Ηλεκτρική ισχύς: Ορισμός, τύπος, μονάδες & παραδείγματα

Όποιος έχει ενεργοποιήσει τις ειδήσεις είναι εξοικειωμένος με ιστορίες σχετικά με τους σταθμούς ηλεκτρικής ενέργειας που επηρεάζουν το κόστος και την αποδοτικότητά τους σε σχέση με το πόσο βασίζονται σε ανανεώσιμες πηγές έναντι μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Τι σημαίνουν όμως αυτοί οι όροι; Για τι μιλάνε οι άνθρωποι όταν συζητούν την ηλεκτρική ενέργεια;

Στη φυσική,εξουσίαορίζεται ως εργασία που πραγματοποιείται ανά μονάδα χρόνου, ή P = W / t, όπουΠείναι ισχύ σε Watt (W) ή joules ανά δευτερόλεπτο (J / s), λειτουργείΔείναι σε Newton-meter (Nm) ή Joules (J), και ώρατείναι σε δευτερόλεπτα. Στον τομέα της ενέργειας, η ισχύς μετριέται συχνά σε κιλοβάτ, ή ακόμη και μεγαβάτ.

Οι πηγές ισχύος στον πραγματικό κόσμο αφθονούν. Οι μύες δημιουργούν βάρη ανύψωσης αμαξώματος, οι κινητήρες καύσης ωθούν ένα αυτοκίνητο και γεννήτριες ανεμογεννητριών. Η φράσηηλεκτρική ενέργειααναφέρεται συγκεκριμένα σε ισχύ που παράγεται από ηλεκτρισμό ή τη ροή ηλεκτρονίων.

Ένας σταθμός ηλεκτρικής ενέργειας, λοιπόν, είναι ένα μέρος όπου η ενέργεια από κάποια πηγή - καύση άνθρακα, ηλιακή ενέργεια ή κάτι άλλο - μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να παραδοθεί στους καταναλωτές μέσω ηλεκτρικής ενέργειας γραμμές. Όσο πιο αποτελεσματική είναι αυτή η διαδικασία, τόσο περισσότερη ενέργεια καταναλώνουν οι καταναλωτές από την ίδια ποσότητα ενέργειας, και συχνά με το χαμηλότερο κόστος.

Σχεδόν οποιαδήποτε πηγή ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μορφές ενέργειας μπορούν να αλλάξουν από την αρχική τους κατάσταση σε ενέργεια ηλεκτρικού δυναμικού. Σε αυτήν την εποχή της ευαισθητοποίησης για την αλλαγή του κλίματος, η πιο εμφανής διάκριση μεταξύ των τύπων είναι εάν η πηγή είναιανανεώσιμος(αυτοαναπλήρωση) ήμη ανανεώσιμο(μια πεπερασμένη πηγή που τελικά θα εξαντληθεί).

Παραδείγματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας περιλαμβάνουν:

• Ηλιακός
  
• Υδροηλεκτρικός
  
• Γεωθερμική
• Ανεμος
  

Παραδείγματα μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ορυκτά καύσιμα) περιλαμβάνουν:

• Κάρβουνο
• Λάδι
• Φυσικό αέριο

Εκτός από τη μακροχρόνια διάρκεια, η παραγωγή ενέργειας μέσω ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έχει επίσης συνήθως πολλά μικρότερες αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη διάτρηση ή την εξόρυξη μη ανανεώσιμων ορυκτών καυσίμων και στη συνέχεια την καύση τους.

Η εργασία έγινε για τη μετακίνηση ενός ηλεκτρικού φορτίουε, μετρούμενη σε coulombs (C), σε ένα πιθανό κενόΒ, μετρούμενη σε βολτ (v) είναι ίση με την ηλεκτρική ενέργειαqVστο Joules (J).

Αυτό σημαίνει ότι ο ορισμός της ισχύος μπορεί να ξαναγραφεί για ηλεκτρική ενέργεια συγκεκριμένα ως:

Στη συνέχεια, αντλώντας από τον ορισμό του ηλεκτρικού ρεύματος ως ροή ηλεκτρονίων (φορτία) με την πάροδο του χρόνου, το τμήμα "q / t" αυτής της εξίσωσης μπορεί να ξαναγραφεί χρησιμοποιώντας τη μεταβλητή για ρεύμαΕγώ, μετρούμενη σε αμπέρ (Α). Ετσι:

Στα Αγγλικά, αυτό δείχνει ότι η ηλεκτρική ισχύς μπορεί επίσης να οριστεί ως κάτι που τρέχει επί της τάσης του.

Οι μαθητές που είναι εξοικειωμένοι με τα κυκλώματα της φυσικής θα παρατηρήσουν επίσης ότι η εφαρμογή του νόμου του Ohm,V = IR, η εξίσωση ισχύος έχει ως αποτέλεσμα δύο ακόμη τρόπους υπολογισμού της ηλεκτρικής ισχύος ενός αντικειμένου βάσει των ιδιοτήτων του κυκλώματος στο οποίο λειτουργεί:

ΑντίστασηΡμετριέται σε ohms (Ω).

​Πόση ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιεί ένας λαμπτήρας 60 watt για 30 λεπτά;​

Οι πληροφορίες που δίνονται εδώ είναι οι τιμές ισχύοςΠκαι ώρατ. Ωστόσο, ο χρόνος δεν είναι στη σωστή μονάδα SI δευτερολέπτων. Με 60 δευτερόλεπτα ανά λεπτό για 30 λεπτά, η λάμπα ήταν αναμμένη1.800 δευτερόλεπτα​.

Το επόμενο βήμα είναι να συνειδητοποιήσουμε αυτό το έργοΔμπορεί να μετρηθεί σε Newton-meterή Joules, μια μονάδα ενέργειας. Έτσι, ο γενικός ορισμός της εξουσίας ως εργασία με την πάροδο του χρόνου, ήP = Π / Τνα λύσειΔ, θα δώσει το επιθυμητό διάλυμα.

​Ποια είναι η έξοδος ισχύος ενός κενού που αντλεί 12 αμπέρ ρεύματος από μια έξοδο 120 volt;​

Από το τρέχονΕγώκαι τάσηΒδίνονται, ενώ η δύναμηΠείναι άγνωστη, η εξίσωση που θα σχετίζεται με όλες τις μεταβλητές είναιΡ = IV.​