Elektrisk energi (W)
Elektrisk energi (arbeid) er lik spenning (U) gonger elektrisitetsmengd (Q):
W = U × Q
Eininga for elektrisitetsmengd (Q) er coulomb (C) eller amperesekund (As). Q = I × t, altså er elektrisitetsmengd straum gonger tid.
Dette gir formelen W = U × I × t . Måleininga for energi (arbeid) er joule (J).
Effekt (P)
Vi har òg behov for ei måleining for arbeid per tidseining, som vi kallar effekt (P).
P = W/t, som har måleininga joule per sekund (J/s). Joule per sekund kallar vi vanlegvis watt (W).
Set vi saman formelen for arbeid W og formelen for effekt P, finn vi den vanlege effektformelen:
P = W/t = U × I × t / t
Dette gir P = U × I med eininga watt (W).
Døme effekt:
Kor stor effekt blir utvikla når eit apparat er tilkopla 230 V og straumen blir målt til 10 A?
P = U × I = 230 V × 10 A = 2300 W
Døme straum – varmekjelde:
Kor stor straum trekkjer ei varmekjelde merkt med 1000 W og 400 V?
I = P / U = 1000 W / 400 V = 2,5 A
Døme spenning:
Kor stor spenning må eit elektrisk apparat vere tilkopla når det skal gi frå seg 1000 W ved ein straum på 10 A?
U = P / I = 1000 W / 10 A = 100 V
Døme straum – lyspære:
Kor stor straum trekkjer ei lyspære på 60 W når ho er tilkopla ei spenning på 230 V?
I = P / U = 60 W / 230 V = 0,261 A
Kombinere Ohms lov og effektformelen
Ved å kombinere Ohms lov og effektformelen kan vi uttrykkje effekten ved straum og resistans eller spenning og resistans.
U = R × I og I = U / R sett inn i P = U × I gir oss følgjande formlar:
P = R × I × I = R × I2 = I2 × R
P = U × U / R = U2 / R
Døme:
Kor stor er resistansen i ei varmekjelde som er merkt med 2000 W og 230 V?
P = U2 / R
R = U2 / P = (230 V)2 / 2000 W = 26,45 Ω
Døme:
Kor stor resistans er det i eit elektrisk apparat som trekkjer 10 A og er merkt med 500 W?
P = I2 × R
R = P / I2 = 500 W / (10 A)2 = 5 Ω
Verknadsgrad
Alle arbeidsprosessar inneber tap. Det totale effekttapet får vi ved å trekkje gitt frå seg effekt frå tilført effekt:
ΔP = –
Verknadsgraden til ei maskin blir uttrykt ved forholdet mellom avgitt og tilført effekt:
η =
Døme elektromotor:
Ein elektromotor er stempla med ein avgitt effekt på 1200 W. Frå straumnettet trekkjer motoren ein effekt på 1500 W. Kva er verknadsgraden til motoren?
η =
Ein verknadsgrad 0,8 betyr at 80 prosent av den tilførte effekten blir utnytta til mekanisk arbeid på akslingen til motoren. Den resterande effekten er varmetap i viklingane til motoren og magnetiseringstap i stator og rotor (jerntap).
Døme:
Merkeskiltet til ein elektromotor oppgir alltid den avgitte effekten til motoren. På ein elektromotor er følgjande oppgitt på merkeskiltet:
P = 3100 W , U = 230 V, I = 15 A
Kva er verknadsgraden til denne motoren?
η =
90 prosent av den tilførte effekten blir utnytta til mekanisk arbeid på akslingen til motoren. Motoren har eit effekttap på 10 prosent.