Elektrická práca a príkon, kWh a cena elektriny

Spotrebu elektriny platíš podľa kilowatthodín (kWh), nie podľa ampérov alebo voltov. Keď im rozumieš, vieš si spočítať, koľko stojí hranie na konzole, nabíjanie mobilu či varenie čaju. A na Testovaní aj vo fyzike je to klasická úloha s kalkulačkou.

Príkon spotrebiča

Príkon $P$ hovorí, koľko elektrickej energie spotrebič odoberá za 1 sekundu. Jednotka je watt (W), väčšia kilowatt: $1\,\mathrm{kW} = 1000\,\mathrm{W}$ . Príkon nájdeš na štítku spotrebiča alebo nabíjačky.

Ak poznáš napätie a prúd, príkon vypočítaš:

P = U \cdot I

LED lampa pri napätí 230 V odoberá prúd 0,04 A: $P = 230\,\mathrm{V} \cdot 0{,}04\,\mathrm{A} = 9{,}2\,\mathrm{W}$ .

Dĺžka pásika zodpovedá príkonu. Kanvica má asi dvestokrát väčší príkon ako nabíjačka mobilu. Hodnoty sú približné, každý spotrebič má svoje číslo na štítku.

Elektrická práca

Spotrebič premieňa elektrickú energiu na teplo, svetlo či pohyb. Hovoríme, že prúd koná elektrickú prácu $W$ . Čím väčší príkon a čím dlhší čas, tým viac práce:

W = P \cdot t

(\text{aj } W = U \cdot I \cdot t)

Ak dosadíš watty a sekundy, vyjde práca v jouloch (J). Kanvica s príkonom 2 000 W za 3 minúty (180 s): $W = 2000\,\mathrm{W} \cdot 180\,\mathrm{s} = 360\,000\,\mathrm{J}$ .

Pozor na dve rôzne W: kurzívou $W$ je práca, rovné W je watt. Práca hovorí „koľko energie“, príkon „ako rýchlo“. Nabíjačka s malým príkonom zapnutá celý deň môže spotrebovať viac ako kanvica za minútu.

Kilowatthodina

Joulov je v domácnosti obrovské množstvo, preto elektromer (merač spotreby elektriny) počíta v kilowatthodinách (kWh). Jedna kilowatthodina je práca spotrebiča s príkonom 1 kW za 1 hodinu:

1\,\mathrm{kWh} = 1000\,\mathrm{W} \cdot 3600\,\mathrm{s} = 3\,600\,000\,\mathrm{J}

Pri výpočte v kWh dosaď príkon v kW a čas v hodinách. Kanvica: $2\,\mathrm{kW} \cdot 0{,}05\,\mathrm{h} = 0{,}1\,\mathrm{kWh}$ (3 min = 0,05 h). Menšia jednotka je watthodina: $1\,\mathrm{Wh} = 3600\,\mathrm{J}$ — tú nájdeš na powerbanke či batérii notebooku.

Vyskúšaj prevod kWh na jouly:

Koľko to stojí

Cena = počet kWh · cena 1 kWh. Skutočná cena závisí od zmluvy a roka; v príkladoch počítame s cenou približne 0,20 € za 1 kWh.

Konzola s príkonom asi 200 W, hráš 3 hodiny denne, 30 dní. Koľko to stojí?

Príkon v kW: $200\,\mathrm{W} = 0{,}2\,\mathrm{kW}$ .
Čas: $3\,\mathrm{h} \cdot 30 = 90\,\mathrm{h}$ .
Práca: $W = 0{,}2\,\mathrm{kW} \cdot 90\,\mathrm{h} = 18\,\mathrm{kWh}$ .
Cena: $18 \cdot 0{,}20\,€ =$ 3,60 € za mesiac.

Nabíjanie mobilu je lacné: nabíjačka 10 W, 2 hodiny denne, celý rok = $10\,\mathrm{W} \cdot 2\,\mathrm{h} \cdot 365 = 7300\,\mathrm{Wh} = 7{,}3\,\mathrm{kWh}$ , teda asi 1,50 € za rok.

Vysávač s príkonom 800 W ide 30 minút. Koľko kWh spotrebuje a koľko to stojí pri cene 0,20 € za kWh?

Ukáž riešenie

$W = 0{,}8\,\mathrm{kW} \cdot 0{,}5\,\mathrm{h} = 0{,}4\,\mathrm{kWh}$ , cena $0{,}4 \cdot 0{,}20\,€ =$ 0,08 € (8 centov).

🧪 Pokus: Koľko energie zje varenie vody? (doma, s rýchlovarnou kanvicou)

Pomôcky: rýchlovarná kanvica, odmerka, stopky v mobile. Príkon prečítaj na štítku na spodku kanvice alebo podstavca — len keď je kanvica odpojená zo zásuvky. Nalej 1 liter studenej vody, zapni kanvicu a stopni čas, kým sa sama nevypne. Pozor na horúcu paru, kanvicu neotváraj počas varu.

Vypočítaj $W = P \cdot t$ v jouloch aj v kWh a cenu jedného varu.

Čo uvidíš

Kanvica s príkonom okolo 2 000 W uvarí liter vody zvyčajne za 3 až 4 minúty. Vyjde ti okolo 0,1 kWh, teda asi 2 centy. Ak si prebral teplo $Q = c \cdot m \cdot \Delta t$ zo 7. ročníka, porovnaj: elektrickej práce je o niečo viac ako tepla, ktoré prijala voda — časť tepla ohreje kanvicu a okolitý vzduch.

Teraz ty

Chyť správnu odpoveď — počítaj s kalkulačkou:

Priraď veličinu k jednotke a jednotku k prevodu:

Zapamätaj si

Príkon: $P = U \cdot I$ , jednotka watt, $1\,\mathrm{kW} = 1000\,\mathrm{W}$ .
Elektrická práca: $W = P \cdot t = U \cdot I \cdot t$ , v jouloch (W a s) alebo v kWh (kW a h).
$1\,\mathrm{kWh} = 3\,600\,000\,\mathrm{J}$ , $1\,\mathrm{Wh} = 3600\,\mathrm{J}$ .
Cena = počet kWh · cena 1 kWh (približne 0,20 €).