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Jedes Element des Stromnetzes ist ein materieller Gegenstand einer bestimmten Bauart. Aber seine Besonderheit liegt in seinem Doppelzustand. Es kann sowohl elektrisch belastet als auch stromlos sein. Wenn keine elektrische Verbindung besteht, ist die Integrität des Objekts nicht gefährdet. Doch beim Anschluss an eine Stromquelle, also beim Auftreten von Spannung (U) und elektrischem Strom, kann die falsche Auslegung eines elektrischen Netzelements für dieses fatal sein, wenn Spannung und elektrischer Strom zur Freisetzung von Wärme führen.

Leistungsunterschiede bei Gleich- und Wechselspannung

Der einfachste Weg besteht darin, die Leistung von Stromkreisen mit Gleichstrom zu berechnen. Für ihre Abschnitte gilt das Ohmsche Gesetz, an dem nur angelegtes U und Widerstand beteiligt sind. Um den Strom I zu berechnen, wird U durch den Widerstand R geteilt:

und die erforderliche Stromstärke wird Ampere genannt.

Und da die elektrische Leistung P in einem solchen Fall das Produkt aus U und der Stärke des elektrischen Stroms ist, lässt sie sich genauso einfach wie der elektrische Strom mit der Formel berechnen:

und die erforderliche Lastleistung wird Watt genannt.

Alle Komponenten dieser beiden Formeln sind charakteristisch für elektrischen Gleichstrom und werden als aktiv bezeichnet. Wir erinnern unsere Leser daran, dass das Ohmsche Gesetz, das uns die Berechnung der Stromstärke ermöglicht, in seiner Darstellung sehr vielfältig ist. Seine Formeln berücksichtigen die Merkmale physikalischer Prozesse, die der Natur der Elektrizität entsprechen. Und bei konstantem und variablem U gehen sie deutlich unterschiedlich vor. Ein Konstant-U-Transformator ist ein absolut nutzloses Gerät. Genauso wie Synchron- und Asynchronmotoren.

Das Funktionsprinzip liegt in einem sich ändernden Magnetfeld, das von induktiven Elementen elektrischer Schaltkreise erzeugt wird. Und ein solches Feld erscheint nur als Folge der Variablen U und der entsprechenden Wechselstrom. Elektrizität zeichnet sich aber auch durch die Ansammlung von Ladungen in den Elementen elektrischer Schaltkreise aus. Dieses Phänomen wird elektrische Kapazität genannt und ist die Grundlage für die Konstruktion von Kondensatoren. Parameter im Zusammenhang mit Induktivität und Kapazität werden als reaktiv bezeichnet.

Berechnung der Leistung in Wechselstromkreisen

Um den Strom anhand von Leistung und Spannung sowohl in einem herkömmlichen 220-V-Stromnetz als auch in jedem anderen Netz, in dem Wechselspannung U verwendet wird, zu bestimmen, müssen Sie daher mehrere Wirk- und Blindparameter berücksichtigen. Hierzu wird die Vektorrechnung verwendet. Dadurch sieht die Anzeige der berechneten Leistung und U wie ein Dreieck aus. Seine beiden Seiten sind die aktiven und reaktiven Komponenten und die dritte ist deren Summe. Beispielsweise die Gesamtlastleistung S, auch Voltampere genannt.

Die reaktive Komponente heißt Vars. Wenn Sie die Seitengrößen für die Leistungs- und U-Dreiecke kennen, können Sie den Strom aus Leistung und Spannung berechnen. Wie das geht, wird anhand des unten gezeigten Bildes zweier Dreiecke erklärt.

Zur Leistungsmessung werden spezielle Instrumente eingesetzt. Darüber hinaus gibt es nur sehr wenige ihrer multifunktionalen Modelle. Dies liegt daran, dass für konstanten elektrischen Strom sowie je nach Frequenz das entsprechende Konstruktionsprinzip des Leistungsmessers verwendet wird. Aus diesem Grund zeigt ein Gerät, das zur Leistungsmessung in Wechselstromkreisen mit industrieller Frequenz, bei konstantem Strom oder bei erhöhter Frequenz ausgelegt ist, das Ergebnis mit einem inakzeptablen Fehler an.

Für die meisten unserer Leser erfolgt die Durchführung der einen oder anderen Berechnung anhand des Leistungswerts höchstwahrscheinlich nicht anhand des Messwerts, sondern anhand der Passdaten des entsprechenden Elektrogeräts. In diesem Fall kann der Strom einfach berechnet werden, um beispielsweise die Parameter einer elektrischen Verkabelung oder eines Verbindungskabels zu bestimmen. Wenn U bekannt ist und im Wesentlichen den Parametern des Stromnetzes entspricht, kommt es bei der Berechnung des Stroms anhand der Leistung darauf an, den Quotienten aus Leistung und U zu erhalten. Der so erhaltene berechnete Strom bestimmt den Querschnitt des Stromnetzes Drähte und thermische Prozesse im Stromkreis mit dem Elektrogerät.

Aber eine logische Frage ist, wie man den Laststrom berechnen kann, wenn keine Informationen darüber vorliegen. Die Antwort lautet wie folgt. Anhand der gemessenen Daten ist eine korrekte und vollständige Berechnung des Laststroms bei Wechselstrom U möglich. Sie müssen mit einem Gerät ermittelt werden, das die Phasenverschiebung zwischen U und dem elektrischen Strom im Stromkreis misst. Dies ist ein Phasenmesser. Eine vollständige Berechnung der aktuellen Leistung ergibt die Wirk- und Blindanteile. Sie werden durch den Winkel φ verursacht, der oben in den Dreiecksbildern dargestellt ist.

Wir verwenden Formeln

Dieser Winkel charakterisiert die Phasenverschiebung in Wechselstromkreisen, die induktive und kapazitive Elemente enthalten. Zur Berechnung der Wirk- und Blindkomponenten werden in den Formeln trigonometrische Funktionen verwendet. Bevor Sie das Ergebnis mit diesen Formeln berechnen, müssen Sie sin φ und cos φ mit Taschenrechnern oder Bradis-Tabellen ermitteln. Danach gemäß den Formeln

Der moderne Mensch ist im Alltag und bei der Arbeit ständig mit Elektrizität konfrontiert, nutzt Geräte, die elektrischen Strom verbrauchen, und Geräte, die ihn erzeugen. Bei der Arbeit mit ihnen sollten Sie immer ihre Fähigkeiten berücksichtigen, die in den technischen Merkmalen enthalten sind.

Einer der Hauptindikatoren eines Elektrogeräts ist eine physikalische Größe wie elektrische Energie. Es wird üblicherweise als Intensität oder Geschwindigkeit der Erzeugung, Übertragung oder Umwandlung von Elektrizität in andere Energiearten bezeichnet, beispielsweise thermische, Licht- oder mechanische Energie.

Der Transport oder die Übertragung großer elektrischer Leistungen für industrielle Zwecke erfolgt durch.

Die Umwandlung erfolgt in Umspannwerken.

Der Stromverbrauch erfolgt in Haushalts- und Industriegeräten für verschiedene Zwecke. Einer ihrer häufigsten Typen ist.

Die elektrische Leistung von Generatoren, Stromleitungen und Verbrauchern in Gleich- und Wechselstromkreisen hat die gleiche physikalische Bedeutung, die sich jedoch je nach Form der zusammengesetzten Signale in unterschiedlichen Verhältnissen ausdrückt. Um allgemeine Muster zu ermitteln, haben wir eingeführt Konzepte von Momentanwerten. Sie betonen einmal mehr die Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Stromumwandlungen von der Zeit.

Bestimmung der momentanen elektrischen Leistung

In der theoretischen Elektrotechnik werden zur Ableitung der grundlegenden Zusammenhänge zwischen Strom, Spannung und Leistung deren Darstellungen in Form von Momentangrößen verwendet, die zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst werden.

Wenn in einer sehr kurzen Zeitspanne ∆t eine Einheitselementarladung q unter dem Einfluss der Spannung U vom Punkt „1“ zum Punkt „2“ wandert, dann arbeitet sie gleich der Potentialdifferenz zwischen diesen Punkten. Wenn wir es durch das Zeitintervall ∆t dividieren, erhalten wir den Ausdruck Momentanleistung für eine Einheitsladung Pe(1-2).

Da sich unter dem Einfluss der angelegten Spannung nicht nur eine einzelne Ladung bewegt, sondern alle benachbarten, die unter dem Einfluss dieser Kraft stehen, deren Anzahl zweckmäßigerweise durch die Zahl Q dargestellt wird, können wir für sie den momentanen Leistungswert schreiben PQ(1-2).

Nach Abschluss einfache Transformationen Wir erhalten den Ausdruck für die Leistung P und die Abhängigkeit ihres Momentanwerts p(t) von den Komponenten des Produkts aus Momentanstrom i(t) und Spannung u(t).

Bestimmung der elektrischen Gleichstromleistung

Die Größe des Spannungsabfalls an einem Abschnitt des Stromkreises und der durch ihn fließende Strom ändern sich nicht und bleiben stabil, gleich den Momentanwerten. Daher kann die Leistung in diesem Stromkreis bestimmt werden, indem man diese Größen multipliziert oder die abgeschlossene Arbeit A durch die Zeitspanne für ihre Ausführung dividiert, wie im erläuternden Bild gezeigt.

Bestimmung der elektrischen Wechselstromleistung

Die Gesetze sinusförmiger Änderungen der über elektrische Netze übertragenen Ströme und Spannungen haben ihren Einfluss auf die Leistungsausprägung in solchen Schaltkreisen. Hier wirkt die Gesamtleistung, die durch ein Leistungsdreieck beschrieben wird und aus Wirk- und Blindanteilen besteht.

Ein elektrischer Strom mit sinusförmiger Form verändert beim Durchgang durch Stromleitungen mit gemischten Belastungsarten in allen Abschnitten die Form seiner Harmonischen nicht. Und der Spannungsabfall an Blindlasten verschiebt sich in der Phase in eine bestimmte Richtung. Ausdrücke von Momentangrößen helfen, den Einfluss angelegter Lasten auf die Leistungsänderung im Stromkreis und seine Richtung zu verstehen.

Beachten Sie dabei sofort, dass die Richtung des Stromflusses vom Generator zum Verbraucher und die übertragene Leistung durch den erstellten Stromkreis völlig unterschiedliche Dinge sind, die in manchen Fällen nicht nur nicht übereinstimmen, sondern auch gerichtet sind in entgegengesetzte Richtungen.

Betrachten wir diese Beziehungen in ihrer idealen, reinen Erscheinungsform verschiedene Typen Ladungen:

aktiv;

kapazitiv;

induktiv.

Stromverteilung zur aktiven Last

Wir gehen davon aus, dass der Generator eine ideale Sinuskurve der Spannung u erzeugt, die an den rein aktiven Widerstand des Stromkreises angelegt wird. Amperemeter A und Voltmeter V messen zu jedem Zeitpunkt t den Strom I und die Spannung U.

Die Grafik zeigt, dass die Sinuskurven des Strom- und Spannungsabfalls am aktiven Widerstand in Frequenz und Phase übereinstimmen und die gleichen Schwingungen erzeugen. Die durch ihr Produkt ausgedrückte Leistung schwingt mit der doppelten Frequenz und bleibt immer positiv.

p=u∙i=Um∙sinωt∙Um/R∙sinωt=Um 2 /R∙sin 2 ωt=Um 2 /2R∙(1-cos2ωt).

Wenn wir zum Ausdruck gehen, erhalten wir: p=P∙(1-cos2ωt).

Als nächstes integrieren wir die Leistung über die Periode einer Schwingung T und können feststellen, dass der Energiezuwachs ∆W über diese Periode zunimmt. Im weiteren Verlauf verbraucht der aktive Widerstand immer wieder neue Stromanteile, wie in der Grafik dargestellt.

Bei Blindlasten sind die Leistungsaufnahmeeigenschaften unterschiedlich und sehen unterschiedlich aus.

Leistungsabgabe an kapazitive Last

Im Generatorstromkreis ersetzen wir das Widerstandselement durch einen Kondensator mit der Kapazität C.

Der Zusammenhang zwischen dem Strom und dem Spannungsabfall an der Kapazität wird durch die Beziehung ausgedrückt: I=C∙dU/dt=ω∙C ∙Um∙cosωt.

Lassen Sie uns die Werte der momentanen Stromausdrücke mit der Spannung multiplizieren und den Wert der Leistung erhalten, die von der kapazitiven Last verbraucht wird.

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙Um∙cosωt=ω∙C ∙Um 2 ∙sinωt∙cosωt=Um 2 /(2X c)∙sin2ωt=U 2 /(2X c)∙sin2ωt.

Hier sieht man, dass die Leistung mit der doppelten Frequenz der angelegten Spannung um Null schwingt. Sein Gesamtwert über die harmonische Periode sowie der Energiezuwachs sind Null.

Das bedeutet, dass sich Energie in einem geschlossenen Kreislauf in beide Richtungen bewegt, aber keine Arbeit verrichtet. Diese Tatsache erklärt sich aus der Tatsache, dass die Quellenspannung zunimmt Absolutwert Die Leistung ist positiv und der Energiefluss durch den Stromkreis wird in den Behälter geleitet, wo die Energie gespeichert wird.

Nachdem die Spannung zum Abschnitt mit fallenden Oberwellen gelangt ist, kehrt Energie von der Kapazität zum Stromkreis zur Quelle zurück. In beiden Prozessen wird keine nützliche Arbeit geleistet.

Leistungsabgabe an eine induktive Last

Jetzt ersetzen wir im Stromkreis den Kondensator durch die Induktivität L.

Hier wird der Strom durch die Induktivität durch die Beziehung ausgedrückt:

I=1/L∫udt=-Um/ωL∙cos ωt.

Dann bekommen wir

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙(-Um/ωL∙cosωt)=-Um 2 /ωL∙sinωt∙cosωt=-Um 2 /(2X L)∙sin2ωt=-U 2 /(2X L) ∙sin2ωt.

Die resultierenden Ausdrücke ermöglichen es uns, die Art der Änderung der Leistungsrichtung und des Energiezuwachses an der Induktivität zu erkennen, die die gleichen Schwingungen ausführt, die für die Verrichtung von Arbeit unbrauchbar sind wie an der Kapazität.

Die von Blindlasten abgegebene Leistung wird Blindkomponente genannt. Unter idealen Bedingungen, wenn die Verbindungsdrähte keinen aktiven Widerstand haben, erscheint es harmlos und verursacht keinen Schaden. Aber unter realen Stromversorgungsbedingungen führen periodische Durchgänge und Schwankungen der Blindleistung zu einer Erwärmung aller aktiven Elemente, einschließlich der Verbindungsdrähte, was eine gewisse Energiemenge verbraucht und die angelegte volle Leistung der Quelle verringert.

Der Hauptunterschied zwischen der Blindleistungskomponente besteht darin, dass sie keine Leistung erbringt nützliche Arbeit, führt aber zu Verlusten an elektrischer Energie und übermäßiger Gerätebelastung, was in kritischen Situationen besonders gefährlich ist.

Aus diesen Gründen werden spezielle Geräte eingesetzt, um den Einfluss der Blindleistung zu eliminieren.

Stromversorgung bei gemischter Last

Als Beispiel verwenden wir eine Last an einem Generator mit aktiver kapazitiver Charakteristik.

Um das Bild zu vereinfachen, zeigt die obige Grafik nicht die Sinuskurven von Strömen und Spannungen, es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass aufgrund der aktiv-kapazitiven Natur der Last der Stromvektor der Spannung vorauseilt.

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙Im∙sin(ωt+φ).

Nach Transformationen erhalten wir: p=P∙(1- cos 2ωt)+Q ∙sin2ωt.

Diese beiden Terme im letzten Ausdruck sind die Wirk- und Blindkomponenten der momentanen Gesamtleistung. Nur der erste von ihnen leistet nützliche Arbeit.

Leistungsmessgeräte

Um den Stromverbrauch zu analysieren und zu bezahlen, werden seit langem Messgeräte eingesetzt. Ihre Arbeit basiert auf der Messung der Effektivwerte von Strom und Spannung und deren automatischer Multiplikation mit der Informationsausgabe.

Die Zähler zeigen den Stromverbrauch unter Berücksichtigung der Betriebszeit von Elektrogeräten ab dem Einschalten des Stromzählers unter Last zunehmend an.

Zur Messung des Wirkanteils der Leistung in Wechselstromkreisen und des Blindanteils werden Varmeter verwendet. Sie haben unterschiedliche Maßeinheiten:

Watt (W, W);

var (Var, var, var).

Bestimmen volle Kraft Verbrauch, es ist notwendig, seinen Wert mithilfe der Leistungsdreiecksformel basierend auf den Messwerten des Wattmeters und des Varmeters zu berechnen. Sie wird in der Einheit Volt-Ampere ausgedrückt.

Die akzeptierten Bezeichnungen jeder Einheit helfen Elektrikern dabei, nicht nur deren Größe, sondern auch die Art der Leistungskomponente zu beurteilen.

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Power-Konzept elektrischer Strom

Elektrische Stromstärke

Bevor wir über elektrische Energie sprechen, sollten wir den Begriff Energie allgemein definieren. Wenn Menschen von Kraft sprechen, meinen sie normalerweise eine Art Kraft, die ein Objekt ausübt (einen leistungsstarken Elektromotor) oder eine Aktion (eine starke Explosion).

Aber wie wir aus der Schulphysik wissen, sind Kraft und Leistung unterschiedliche Konzepte, obwohl zwischen ihnen ein Zusammenhang besteht.

Macht (N) ist zunächst ein Merkmal, das sich auf ein bestimmtes Ereignis (Handlung) bezieht, und wenn es an einen bestimmten Gegenstand gebunden ist, ist auch der Machtbegriff bedingt damit korreliert. Jede körperliche Handlung erfordert die Anwendung von Gewalt. Die Kraft (F), mit deren Hilfe ein bestimmter Weg (S) zurückgelegt wurde, ist gleich der geleisteten Arbeit (A). Und die dafür geleistete Arbeit bestimmte Zeit(t) und wird gleich der Potenz sein.

Leistung ist eine physikalische Größe, die dem Verhältnis der über einen bestimmten Zeitraum geleisteten Arbeit zur gleichen Zeitspanne entspricht. Da Arbeit ein Maß für die Energieveränderung ist, können wir auch sagen: Leistung ist die Geschwindigkeit der Energieumwandlung des Systems.

Nachdem wir das Konzept der mechanischen Leistung verstanden haben, können wir mit der Betrachtung der elektrischen Leistung (elektrische Leistung) fortfahren. Wie Sie wissen sollten, ist U die Arbeit, die bei der Bewegung um 1 °C verrichtet wird, und der Strom I ist die Anzahl der Coulomb, die in 1 Sekunde passieren. Daher wird das Produkt aus Strom und Spannung angezeigt Vollzeitstelle, ausgeführt in 1 Sekunde, das heißt elektrische Leistung oder elektrische Stromleistung.

Wenn wir die obige Formel analysieren, können wir eine sehr einfache Schlussfolgerung ziehen: Da die elektrische Leistung P gleichermaßen vom Strom I und von der Spannung U abhängt, kann daher die gleiche elektrische Leistung sowohl mit einem hohen Strom als auch mit einer niedrigen Spannung erhalten werden. oder umgekehrt, bei Hochspannung und Schwachstrom (wird verwendet, wenn Strom über entfernte Entfernungen von Kraftwerken zu Verbrauchsorten durch Transformatorumwandlung in Auf- und Abspannwerken übertragen wird).

Die elektrische Wirkleistung (das ist Leistung, die unwiderruflich in andere Energiearten umgewandelt wird – thermische Energie, Lichtenergie, mechanische Energie usw.) hat eine eigene Maßeinheit – W (Watt). Sie entspricht dem Produkt aus 1 V mal 1 A. Im Alltag und in der Produktion ist es bequemer, die Leistung in kW (Kilowatt, 1 kW = 1000 W) zu messen. Kraftwerke nutzen bereits größere Einheiten – mW (Megawatt, 1 mW = 1000 kW = 1.000.000 W).

Die elektrische Blindleistung ist eine Größe, die diese Art von elektrischer Belastung charakterisiert, die in Geräten (elektrischen Geräten) durch Energieschwankungen (induktiv und kapazitiv) des elektromagnetischen Feldes entsteht. Bei herkömmlichem Wechselstrom ist er gleich dem Produkt aus Betriebsstrom I und Spannungsabfall U durch den Sinus des Phasenwinkels dazwischen: Q = U×I×sin(Winkel). Blindleistung verfügt über eine eigene Maßeinheit namens VAR (Voltampere reaktiv). Bezeichnet mit dem Buchstaben Q.

Anhand eines Beispiels kann die elektrische Wirk- und Blindleistung wie folgt ausgedrückt werden: Gegeben sei ein elektrisches Gerät, das über Heizelemente und einen Elektromotor verfügt. Heizelemente bestehen normalerweise aus hochohmigem Material. Wenn ein elektrischer Strom durch die Spirale des Heizelements fließt, wird die elektrische Energie vollständig in Wärme umgewandelt. Dieses Beispiel ist typisch für elektrische Wirkleistung.

Der Elektromotor dieses Geräts verfügt im Inneren über eine Kupferwicklung. Es stellt die Induktivität dar. Und wie wir wissen, hat die Induktivität den Effekt der Selbstinduktion, und dies trägt zur teilweisen Rückführung des Stroms in das Netzwerk bei. Diese Energie hat einen gewissen Offset in den Strom- und Spannungswerten, was sich negativ auf das Stromnetz auswirkt (und es zusätzlich überlastet).

Kapazitäten (Kondensatoren) haben ebenfalls ähnliche Fähigkeiten. Es ist in der Lage, Ladung anzusammeln und wieder abzugeben. Der Unterschied zwischen Kapazität und Induktivität liegt in der entgegengesetzten Verschiebung der Werte von Strom und Spannung zueinander. Diese Energie aus Kapazität und Induktivität (phasenverschoben gegenüber dem Wert des Versorgungsnetzes) wird tatsächlich elektrische Blindleistung sein.

Mit Hilfe dieser Videolektion können Sie sich selbstständig mit dem Thema „Stromstärke“ befassen. Anhand dieses Videomaterials können Sie sich ein Bild von einem neuen Konzept machen – der elektrischen Energie. Der Lehrer wird darüber sprechen, was Leistung ist – Arbeit pro Zeiteinheit – und wie man diesen Wert richtig nutzt und berechnet.

Definition

Leistung ist die pro Zeiteinheit geleistete Arbeit.

In den Unterlagen zu jedem Elektrogerät sind in der Regel zwei Werte angegeben: die Spannung (meist 220 V) und die Leistung dieses Gerätes.

Um die elektrische Leistung zu bestimmen, müssen Sie die vom elektrischen Strom geleistete Arbeit durch die Zeit dividieren, die der Strom durch den Stromkreis fließt.

P – elektrische Leistung (in der Mechanik N – mechanische Leistung)

Was ist mit der Arbeit

Die Arbeit wird in Joule (J) gemessen;

Zeit – in Sekunden (s);

Die Leistung (elektrisch und mechanisch) wird in Watt (W) gemessen.

Das Gerät zur Leistungsmessung ist ein Wattmeter (Abb. 1).

Reis. 1. Wattmeter

Arbeit ist definiert als das Produkt aus Strom, Spannung und der Zeit, in der der Strom durch einen Stromkreis fließt.

In der Formel zur Berechnung der Arbeit setzen wir sie in die Formel zur Berechnung der Leistung ein, die Zeit t wird verkürzt. Dies bedeutet, dass die Leistung nicht von der Zeit des Stromflusses im Stromkreis abhängt, sondern als Produkt aus Spannung und Strom definiert ist.

Aus dem Ohmschen Gesetz für einen Abschnitt eines Stromkreises

Die elektrische Stromstärke ist eine Größe, die die Leistung eines bestimmten Geräts charakterisiert. Im Alltag sind alle Geräte für die gleiche Spannung ausgelegt – 220 V. Aus der ersten Gleichung folgt, dass bei steigender Leistung die Spannung konstant bleibt und auch der Strom zunimmt.

Wenn Sie beispielsweise Wasser in einem Wasserkocher erhitzen, erwärmt sich das Kabel, das den Wasserkocher mit dem Stromkreis verbindet. Das bedeutet, dass die Leistung des Wasserkochers recht hoch ist, die Spannung 220 V beträgt und auch der Strom, der im Stromkreis des eingeschalteten Wasserkochers fließt, recht groß ist.

Bezahlen elektrische Energie, wir bezahlen für die Arbeit des elektrischen Stroms. Die Bezahlung erfolgt pro Kilowattstunde.

1 kW=1000 W;

1 Stunde = 3600 s;

(Arbeit ist definiert als Leistung multipliziert mit Zeit);

1 kW∙h =3.600.000 J.

Wir haben eine Einheit zur Berechnung der Arbeit des elektrischen Stroms erhalten – 1 kW∙h = 3.600.000 J.

Basierend auf dem oben Gesagten können wir den Schluss ziehen, dass es unmöglich ist, mehrere Geräte gleichzeitig an dieselbe Steckdose anzuschließen. Die Spannung ist konstant (220 V), aber der Strom im Stromkreis variiert. Je mehr Geräte eingeschaltet sind, desto größer ist der elektrische Strom im Stromkreis.

Referenzliste

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Physik 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Physik 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physik 8. - M.: Aufklärung.

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3. Stoom.ru ().

Hausaufgaben

1. S. 51, 52, Fragen 1-6, S. 121, 1-3, S. 122, Aufgabe 25 (2). Peryshkin A.V. Physik 8. - M.: Bustard, 2010.
2. Finden Sie die aktuelle Leistung elektrische Lampe, wenn der Strom darin 0,4 A beträgt und die Spannung im Stromkreis 220 V beträgt.
3. Mit welchen Instrumenten lässt sich die Stärke eines elektrischen Feldes messen?

Der Anschluss eines Verbrauchers an ein Haushalts- oder Industriestromnetz, dessen Leistung größer ist als die, für die das Kabel oder die Leitung ausgelegt ist, ist mit den unangenehmsten und manchmal katastrophalen Folgen verbunden. Wenn die elektrische Verkabelung im Wohnraum ordnungsgemäß organisiert ist, lösen ständig Leistungsschalter aus oder Sicherungen (Stecker) brennen durch.

Wenn der Schutz falsch durchgeführt wird oder ganz fehlt, kann dies zu Folgendem führen:

• zum Durchbrennen des Stromkabels oder -kabels;
• Schmelzen der Isolierung und Kurzschluss zwischen Drähten;
• Überhitzung von Kupfer- oder Aluminiumkabelleitern und Brand.

Daher ist es ratsam, vor dem Anschluss eines Verbrauchers an das Stromnetz nicht nur seine elektrische Nennleistung, sondern auch den aus dem Netz aufgenommenen Strom zu kennen.

Berechnung des Stromverbrauchs

Die Formel zur Berechnung der Leistung aus Strom und Spannung ist aus dem Physikunterricht in der Schule bekannt. Die Berechnung der elektrischen Stromstärke (in Watt) für ein einphasiges Netz erfolgt nach folgendem Ausdruck:

• wobei U die Spannung in Volt ist
• I – Strom in Ampere;
• Cosφ ist der Leistungsfaktor, abhängig von der Art der Last.

Es stellt sich möglicherweise die Frage: Warum benötigen wir eine Formel zur Berechnung der aktuellen Leistung, wenn diese dem Reisepass des angeschlossenen Geräts entnommen werden kann? Die Bestimmung elektrischer Parameter, einschließlich Leistung und Stromverbrauch, ist in der Entwurfsphase der elektrischen Verkabelung erforderlich. Der Querschnitt des Drahtes oder Kabels wird durch den maximal im Netzwerk fließenden Strom bestimmt. Um den Strom anhand der Leistung zu berechnen, können Sie die umgewandelte Formel verwenden:

Der Leistungsfaktor hängt von der Art der Last (aktiv oder reaktiv) ab. Für alltägliche Berechnungen wird empfohlen, einen Wert von 0,90...0,95 anzunehmen. Beim Anschluss von Elektroherden, Heizgeräten und Glühlampen, deren Last als aktiv gilt, kann dieser Koeffizient jedoch mit 1 angenommen werden.

Die obigen Formeln zur Berechnung der Leistung nach Strom und Spannung können für ein einphasiges Netz mit einer Spannung von 220,0 Volt verwendet werden. Für ein Drehstromnetz haben sie eine leicht veränderte Form.

Berechnung der Leistung von Drehstromverbrauchern

Die Bestimmung des Stromverbrauchs für ein dreiphasiges Netzwerk hat seine eigenen Besonderheiten. Die Formel zur Berechnung der elektrischen Stromleistung von dreiphasigen Haushaltsverbrauchern lautet wie folgt:

Р=3,00,5 ×U×I×Cosφ oder 1,73×U×I×Cosφ,

Berechnungsfunktionen

Die oben genannten Formeln sind für vereinfachte Haushaltsberechnungen gedacht. Bei der Ermittlung der wirksamen Parameter ist der tatsächliche Zusammenhang zu berücksichtigen. Ein typisches Beispiel ist die Berechnung des Stromverbrauchs einer Batterie. Da der Strom im Stromkreis konstant ist, wird der Leistungsfaktor nicht berücksichtigt, da die Art der Last keinen Einfluss auf den Stromverbrauch hat. Sowohl für aktive als auch für reaktive Verbraucher wird der Wert mit 1,0 angenommen.

Die zweite Nuance, die bei der Durchführung elektrischer Haushaltsberechnungen berücksichtigt werden sollte, ist der tatsächliche Spannungswert. Das ist in ländlichen Gebieten kein Geheimnis Netzspannung kann in relativ weiten Grenzen schwanken. Daher ist es bei der Verwendung von Berechnungsformeln erforderlich, diese durch reale Parameterwerte zu ersetzen.

Noch schwieriger ist die Berechnung von Drehstromverbrauchern. Bei der Ermittlung des Stromflusses im Netzwerk muss zusätzlich die Art der Verbindung berücksichtigt werden – „Stern“ oder „Dreieck“.