ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการใช้ไฟฟ้า

ฉันมีปัญหาในการทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างพลังงานไฟฟ้าและการใช้ คุณช่วยฉันเข้าใจไหมว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าคืออะไร?

สมมุติว่าฉันมีหลอดไฟซึ่งเขียนไว้ที่ 100 W หลอดไฟนี้กินเท่าไหร่ใน 1 ชั่วโมง มันมีพลังงานต่ำกว่า 100 W ได้ไหม? มันมีพลังมากกว่า 100 W ได้ไหม?

ฉันต้องการทราบว่าอะไรคือความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานไฟฟ้าและปริมาณการใช้ไฟฟ้า

ฉันเสียใจเป็นอย่างยิ่งสำหรับการแก้ปัญหาใหญ่จากหัวของฉัน แต่ฉันไม่รู้ว่าจะถามใคร ฉันหวังว่าคุณจะไม่พิจารณาคำถามของฉันว่าโง่แม้ว่าจะเป็นเช่นนั้น

ปัญหาที่คุณกำลังสับสนเกี่ยวกับดูเหมือนว่าจะมีความแตกต่างระหว่างพลังงานและพลังงาน

พลังงานคืองานที่คุณทำได้ หน่วยทั่วไปคือจูลหรือวัตต์ชั่วโมง

พลังคือความเร็วที่คุณทำงาน มันเป็นอัตราการเปลี่ยนแปลง หน่วยทั่วไปเป็นวัตต์หรือแรงม้า แรงม้าอาจเป็นหน่วยที่ให้คำแนะนำในการพิจารณา สมมติว่าคุณต้องการย้ายกองฟางขนาดใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นการย้ายโดยม้าหรือ housecat ไม่มีผลต่อปริมาณงานที่ทำ แต่ม้าทำได้เร็วกว่าเพราะมันเป็นสัตว์ที่มีพลังมากกว่า

เพื่อจุดประสงค์ในการพูดคุยเกี่ยวกับการใช้พลังงานไฟฟ้าของกริด, วัตต์ (W) และกิโลวัตต์ - ชั่วโมง (kWh) เป็นหน่วยที่ใช้บ่อยที่สุด หากต้องการทราบว่ามีการใช้พลังงานเท่าใดให้คูณพลังงานตามเวลา 100 W x 1 ชั่วโมงคือ 100 วัตต์ต่อชั่วโมงหรือ .1 kWh ในระยะสั้นความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานและการบริโภคเป็นเวลา

หลอดไฟ 100W กินไฟ 100W โดยสมมติว่าแรงดันไฟฟ้าข้ามเป็นสิ่งที่ระบุไว้ในแพ็คเกจซึ่งปกติแล้วจะเป็น 120V ในประสบการณ์ของฉัน หากแรงดันไฟฟ้าที่ซ็อกเก็ตของคุณต่ำกว่าหลอดไฟจะใช้พลังงานน้อยลง มันมีความต้านทานคงที่โดยประมาณดังนั้นพลังงานที่ใช้คือ

อย่าลืมอนุรักษ์พลังงาน หากสิ่งที่กิน 100W พลังงานนั้นจะถูกแปลงเป็นรูปแบบอื่น อาจถูกเก็บไว้ (พลังงานที่อาจเกิดขึ้น) มันถูกใช้ (แสงการเคลื่อนไหว ฯลฯ ) หรือสูญเสียความร้อน สำหรับหลอดไส้ประมาณ 90% ของการใช้พลังงานจะถูกแปลงเป็นความร้อน ดังนั้นหลอดไส้ 100W จึงใช้ 100W แต่ให้แสงสว่างเพียง 10W เท่านั้น มันร้อนขึ้นเพราะอีก 90W กำลังสูญเปล่า นี่คือสาเหตุที่ CFL ทำงานได้เย็นกว่าและใช้พลังงานน้อยลงสำหรับแสงที่เท่ากัน

คนอื่นบอกคุณแล้วว่าพลังงานคือพลังงานเวลา และ 1 กิโลวัตต์ในช่วง 1 ชั่วโมงคือ 1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง หนึ่งปีมี 8765 ชั่วโมงจากนั้นอุปกรณ์ที่อยู่ในโหมดแสตนด์บายส่วนใหญ่จะใช้เวลา 8.76 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปีหากใช้งานในโหมดสแตนด์บาย 1 วัตต์ $\times$

kWh เป็นหน่วยที่ใช้งานได้จริงสำหรับพลังงานไฟฟ้า แต่หน่วย SI คือjoule ("J") ซึ่งมีขนาดเล็กกว่ามาก จูลคือพลังงานที่ใช้โดยอุปกรณ์ 1 วัตต์ใน 1 วินาที

$1 J = 1 W \cdot s$

ดังนั้น kWh คือ 1,000 Wคูณ 3600 s = 3.6 MJ (megajoules) ดังนั้นมันจึงไม่ค่อยเป็นประโยชน์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเราพูดถึงเครื่องจักรอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานนับหมื่นกิโลวัตต์; ในไม่ช้าคุณจะพูดถึง GJs (gigajoules) นั่นเป็นเหตุผลที่ kWh ได้รับการยอมรับในฐานะหน่วยทางเลือก$\times$

(หน่วยพลังงานที่เก่ากว่าคือแคลอรี่ที่ 1 แคลอรี่ 4.2 เจจำนวนคี่ แต่พลังงานที่จำเป็นในการทำให้น้ำร้อนขึ้น 1 กรัม 1 ° C (จาก 14.5 ° C ถึง 15.5 ° C) คุณ สามารถทำได้โดยการเพิ่ม 4.2 W ในช่วง 1 วินาทีหรือ 42 W ในช่วง 100 มิลลิวินาที)$\approx$

อัตรากำลังไฟของหลอดไฟคืออัตราการสิ้นเปลืองพลังงาน ปริมาณการใช้พลังงานเป็นหน้าที่ของระยะเวลาที่เปิดเครื่อง พลังงาน = กำลัง×เวลา หากเปิดใช้งานเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงมันจะใช้เวลา 100 วัตต์ นี่คือหน่วยที่ บริษัท ไฟฟ้าเรียกเก็บเงิน

เมื่อแรกเริ่มที่จะเรียนรู้ฟิสิกส์ (หรือหัวข้อใด ๆ มากที่สุด) นี่คือเคล็ดลับโลหะ: ตัดคำศัพท์ที่ซับซ้อนออกไปเสมอและแทนที่ด้วยคำจำกัดความ 'คลาย' ง่ายใช่มั้ย

สิ่งนี้ช่วยในการทำความเข้าใจอัตราการไหลอย่างมาก อย่าใช้หน่วยเดียวให้ตั้งชื่อปริมาณต่อวินาทีแทน ตัวอย่างเช่นคำว่า "ปัจจุบัน" หมายถึงการไหลของประจุ ดังนั้น (อย่างน้อยในช่วงปีแรก ๆ ของคุณ) ทำให้เป็นนิสัยของคุณที่จะไม่พูดในปัจจุบัน เปลี่ยนเป็น "อัตราการไหลของประจุ" เสมอ และอย่าบอกว่า Amperes เพราะแอมแปร์เป็นเพียงอัตราการไหลของประจุในคูลอมบ์ต่อวินาที

คำตอบสำหรับคำถามของคุณอาจชัดเจนหากคุณหยุดพูดคำว่า "พลัง" หากคำนั้นมีความหมายคลุมเครือในใจของคุณ (หรือคำจำกัดความที่ไม่ถูกต้อง) คำถามของคุณอาจตอบตัวเองเมื่อคุณใส่ความหมายที่ถูกต้องลงในประโยคทั้งหมด "พลังงาน" หมายถึงพลังงานไหล มันคืออัตราการถ่ายโอนพลังงานหรือการแพร่กระจายพลังงานทั่วทั้งเครือข่ายการกระจาย (รวมถึงไฟฟ้าและสายพานขับเคลื่อนและเพลาขับ) อย่าพูดว่า Power พูดพลังงานไหล และในทำนองเดียวกันหยุดพูดวัตต์ วัตต์เป็นเพียงอัตราการไหลของพลังงานในหน่วยจูลส์ต่อวินาที

สมมุติว่าฉันมีหลอดไฟซึ่งเขียนไว้ที่ 100 จูล / วินาที หลอดไฟนี้กินเท่าไหร่ใน 1 ชั่วโมง?

ดูสิ่งที่ฉันทำที่นั่น?

หนึ่งชั่วโมงคือ 60 นาทีหรือ 3600 วินาที ดังนั้นหลอดไฟจึงใช้พลังงาน 3600 X 100 = 360,000 จูลต่อชั่วโมง

1. 100 Wh (0.1 kWh) พลังงานคือพลังงาน x เวลาดังนั้น W xh = Wh
2. 100 W คือสมมติว่าแรงดันไฟฟ้าในครัวเรือนปกติ ในสหรัฐอเมริกาที่ได้รับการแก้ไข 120 โวลต์สิ่งนี้จะแตกต่างกันเล็กน้อยดังนั้นพลังงานอาจสูงกว่าหรือต่ำกว่า 100 วัตต์