4 TEHO
SÄHKÖVIRRAN TEHO
Laitteen sähköteho P on suoraan verrannollinenlaitteen jännitehäviöön U ja laitteen läpi kulkevaansähkövirtaan I:
P = UI
Sähkötehon yksikkö on 1 VA = 1 W (watti)
Laitteen sähköteholla voidaan tarkoittaaasiayhteydestä riippuen laitteen tuottamaa taikuluttamaa tehoa.
Esimerkkilasku, teho
Asuntojen sähköverkon pistorasiat on yleensäsuojattu 10 A:n sulakkeella. Kuinka suuritehoisensähkölaitteen pistorasiaan voi kytkeä, kunverkkojännite on 230V?
P = UI = 230 V * 10 A = 2300 W = 2,3 kW
Jos pistorasiaan kytketään laite, joka tarvitsee tätäsuuremman tehon, sulake palaa.
JOULEN LAKI
Vastus, jonka resistanssi on R ja jonka läpi kulkeesähkövirta I, kuluttaa virtapiirissä energiaa teholla
P=UI=RII=RI2
Yhtälö voidaan myös esittää muodossa
P=U2/R
SÄHKÖLAITTEEN KULUTTAMA ENERGIA
Sähkölaitteen kuluttama energia E riippuu laitteensähkötehosta P ja laitteen käyttöajasta t:
Es = Pt = UIt
Energian yksikkö on 1 Ws = 1 J (joule)
Sähköenergian yhteydessä käytetään yleisestiyksikköä 1 kWh (kilowattitunti) =3,6 MJ
laskuesimerkki
Vedenkeittimen arvokilvessä on merkintä 2000 W/ 230 V
a. Kuinka suuri sähkövirta vedenkeittimenlämpövastuksessa kulkee, kun se kytketään päälle?
P=UI, josta saadaan I = P/U = 2000 W / 230 V = 8,7 A
b. Voiko samaan pistorasiaan kytkeä vielä 1 100 W:ntehoisen kahvinkeittimen, kun pistorasia on suojattu 16A:n sulakkeella?
Kokonaisteho Pkok= 1 100 W + 2 000 W = 3 100 W. Sulakekestää kokonaistehon P = UI = 230 V*16 A = 3680 W,joten laitteet voi kytkeä pistorasiaan samanaikaisesti.
c. Vedenkeittimellä kuumennettiin 1,0 litra 20-celsiusasteista vettä kiehuvaksi 200 sekunnissa.Mikä oli vedenkeittimen hyötysuhde?
Keittimen energiankulutus kuumennuksessa on
Es = Pt = 2000 W * 200 s = 400 000 J = 400 kJ
Veden vastaanottama lämpömäärä on
Q=cmΔT=4,19 kJ/kgK * 1,0 kg * 80 K = 335,2 kJ
Kuumentimen hyötysuhde on siis η = Panto/ Potto = Eanto/ Eotto= 335,2 kJ/400 kJ = 0,838 ≈ 83 %.
Energiaa kuluu mm. ympäristön lämmittämiseen,koska vedenkeitin ei ole eristetty.