno tudi od časa delovanja.



Ko sistemu dovedemo mehansko delo, se mu spremeni skupna energija. Prav tako ugotovitev velja za električno delo: če sistem prejme ali odda električno delo, se mu spremeni skupna energija.



Energijski obračun nam pove, kako se v neki napravi ali sistemu pretvarjata delo in toplota. Običajno ga prikažemo z diagramom. Pravokotnik v diagramu ponazarja napravo, puščice, ki na levi strani vstopajo in na desni strani izstopajo, pa prikazujejo količine iz energijskega zakona. Debelejša puščica nakazuje večjo količino.

Kot primer sta spodaj predstavljena energijska obračuna za kolesarski dinamo in kavni mlinček.



Mehansko delo, ki ga opravlja vrteče se kolo, ki s pomočjo trenja obrača glavo dinama, se v dinamu pretvarja v električno delo, ki napaja žarnico v luči kolesa. Del energije se pretvori v toploto, ki poviša temperaturo tako kolesu kot vrtljivi glavi dinama.



Kavni mlinček deluje ravno obratno kot dinamo na kolesu. Prejema namreč električno delo, ki ga pretvarja v mehansko delo vrtečega se rezila, ki melje kavna zrna. V tem procesu se prav tako pojavijo izgube v obliki toplote.
Kilovatna ura
Enota, ki se večkrat uporablja za računanje porabe električne energije v gospodinjstvu, je kWh (»kilovatna ura«). Ena kilovatna ura pomeni količino dela, ki ga porabnik z močjo 1 kW opravi v času 1 ure, torej 3600 s. Mednarodni sistem enot uvršča enoto med nedovoljene, vendar se še naprej uporablja pri računanju porabe električne energije v gospodinjstvu.
1 kWh = 3 600 000 J



Električna moč


Na električnih aparatih lahko najdemo podatek o električni moči. Ta podatek nam pove, s kakšno močjo aparat opravlja delo.




Električne naprave, kot je recimo sesalnik, so izdelane tako, da jih priključimo na omrežno napetost 230 V, porabljajo pa različno moč. Z meritvijo bi lahko pokazali, da skozi take aparate teče različen električni tok. Moč 1 W pomeni, da aparat opravi 1 J dela v 1 s.



Sesalnik: 2210 W. Nazivna moč sesalnika nam pove, kolikšno delo lahko sesalnik opravi v eni sekundi. Sesalnik torej pri normalnem delovanju vsako sekundo opravi 2210 J dela.


ZGLED


Vir napetosti 230 V poganja skozi ročni mešalnik tok 2 A. Z njim 2 minuti mešamo maso za palačinke.

Koliko električnega dela opravi vir napetosti?

S kolikšno električno močjo dela ročni mešalnik?

U = 230 V

I = 2 A

t = 2 min = 120 s

Električno delo

Ae = U ・ I ・ t

Ae = 230 V ・ 2 A ・ 120 s

Ae = 55200 J = 55,2 kJ

Vir napetosti opravi 55,2 kJ dela.

Električna moč

Pe = A*e / t

Pe = 55200 J / 120 s

Pe = 460 W

Električna moč ročnega mešalnika je 460 W.


Električne napeljave

Čeprav v gospodinjstvih uporabljamo električno napetost 230 V, po električnih daljnovodih, ki prenašajo električno energijo na daljše razdalje, teče električni tok pri veliko višji napetosti (110 kV, 220 kV in 400 kV).

Električno energijo pridobivamo v elektrarnah. Od tam jo do porabnikov vodimo po daljnovodih. Vodniki so narejeni iz bakra ali aluminija, ki sta dobra električna prevodnika. Ob elektrarni je transformator, ki pretvori napetost iz generatorja v napetost 400 kV. Pri tem se moč ne spremeni. To pomeni, da s povišanjem napetosti sorazmerno zmanjšamo tok po vodnikih in s tem zmanjšamo tudi izgube, ki bi nastale zaradi segrevanja vodnikov. Pred uporabo v gospodinjstvih je treba visoko napetost pretvoriti v nižjo, saj je zelo visoka napetost smrtno nevarna.



Varčna raba energije


Potrebe po energiji so v svetu vsako leto večje, ob tem pa veliko energije porabimo razsipno in malomarno. Z varčno rabo energije lahko po eni strani znižamo stroške, po drugi strani pa skrbimo za čistejše okolje, saj je pridobivanje energije pogosto povezano s sežiganjem (npr. v termoelektrarni) in posledično z onesnaževanjem zraka.

Varčujemo lahko tako, da ugašamo luči, zapiramo hladilnik in izklapljamo računalnik, ko ga ne uporabljamo, pa tudi tako, da ne kupujemo ustekleničene vode – kar nekaj energije se namreč porabi za izdelavo embalaže in stekleničenje, po uporabi pa za odvoz in predelavo odpadkov.

ZGLED

Izračunaj, koliko energije nekoristno porabimo, če gremo za en teden na počitnice, doma pa pustimo prižgano žarnico z močjo 20 W.

P = 20 W
t = 7 dni = 168 h = 604800 s
A = P・t = 20・604800 s = 12096000 J ≈ 12 MJ

Nekoristno porabimo dobrih 12 MJ energije.
Última modificación: sábado, 16 de mayo de 2020, 09:40