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Informazioni sull'elettricità: calcoli di potenza, volt, ampere, watt, ohm, chilowattora (kWh), CA e CC

Eugene è un ingegnere qualificato di controllo / strumentazione Bsc (Eng) e ha lavorato come sviluppatore di elettronica e software per sistemi SCADA.

Una guida per comprendere Watt, Amp e Volt

In questo tutorial imparerai tutto su:

  • volt, watt, ampere
  • consumo di energia degli apparecchi e chilowattora (kWh).
  • Legge di Ohm e resistenza
  • resistivit√† e come influenza la resistenza di un materiale
  • fusibili e come proteggono i cavi e gli apparecchi
  • come viene prodotta l'elettricit√†
  • dispositivi utilizzati per misurare tensione, corrente e resistenza
  • gli effetti dei campi elettrici e magnetici
  • conduttori, isolanti e superconduttori
  • le basi di AC e DC
  • archi e scintille
  • alimentatori e regolazione della tensione
  • monitoraggio dell'utilizzo di elettricit√† in casa

Le equazioni sono davvero abbastanza semplici e troverai alcuni esempi su come applicarle agli elettrodomestici.

Vuoi metterti alla prova? Guarda come ti esibisci nei quiz A, B e C alla fine di ogni sezione.

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Informazioni sull'elettricità: calcoli di potenza, volt, ampere, watt, ohm, chilowattora (kWh), CA e CC: sull

fonte

Che cos'è una corrente elettrica?

Un corrente elettrica √® un flusso di elettroni in un conduttore. Tutta la materia √® composta da elementi elementari di base chiamati atomi. Un modello semplicistico di un atomo, noto come Rutherford ‚Äď Bohr modello o Bohr modello oppure il diagramma di Bohr ha un nucleo centrale costituito da particelle chiamate protoni e neutroni. Il nucleo √® circondato da orbitali contenenti elettroni. In alcuni materiali come i metalli, gli elettroni si legano vagamente al nucleo in modo che possano staccarsi e muoversi quando viene applicata una tensione. Questi materiali sono noti come conduttori e pu√≤ condotta di energia elettrica. Il flusso di elettroni si chiama a attuale.

Immagine concettuale dell'atomo con protoni e neutroni nel nucleo centrale ed elettroni negli orbitali esterni

Immagine concettuale dell'atomo con protoni e neutroni nel nucleo centrale ed elettroni negli orbitali esterni

Fatto rapido!

Una corrente elettrica è un flusso di particelle subatomiche in un conduttore, chiamato elettroni

Elettroni con una carica negativa che fluisce attraverso un conduttore

Elettroni con una carica negativa che fluisce attraverso un conduttore

L'analogia della tubatura dell'acqua per spiegare l'elettricità

Come ogni disciplina, l'ingegneria elettrica ha un gergo o una terminologia specializzata. La tensione e la corrente sono rispettivamente come la pressione dell'acqua e la portata dell'acqua, e spesso si fa riferimento a pompe e tubature dell'acqua come un'analogia per spiegare i circuiti elettrici.

Qual è la differenza tra Amp, Volt e Ohm?

  • Cosa sono i volt?

    La tensione è la pressione in un circuito e misurata in voltPensa a una pompa in una tubatura dell'acqua. Maggiore è la pressione e la forza che la pompa esercita, maggiore sarà il flusso di acqua attraverso il tubo. Allo stesso modo una sorgente di tensione è come una pompa e spinge elettroni attorno al circuito. Maggiore è la tensione applicata a un circuito, maggiore è la corrente che verrà forzata attraverso di esso.

  • Cosa sono gli amplificatori?

    Una corrente elettrica è dovuta al movimento di elettroni attraverso un conduttore e un carico e viene misurata amplificatori. Alta corrente significa un sacco di elettroni che fluiscono attraverso il circuito. L'analogia dell'acqua è la portata d'acqua in galloni al minuto.

  • Che cos'√® un carico?

    Questo è il dispositivo collegato a una sorgente di tensione. Potrebbe essere un motore, una lampadina, un riscaldatore, un LED o una resistenza elettronica.

  • Cosa sono gli ohm?

    Un carico ha resistenza e questo viene misurato in ohmOgni dispositivo elettrico o carico ha resistenza. La resistenza √® come una restrizione al flusso di elettroni e l'elettricit√† viene dissipata come energia termica in una resistenza. Per una tensione fissa applicata a un carico, maggiore √® la resistenza, minore √® la corrente. Tornando all'analogia dell'acqua, quando si sta su un tubo, si aumenta la resistenza e si limita il flusso. L'unico modo per ripristinare il flusso √® far pompare pi√Ļ forte la pompa e forzare l'acqua attraverso la restrizione, ovvero la pompa deve avere una pressione pi√Ļ elevata. In alternativa, se si toglie il piede dal tubo, si aumenta il diametro e si abbassa la resistenza e si pu√≤ forzare pi√Ļ acqua. In un circuito elettrico, se la tensione viene aumentata, pi√Ļ corrente viene forzata attraverso la resistenza. Se la resistenza viene ridotta, pi√Ļ corrente scorrer√† anche se la tensione non cambia. Anche i cavi di collegamento in un circuito hanno resistenza, quindi quando √® necessario trasportare correnti pi√Ļ elevate da un cavo, √® necessario utilizzare un cavo pi√Ļ spesso per evitare il surriscaldamento.

  • Cosa sono i watt?

    La potenza è la velocità con cui l'energia viene consumata da un carico e misurata watt. Un chilowatt è 1000 watt, anche abbreviato in kW. Le basse potenze sono misurate in milliwatt (mW) o millesimi di un amplificatore.

  • Cosa sono KWh o Kilowattora?

    Kwh sono una misura del consumo di energia. KWh a volte sono chiamati unità e sono ciò che si paga sulla bolletta elettrica. Un apparecchio da 1 chilowatt (1000 watt) utilizza un chilowattora di elettricità in un'ora. Allo stesso modo un dispositivo da 500 watt utilizza un chilowattora di elettricità in 2 ore.

  • Qual √® la frequenza di una fornitura?

    Per un'alimentazione CA, questo è il numero di volte al secondo in cui la corrente cambia direzione, misurata in cicli al secondo o hertz. L'elettricità è distribuita alle case a 50 o 60 hertz.

Volt forza la corrente attraverso la resistenza di un circuito.

Volt forza la corrente attraverso la resistenza di un circuito.

Quali sono esempi di sorgenti di tensione?

  • Batteria
  • Tensione di rete a una presa
  • Alternatore o generatore DC (dinamo)
  • Celle a energia solare
  • termopila
  • Alimentatore da laboratorio

Fatto rapido!

La corrente scorre in un ciclo

Come scorre la corrente in un circuito?

Nella foto sotto, una cella AA alimenta una lampadina a torcia. La corrente prima fuoriesce dalla parte superiore della batteria, attraverso il filo e la lampadina, quindi ritorna attraverso il filo inferiore. Quindi scorre sempre in un ciclo e sono necessari due fili per collegare la sorgente di tensione al carico.

Possiamo rappresentare questo circuito in modo semplice usando a schematico o schema elettrico. Osservando lo schema seguente, una sorgente di tensione V forzerà una corrente I attorno al circuito attraverso il carico (la lampadina in questo caso) la cui resistenza è R.
La resistenza potrebbe essere un apparecchio, una lampadina, un LED o un componente in un circuito elettronico. Le linee che uniscono la sorgente alla resistenza sarebbero i fili di collegamento all'interno di un apparecchio o power flex, o tracce su un circuito stampato.

Nota:Convenzionalmente pensiamo alla corrente che fuoriesce dal terminale positivo di una sorgente come una batteria. Tuttavia, la corrente è un flusso di particelle subatomiche chiamate elettroni che sono caricati negativamente, quindi la corrente in realtà scorre dall'altra parte, dal terminale negativo della batteria

In questo esempio di un circuito semplice, una cella AA forza la corrente attraverso i fili e accende una lampadina

In questo esempio di un circuito semplice, una cella AA forza la corrente attraverso i fili e accende una lampadina

Uno schema di un circuito semplice. La sorgente di tensione V fa scorrere la corrente I in un anello attraverso la resistenza o carica R.

Uno schema di un circuito semplice. La sorgente di tensione V fa scorrere la corrente I in un anello attraverso la resistenza o carica R.

Quali sono alcune tensioni comunemente utilizzate?

Generatore di tensione

Voltaggio

Cella AA o AAA

1,5 volt

Rete elettrica domestica

Nominalmente 120 o 240 volt

La batteria della macchina

12 volt

Batteria per camion

24 volt

Ingresso di tensione al trasformatore che fornisce casa

Superiore a 10 kV (chilo volt)

Linee di trasmissione ad alta tensione

Fino a 1,2 MV (mega volt)

Tensioni comunemente utilizzate di dispositivi e sistemi.

Formula di volt di ampere di volt

Equazione di watt, ampere e volt.

Equazione di watt, ampere e volt.

Come convertire tra Volt, Amp e Watt

Considereremo in seguito la legge di Ohm, ma prima esaminiamo le quantità che di solito sono di interesse quando si tratta di apparecchi, come volt, ampere e watt e come convertirli. Se guardi l'involucro di un apparecchio (vedi foto sotto) di solito puoi trovare un'etichetta o un pannello delle specifiche che indica la tensione di alimentazione, la frequenza, la potenza e possibilmente la corrente. Su alcuni apparecchi, ad es. TV e lavatrici, questo pannello può essere montato sul retro del dispositivo.

Ecco quindi tre semplici equazioni per la conversione tra volt, watt e ampere:

Watts = Volt x Amp

per esempio. Un apparecchio da 120 volt richiede 2 A, qual è la potenza?

Potenza in watt = 120 x 2 = 240 watt

Amp = Watt / Volt

per esempio. Un apparecchio da 240 volt consuma 480 watt di potenza, quanta corrente assorbe?

Corrente in amp = 480/240 = 2 amp

Volt = Watt / Amp

per esempio. Un apparecchio da 720 watt consuma 3 ampere, che tensione sta funzionando?

Voltaggio in volt = 720/3 = 240 volt

Quindi è davvero così semplice. Nota che ho scelto i valori negli esempi in modo che tutto funzioni bene. Devi solo ricordare la prima equazione e se conosci l'algebra di base puoi riorganizzare per dare le altre due equazioni. Tuttavia, come puoi vedere, devi sempre conoscere due delle quantità prima di poter elaborare la terza quantità. Osservando le statistiche di Google Analytics e le domande che attirano le persone su questa pagina web, vedo spesso domande come "quanti watt sono in 480 volt?", Che ovviamente non ha senso!

Per apparecchi ad alta potenza, la potenza è spesso specificata in kilowatt (abbreviata in kw)

1 chilowatt = 1000 watt

Fatto rapido!

Energia utilizzata = Potenza x Tempo

Energia in Chilowattora (kWh) = Potenza in kW x Tempo in ore

Che cos'è un kWh? - Come calcolare il consumo di energia degli elettrodomestici

La potenza √® la velocit√† con cui un dispositivo utilizza energia. Ad esempio, un'unit√† di climatizzazione, una doccia o un potente proiettore consumano energia elettrica molto pi√Ļ velocemente di una lampadina

Energia utilizzata = Potenza x Tempo

Quindi, per capire il consumo di energia di un apparecchio, moltiplichi la sua potenza nominale per il periodo di tempo per cui è in funzione. L'unità standard di energia è il joule o calorie, ma generalmente l'energia utilizzata in casa viene misurata in kWh, nota anche come "unità". Per calcolare il numero di kwh, dividi la potenza in watt per 1000 per convertirla in kilowatt (kW) e quindi moltiplicarla per il tempo in ore per fornire kWh. Così:

kWh = Watts / 1000 x tempo in ore

Chilowattora, kWh o unità sono i costi da pagare in bolletta. Il tuo contatore elettrico conta e visualizza il numero di unità utilizzate da tutti gli apparecchi e l'illuminazione della tua casa.

per esempio. Un essiccatore da 2500 watt funziona per 3 ore al giorno, quanti kWh consuma e se l'elettricità costa 12c per unità, quanto costa gestirla?

kWh = watt / 1000 x tempo = 2500/1000 x 3 = 7,5 kWh o unità

Costo = 7,5 x 12 c = 90 centesimi

Alcuni apparecchi non funzionano continuamente. Esempi sono dispositivi controllati da un termostato come frigoriferi, congelatori, forni in cucine e sistemi di condizionamento dell'aria. Il tempo per cui l'apparecchio viene acceso e consuma energia viene chiamato ciclo di lavoro ed è spesso indicato in percentuale. Ad esempio, un frigorifero che rimane per metà del tempo ha un ciclo di lavoro del 50%.

Etichette su apparecchi che mostrano volt, corrente e potenza nominale

Etichette / pannelli tipici per elettrodomestici che indicano la tensione e la corrente nominale, la potenza nominale e la frequenza in Hertz.

Etichette / pannelli tipici per elettrodomestici che indicano la tensione e la corrente nominale, la potenza nominale e la frequenza in Hertz.

Calcolo del consumo di energia degli apparecchi elettrici

Vedi la mia guida Qual è il costo di gestione degli apparecchi elettrici? per un elenco completo di elettrodomestici, il loro consumo di energia e quanto costa farli funzionare all'ora.

Come convertire i cavalli in Watt

La potenza è una misura di.... hai indovinato!..... potenza!

Proprio come la potenza meccanica di un motore può essere misurata in cavalli, così come la potenza di un motore elettrico.

1 potenza = 746 watt

Per esempio. Un motore a potenza frazionaria in lavatrice è valutato a 1/2 potenza

Quindi la potenza del motore = 746 watt x 0,5 = 373 watt

Un motore non è efficiente al 100%, in altre parole non tutta la potenza elettrica assorbita viene convertita in potenza meccanica sull'albero di uscita, alcuni vengono sprecati come calore negli avvolgimenti.

Contatore elettrico per misurare l'energia utilizzata in una casa

Un contatore per chilowattora conta il numero di unità di energia che hai usato.

Un contatore per chilowattora conta il numero di unità di energia che hai usato.

Come viene prodotta l'elettricità?

Poiché l'elettricità è un flusso di elettroni, non è realmente prodotta. Invece è prodotto o generato quando questi elettroni vengono spostati.

L'elettricità è prodotta da:

  • Batterie
  • Generatori CC o alternatori CA.
  • Celle solari
  • Thermopiles

Alternatori dell'inizio del XX secolo (1909) in una centrale idroelettrica.

Alternatori dell'inizio del XX secolo (1909) in una centrale idroelettrica.

Cosa fa una centrale elettrica?

Una centrale elettrica, nota anche come centrale elettrica, genera elettricità utilizzando alternatori o celle solari. Esistono diversi tipi di centrali elettriche, termiche, idroelettriche, eoliche, a onde, di marea e solari.

Centrali elettriche che utilizzano alternatori per generare elettricità:

Centrale idroelettrica

In una centrale idroelettrica, l'acqua che fluisce attraverso i tubi da un lago danneggiato fa girare le pale di una turbina attaccata all'albero di un alternatore. L'alternatore quindi genera elettricità.

Centrale termica

I combustibili fossili come carbone, petrolio, gas e torba o colture energetiche rinnovabili come il salice vengono bruciati e il calore viene utilizzato per bollire l'acqua e generare vapore ad alta pressione. Il vapore passa attraverso i tubi a una turbina a vapore e lo gira ad alta velocità. Ancora una volta la turbina a vapore è collegata all'albero di un alternatore, ruotandolo e generando elettricità. Le centrali nucleari sono anche termiche usando il calore della fissione nucleare per far bollire l'acqua e trasformarla in vapore.

Parco eolico

Un parco eolico utilizza mulini a vento per generare elettricità. Il vento gira le pale del mulino a vento che sono collegate a un albero di metallo. Questo albero gira un alternatore e questo genera elettricità. I parchi eolici possono avere diverse centinaia di mulini a vento distribuiti su centinaia di acri.

Generazione di onde e maree

I generatori di energia delle onde usano il movimento delle onde per far funzionare un generatore elettrico. I generatori di maree sono come mulini a vento sottomarini e usano il flusso d'acqua durante le maree che salgono e calano per far diventare giganti le "eliche" sottomarine. Come un mulino a vento, l'elica è collegata a un alternatore che genera elettricità.

Centrali elettri


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