Elektrienergia

Elektrienergia on elektromagnetvälja energia. Elektrienergiat saadakse mõnda teist liiki energiat muundades peamiselt elektrijaamades. Elektrienergiat on lihtne üle kanda ja suure kasuteguriga muundada. Elektrienergia muundub kasulikuks energiaks elektritarvitites ‒ elektrimootorites, küttekehades, valgustites jm.

Elektrienergiat ${\displaystyle E}$ väljendab integraal elektripinge ${\displaystyle u(t)}$ ja voolutugevuse ${\displaystyle i(t)}$ korrutisest ajas ${\displaystyle t}$:

${\displaystyle E=\int _{t_{0}}^{t_{1}}u(t)\cdot i(t)\cdot \mathrm {d} t.}$

Elektrienergia SI ühik on džaul (tähis J) ehk vattsekund (Ws). Praktikas mõõdetakse ja arvestatakse elektrienergiat kilovatt-tundides: 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J.

Elektrienergia alalisvooluahelas

Elektrienergia

${\displaystyle E=U\,I\,t=P\,t,}$

kus U on pinge, I ‒ vool, P ‒ võimsus ja t ‒ aeg.

Kui näiteks pingel 12 volti läbib elektritarvitit ühtlaselt vool 4 amprit 20 minuti kestel, on tarbitud elektrienergiat

${\displaystyle 12\cdot 4\cdot 20\cdot 60=57600\;{\text{Ws}}}$

ehk

${\displaystyle {\frac {12\cdot 4\cdot 20}{60\cdot 1000}}=0,016\;{\text{kWh}}.}$

Aktiivenergia ja reaktiivenergia vahelduvvooluahelas

Vahelduvvoolu-elektriahelas on energia samuti võimsuse ja aja korrutis. Kui koormusvool on püsiv ja tarviti aktiivtakistusega (nagu näiteks hõõglamp), saab tarbitud energiat arvutada samamoodi kui alalisvoolu korral. Seda energiat nimetatakse aktiivenergiaks, s.o energiaks, mis on täielikult muundatav mõnda teist liiki energiaks (näitejuhul soojuse ja valguskiirguse energiaks).

Vahelduvvooluahelas leidub üldjuhul ka reaktiivtakistuslikke komponente. Seetõttu võib aktiivvõimsuse kõrval olla tegemist ka reaktiivvõimsusega ning vastavalt ka reaktiivenergiaga.

Aktiivenergia (vatt-tundides, Wh)

${\displaystyle W_{P}=P\,t=U\,I\,t\,\cos \varphi .}$

Reaktiivenergia varrtundides, var•h)

${\displaystyle W_{Q}=Q\,t=U\,I\,t\,\sin \,\varphi .}$

Nendes valemites

P ‒ aktiivvõimsus vattides (W),

Q ‒ reaktiivvõimsus varrides (var),

t ‒ aeg tundides,

φ ‒ pinge ja voolu vaheline faasinihkenurk.

Elektrienergia salvestamine

Elektrienergiat saab salvestada püsivas elektriväljas, näiteks kaksikkihtkondensaatoris, samuti induktiivpooli magnetväljas, kuid enamasti salvestatakse elektrienergiat teiste energialiikidena, näiteks keemilise energiana akumulaatoris.

Elektrienergia mõõtmine

Tarbitud elektrienergia kogust saab mõõta kaudselt ja otseselt. Kaudse meetodi korral mõõdetakse võimsus vattmeetriga ja korrutatakse see tarbimise ajavahemikuga: E = P • t; kui aega mõõdetakse sekundites, saadakse tulemus vattsekundites ehk džaulides. Kaudsel mõõtmisel saadakse õige mõõtetulemus ainult siis, kui pinge ja vool on mõõtevahemikus püsivad.

Üldiselt mõõdetakse elektrikulu otseselt selleks ettenähtud mõõteriistaga ‒ elektriarvestiga ehk (argikeeles) voolumõõtjaga.

Tarbitud ja toodetud elektrielektrienergiat väljendatakse vatt-tundides (Wh), kilovatt-tundides (kWh), megavatt-tundides (MWh), gigavatt-tundides (GWh) ja teravatt-tundides (TWh).

Vaata ka

• Elektrienergia tootmine
• Reaktiivvõimsus
• Elektriarvesti