Rad i snaga električne struje — šta se plaća na računu za struju?

🎬 Video

📖 Pojmovi

Brojilo ne meri struju

Kad Teodora uključi ketler, brojilo u hodniku se zavrti brže; kad u stanu sve isključi, ono stane. Brojilo ne pokazuje koliko ampera teče u ovom trenutku, nego sabira električnu energiju koju su uređaji uzeli iz mreže od dana kad je postavljeno. Na računu se zato plaća energija, a ne struja.

Snaga na nalepnici

Broj u vatima na ketleru je njegova snaga — koliko energije uzme iz mreže svake sekunde: $P = \dfrac{A}{t}$. Ketler od 2000 W svake sekunde potroši 2000 J, a punjač od 20 W samo 20 J; zato ketler „vrti“ brojilo sto puta brže. Snaga zavisi od napona i struje: $P = U \cdot I$. Na 230 V kroz ketler teče skoro 9 A, a kroz punjač manje od desetine ampera. Zato je $1\ \mathrm{W} = 1\ \mathrm{J/s} = 1\ \mathrm{V} \cdot \mathrm{A}$.

Rad struje za neko vreme

Što uređaj duže radi, više energije potroši: $A = P \cdot t = U \cdot I \cdot t$. Isto se dobija i iz napona: napon je rad po kulonu naelektrisanja, $A = q \cdot U$, a za vreme $t$ kroz uređaj prođe $q = I \cdot t$. Jedinica za rad struje je džul: $1\ \mathrm{J} = 1\ \mathrm{V} \cdot \mathrm{A} \cdot \mathrm{s}$. Taj rad vrši električno polje pokrećući naelektrisanja, i on je tačno onoliko energije koliko je uređaj uzeo iz mreže — ketler je preda vodi kao toplotu, ventilator vazduhu kao kretanje, lampa okolini kao svetlost, punjač bateriji. Pri tome se nijedan džul ne stvori niti nestane, samo menja oblik.

Kilovat-čas

Ketler od 2000 W za samo pet minuta potroši 600 000 J, a Teodorinih 280 kWh za mesec bilo bi oko milijardu džula. Zato se na računu energija piše u kilovat-časovima: kilovati puta sati. Jedan kilovat-čas je energija koju potroši uređaj snage 1 kW za jedan sat: $1\ \mathrm{kWh} = 1000\ \mathrm{W} \cdot 3600\ \mathrm{s} = 3\,600\,000\ \mathrm{J} = 3{,}6\ \mathrm{MJ}$. Pazi: kWh je jedinica energije, a ne snage.

Koliko košta čaj

Ketler od 2 kW za šest minuta (desetinu sata) potroši $2\ \mathrm{kW} \cdot 0{,}1\ \mathrm{h} = 0{,}2\ \mathrm{kWh}$. Na računu se plaća broj potrošenih kilovat-časova puta cena jednog kilovat-časa. Najviše troše uređaji koji greju — bojler, grejalica, šporet, mašina za veš dok greje vodu — a male uređaje, kao punjač, primetiš na računu tek ako rade mesecima.

Gde se energija izgubi

Uređaj ne pretvori svu energiju u ono što nam treba. Za lampu je korisna svetlost, za ventilator kretanje, a toplota koju oni proizvode je gubitak. Koeficijent korisnog dejstva je deo energije koji je iskorišćen: $\eta = \dfrac{E_k}{E_u} = \dfrac{A_k}{A_u} = \dfrac{P_k}{P_u}$, često u procentima. Grejač je izuzetak: njemu je toplota baš korisna, pa skoro sva energija ode na ono što želimo.

Ista svetlost za manje novca

Stara sijalica sa užarenom niti pretvori u svetlost samo mali deo energije, a ostatak u toplotu — zato je vruća na dodir. LED sijalica daje istu svetlost uz nekoliko puta manju snagu. Lampa koja svetli četiri sata dnevno sa sijalicom od 60 W potroši za godinu oko 88 kWh, a sa LED sijalicom od 9 W oko 13 kWh.

Produžni kabl ima granicu

Na produžnom kablu piše najveća snaga, na primer 3500 W. Svi uređaji uključeni u njega rade na istih 230 V, a njihove struje se sabiraju u kablu, pa je ukupna struja $I = \dfrac{P_1 + P_2 + \ldots}{U}$. Grejalica od 2000 W i ketler od 2000 W zajedno traže oko 17 A — više nego što kabl sme da nosi, i on se opasno zagreva.

🧮 Formule

❓ Pitanja

✏️ Rešeni zadaci

📝 Test

Kod računskih zadataka reši u svesci i upiši rezultat (decimalni broj sa zarezom, npr. 2,5), a kod ostalih izaberi tačan odgovor.