Elektrivoolu võimsus. Arvesti

Võimsus iseloomustab töö tegemise kiirust. Mida suurem on masina võimsus, seda rohkem tööd võib masin sama aja jooksul teha. Elektri­seadmetes teeb tööd elektri­vool. Erinevates elektritarvitites võib elektrivoolu töö sama ajavahemiku jooksul olla erinev. Näiteks teeb elektrivool laevalgusti lambis sama aja jooksul palju rohkem tööd kui taskulambipirnis. Sellepärast valgustabki laelamp rohkem kui tasku­lamp.

Elektrivoolu võimsus on füüsikaline suurus, mis võrdub elektrivoolu tööga ajaühikus. Voolu võimsuse saab avaldada voolu töö valemist, jagades voolu töö ajavahemikuga, mille jooksul elektrivool teeb tööd.

$\[ N=\frac{A}{t}=\frac{UIt}{t}=UI \]$

Elektrivoolu võimsus on arvuliselt võrdne pinge ja voolutugevuse korruti­sega. Kuna voolu töö võib avaldada ka seostega

A = I²Rt ja  $\[ A=\frac{U^2}{R}t \]$,

saab ka voolu võimsuse avaldada vastavalt seostega:

N = I²R ja $\[ N=\frac{U^2}{R} \]$.

Voolu võimsuse ühikuks on 1 vatt, ühiku tähis on 1 W. Elektrivoolu võimsus on 1 vatt, kui elektrivoolu töö 1 sekundis on võrdne 1 džauliga. Voolu võimsuse ühik väljendatakse pinge ja voolutugevuse ühikute kaudu:

1 võimsuse ühik = 1 pinge ühik · 1 voolutugevuse ühik,

1 vatt = 1 volt · 1 amper,

1 W = 1 V · 1 A.

Elektrivoolu võimsust võib mõõta kaudsel meetodil. Voltmeetriga mõõdetakse pinge juhi otstel ja ampermeetriga voolutugevus juhis. Voolu võimsus arvutatakse, korrutades pinge ja voolutugevuse väärtused.

Võimsuse otseseks mõõtmiseks kasutatakse vattmeetrit, mis mõõdab ühe­aegselt nii voolutugevust kui ka pinget. Vattmeeter ühendatakse vooluringi nelja klemmi abil.

Elektrivoolu võimsuse mõõtmine. Vattmeetriga mõõdetakse samaaegselt voolutugevust lambis (mustad juhtmed) ja pinget lambi klemmidel (punased juhtmed).

Igapäevases kõnes kasutatakse sageli väljendit elektriseadme võimsus. Tolmuimeja võimsus on näiteks 1200 W, elektrilambi võimsus 60 W jne. Selliselt rääkides lähtutakse elektriseadmele või selle passi märgitud võimsuse väärtusest. Elektriseadme võimsus ja elektrivoolu võimsus on aga erineva tähendusega mõisted. Elektritarvitile või selle passi märgitud võimsust nimetatakse elektriseadme nimivõimsuseks. Seadme nimivõimsus on maksimaalne võimsus, mida seade võib arendada pikaajalise töötamise jooksul. Nimivõimsusel töötab elektritarviti ainult siis, kui pinge selle klemmidel vastab pinge väärtusele, mis on märgitud tarvitile või selle passi. Seda pinget nimetatakse nimipingeks.

Näiteks: kui elektrilambile on märgitud „230 V, 100 W”, siis tähendab see seda, et elektrivoolu võimsus lambi töötamise ajal on 100 W ainult sel juhul, kui pinge lambi hõõgniidi otstel on 230 V. Kui pinge lambi klemmidel on madalam või kõrgem, näiteks 210 V või 240 V, on ka elektrivoolu võimsus lambi töötamise ajal vastavalt väiksem või suurem kui 100 W.

Kui pinge lambi klemmidel ühtib nimipingega (230 V), ühtib voolu võimsus lambis lambi nimivõimsusega (100 W).

Kui pinge lambi klemmidel erineb nimipingest, erineb ka voolu võimsus lambi nimivõimsusest.

Seega, elektrivoolu võimsus on suuruselt võrdne elektri­seadme võimsusega ainult siis, kui pinge seadme klemmidel on võrdne seadme nimipingega.

Seadmetele märgitud nimivõimsuse väärtus aitab meil valida kõige sobivamat elektriseadet. Ei ole ju mõtet öövalgustis kasutada elektrilampi, mille nimivõimsus on näiteks 300 W. Samas ei piisa aga klassiruumi valgustamiseks elektrilampidest, mille nimivõimsus on vaid 15 W.

Teades elektrivoolu võimsust ja seadme töötamise aega, saab võimsuse ja aja kaudu arvutada elektrivoolu töö:

A = Nt.

Valemist lähtuvalt saab ka voolu töö ühiku avaldada võimsuse­ühiku ja ajaühiku kaudu.

1 tööühik = 1 võimsuseühik · 1 ajaühik,
​1 džaul = 1 vatt · 1 sekund,
​1 J = 1 W · 1 s.

Elektrienergia tarbimises ja müügis kasutatakse voolu töö mõõtmiseks ühikut 1 kilovatt-tund, lühendina 1 kW · h.

1 kW · h = 1000 W · 3600 s = 3 600 000 J = 3,6 · 10⁶ J.

Ühiku 1 kW · h kasutamine on mugav, kuna arvestades kasutatavate elektritarvitite nimivõimsust, on lihtne planeerida elektrienergia kulu.

Elektrienergia müügis mõõdetakse voolu tööd spetsiaalse mõõteriista – elektrienergia arvesti abil. Kõnekeeles nimetatakse arvestit ka voolumõõtjaks. Arvestiga saab mõõta elektrivoolu tööd korteris, kogu majas jne.

Korteri elektrienergia arvesti paigaldatakse kas maja trepikotta või korterisse. Arvesti esiküljel on aknake, kust on näha üks või kaks numbrite rida ja kontroll-lambike, mis vilgub siis, kui mõni elektritarviti töötab. Numbrite rida kajastab tarbitud elektri­energia väärtust kilovatt-tundides.

Kuu jooksul tarbitud elektrienergia väärtuse saame, kui fikseerime kord kuus mõõteriista näidu ja lahutame sellest eelmise kuu samal kuupäeval võetud näidu. Kui arvesti aknast on näha kaks rida numbreid, mõõdab arvesti voolu tööd eraldi päevasel ja öisel ajal. Öisel ajal elektrienergia tarbimine on odavam kui päeval.

1. Teisenda elektrivoolu töö 5 kW · h džaulideks.
2. Pinge juhi otstel on 24 V. Voolutugevus juhis on 2 A. Kui suur on voolu võimsus?
3. Voolutugevus elektrilambis on 0,27 A. Lambi hõõgniidi takistus on lambi töötamise ajal 807 Ω. Kui suur on voolu võimsus lambis?
4. Laevalgustis põleb kaks lampi, võimsustega 60 W ja 40 W. Pinge lampide hõõgniitide otstel on 230 V. Kui suur on voolutugevus kummaski lambis? Kummas lambis teeb elektrivool sama aja jooksul rohkem tööd?
5. 800-vatise võimsusega kohviautomaat töötab 10 minutit. Pinge kohviautomaadi klemmidel on 230 V. Kui suur on voolu töö kilovatt-tundides?
6. Ühe lambi võimsus on 60 W, teise lambi võimsus on 25 W. Kumma lambi hõõgniidi takistus on lambi töötamise ajal suurem ja mitu korda, kui pinge lampide klemmidel on sama suurusega? 
7. Elektripliidi passi on kirjutatud „0,8 kW, 230 V”. Kui suur on küttekeha takistus? Kui suur on voolu võimsus elektripliidi küttekehas, kui pinge klemmidel on 240 V? (Takistuse sõltuvust temperatuurist mitte arvestada.)

1. Reostaati kasutati küttekehana. Reostaadi traat põles läbi. Pärast remonti oli traat veidi lühem. Milline on pärast remonti reostaadis teatud aja jooksul eraldunud soojushulk ja voolu võimsus võrreldes endise olukorraga, kui reostaadi klemmidele on rakendatud sama suur pinge kui enne remonti?
2. Elektripliidi plaadis on kaks sama suure nimivõimsusega küttekeha. Plaati on võimalik lülitada tööle kolmel erineval võimsusel. Kuidas on neil juhtudel ühendatud vooluringi küttekehad?
3. Joonesta oma vihikusse allpool toodud tabel ja kanna sellesse oma koduse elektri­arvesti näidud seitsme järjestikuse ööpäeva jooksul igal päeval samal kella­ajal. Küsi vanematelt teie peres maksmise aluseks olev elektritariif (arvestades lisaks elektritootmisele ka ülekandetasusid ning maksusid) ja arvuta:
   1. keskmine elektrienergia tarbimine ja selle eest tasumine oma kodus ühe öö­päeva jooksul;
   2. keskmine elektrienergia tarbimine ja selle eest tasumine oma kodus ühe kuu jooksul;
   3. keskmine elektrienergia tarbimine ja selle eest tasumine oma kodus ühe aasta jooksul.
4. Arvuta, kui palju tarbiksid Eesti elanikud aastas oma kodudes kokku elektrienergiat, kui keskmine tarbimine oleks nagu sinu kodus. Arvutustes lähtu oma pere liikmete arvust ja sellest, et Eestis on umbes 1,4 miljonit inimest.
5. Leia teatmekirjandusest Eestis aastas toodetava elektrienergia kogus ning arvuta, kui suur osa sellest tarbitakse sinu andmete põhjal kodudes. Võrdle oma tulemusi klassikaaslaste tulemustega.
6. Analüüsi elektrienergia tarbimist oma kodus ja leia võimalusi elektrienergia säästmiseks.

Elektrienergia tarbimise tabel

Esitatud näites on elektrienergia päevaseks tariifiks võetud 0,14 €/kWh ja öiseks tariifiks 0,094 €/kWh.