4 TEHO

SÄHKÖVIRRAN TEHO

Laitteen sähköteho P on suoraan verrannollinen laitteen jännitehäviöön U ja laitteen läpi kulkevaan sähkövirtaan I:

P = UISähkötehon yksikkö on 1 VA = 1 W (watti)Laitteen sähköteholla voidaan tarkoittaa

asiayhteydestä riippuen laitteen tuottamaa tai kuluttamaa tehoa.

Esimerkkilasku, teho

Asuntojen sähköverkon pistorasiat on yleensä suojattu 10 A:n sulakkeella. Kuinka suuritehoisen sähkölaitteen pistorasiaan voi kytkeä, kun verkkojännite on 230V?

P = UI = 230 V * 10 A = 2300 W = 2,3 kWJos pistorasiaan kytketään laite, joka

tarvitsee tätä suuremman tehon, sulake palaa.

JOULEN LAKI

Vastus, jonka resistanssi on R ja jonka läpi kulkee sähkövirta 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 laitteen sähkötehosta P ja laitteen käyttöajasta t:

Es = Pt = UItEnergian yksikkö on 1 Ws = 1 J (joule)Sähköenergian yhteydessä käytetään yleisesti

yksikköä 1 kWh (kilowattitunti) =3,6 MJ

laskuesimerkki

Vedenkeittimen arvokilvessä on merkintä 2000 W/ 230 Va. Kuinka suuri sähkövirta vedenkeittimen lämpövastuksessa kulkee, kun se kytketään päälle?P=UI, josta saadaan I = P/U = 2000 W / 230 V = 8,7 Ab. Voiko samaan pistorasiaan kytkeä vielä 1 100 W:n tehoisen kahvinkeittimen, kun pistorasia on suojattu 16 A:n sulakkeella?Kokonaisteho Pkok= 1 100 W + 2 000 W = 3 100 W. Sulake kestää 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 onQ=cmΔT=4,19 kJ/kgK * 1,0 kg * 80 K = 335,2 kJKuumentimen 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.