محاسبه کردن گرمایش انرژی الکتریکی

انرژی الکتریکی و توان (وات)

کار انجام شده در یک دور حرکت یک مدار الکتریکی را توان یا وات می گویند و آنرا با علامت W یا P نمایش می دهیم که از فرمول های زیر بدست می آید :

وات : w.d = VIt

توان : P = w.d /t = VI

برق مصرفی : P = VI = I²R = V²/R

مثال :

یک لامپ رشته ای در نظر بگیرید که 100 وات 230 ولت می باشد

هنگامی که لامپ به طور عادی کار کند جریان از طریق رشته است

راه حل :

I = P/V = 100/240 = 0.4167A

R = P/I2 = 100/ 0.41672 = 576.04Ω or R = V2/P =2402/100 = 576Ω

انرژی مصرف شده را در 5 دقیقه توسط یک لامپ برقی با یک قطعه مقاومت 500Ω متصل به یک منبع 240 ولت را پیدا کنید. 34،560J

حل مسئله :

E = Pt = V2/R *t = (2402 *5*60)/500 = 34,560J

مثال 2 :

از المنت میله ای 2.5 کیلو وات برای گرم کردن آب استفاده می شود. محاسبه:

اگر مقاومت آن 24 اهم باشد ولتاژ چقدر می باشد

چه مقدار انرژی الکتریکی طی 2 ساعت به انرژی گرما تبدیل شده است

حل مسئله

P=VI=I2R

I = (2500/24)1/2 =10.2062A

V=IR= 10.2062 * 24 = 244.9488V

E = VIt = Pt = 2500*2*60*60 = 1.8 * 107J

OR E= VIt = 244.9488 * 10.2062 * 2 * 60 * 60 = 1.8 * 107J

کاربردهای گرمایش از طریق جریان الکتریکی

بیشتر وسایل برقی خانگی با این وسیله انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کنند. اینها شامل لامپ های رشته ای ، بخاری برقی ، اتو برقی ، کتری برقی و غیره است.

در وسایل روشنایی

لامپ های رشته ای - از سیم تنگستن ساخته شده در یک لامپ شیشه ای که هوا از آن خارج شده است ساخته شده است. این امر به این دلیل است که هوا رشته را اکسیده می کند. این رشته تا دمای زیادی گرم می شود و گرم می شود. تنگستن به دلیل نقطه ذوب زیاد استفاده می شود. 34000 لامپ با یک گاز غیرفعال به عنوان مثال پر می شود. آرگون یا نیتروژن در فشار کم که باعث کاهش تبخیر سیم تنگستن می شود. با این حال، یکی از مضرات گاز بی اثر این است که باعث جریان های همرفتی می شود که رشته را خنک می کند. این مشکل با سیم کشی سیم به حداقل می رسد به طوری که منطقه ای کوچکتر را اشغال می کند که باعث کاهش اتلاف گرما از طریق همرفت می شود.

لامپ های فلورسنت - این لامپ ها در مقایسه با لامپ های رشته ای بسیار کارآمد تر بوده و بسیار طولانی تر هستند. آنها در لوله شیشه ای بخار جیوه دارند که هنگام روشن شدن اشعه ماوراء بنفش ساطع می کنند. این تشعشع باعث می شود که پودر موجود در لوله درخشش (فلورسانس) باشد ، یعنی از نور مرئی ساطع شود. پودرهای مختلف رنگهای متفاوتی تولید می کنند. توجه داشته باشید که لامپهای فلورسنت برای نصب بسیار گران هستند اما هزینه ی مصرف آنها بسیار کمتر است.

در گرمایش برقی

اجاق گاز برقی - اجاق گاز برقی قرمز گرم می شود و انرژی تولید شده توسط دیگ پخت و پز از طریق هدایت جذب می شود.

بخاری های تابشی بخاری برقی در حدود 900 درجه سانتیگراد قرمز می شوند و اشعه تابش شده توسط بازتابنده های جلا به اتاق هدایت می شود.

کتری های برقی- المنت حرارتی در کف دیگ قرار داده شده است به گونه ای که مایع گرم شده آن را بپوشاند. سپس گرما توسط آب جذب می شود و با همرفت در کل مایع توزیع می شود.

اتو برقی- هنگامی که جریان از طریق المنت حرارتی جریان می یابد ، انرژی حرارتی تولید شده به پایه فلزی سنگین که دمای آن را بالا می برد ، انجام می شود. سپس از این انرژی برای فشار دادن لباس استفاده می شود.

دمای آهن الکتریکی را می توان با استفاده از ترموستات (نوار دو فلزی) کنترل کرد.