Свободна лаборатория · 12–16 години
Токът в апартамента
Защо прекъсвачът изключва, когато каната и фурната работят заедно, а лампите почти не се усещат? Прочети, после провери сам в симулацията.
Уредите са един до друг
Уредите в кухнята са свързани успоредно: всеки получава цялото напрежение на линията – 230 V – и работи сам, независимо колко други уреди са включени. Всеки уред взема своя ток:
I = P : U
Каната с мощност 2200 W тегли 2200 : 230 ≈ 9,6 A – и когато работи сама, и когато до нея работят още пет уреда. Затова токовете на уредите се събират: по проводника от таблото тече сумата им.
Колко дава линията
Автоматичният прекъсвач на линията не гледа кой уред е най-голям, а общия ток. Прекъсвач 16 A при 230 V пуска най-много 230 V · 16 A = 3680 W – около 3,7 kW за всички уреди заедно.
- Всеки ампер е около 230 W.
- Всеки киловат е малко над 4 A.
- Каната (9,6 A) и фурната (10,9 A) поотделно са под 16 A, но заедно са 20,4 A – и прекъсвачът изключва.
| Уред | Мощност | Ток |
|---|---|---|
| Електрическа кана | 2200 W | 9,6 A |
| Фурна (докато нагрява) | 2500 W | 10,9 A |
| Съдомиялна машина (докато загрява водата) | 2000 W | 8,7 A |
| Микровълнова фурна | 1200 W | 5,2 A |
| Тостер | 900 W | 3,9 A |
| Хладилник (докато компресорът работи) | 150 W | 0,65 A |
| Лампа с нажежаема жичка | 60 W | 0,26 A |
| Зарядно за телефон | 10 W | 0,04 A |
| Светодиодна лампа | 9 W | 0,04 A |
Истинската мощност е на табелката на уреда.
Защо лампите почти не се усещат
Една кана тегли толкова ток, колкото около 245 светодиодни лампи. Шест светодиодни лампи заедно са под 0,3 A. Ако смениш лампите със светодиодни, наистина пестиш – но каната и фурната пак претоварват линията, дори без нито една лампа. Виновникът са нагревателите: кана, фурна, съдомиялна.
Прекъсвачът пази проводника
Проводникът в стената е направен за определен ток – в нашата кухня 16 A. Когато токът е по-голям, проводникът се нагрява: топлината расте с квадрата на тока. При 20,4 A в проводник за 16 A топлината е около 1,6 пъти повече от позволеното.
По-голям прекъсвач не е решение. Прекъсвач 25 A ще мълчи, но проводникът ще прегрява. Затова прекъсвачът се избира според проводника, а не според уредите.
Кога изключва прекъсвачът
При малко претоварване истинският прекъсвач се загрява бавно и изключва след време – от минути до час. При голямо претоварване изключва за секунди. В симулацията времето е ускорено: изключването идва след няколко секунди.
Мощност и енергия не са едно и също
Мощността казва колко бързо уредът харчи. Енергията е мощност по време:
E = P · t
- Каната за 3 минути: 2,2 kW · 0,05 h = 0,11 kWh.
- Лампа с нажежаема жичка за 5 часа: 0,06 kW · 5 h = 0,3 kWh – почти три пъти повече.
- Светодиодна лампа за 5 часа: 0,045 kWh.
Безопасност
- Напрежението в контакта (230 V) е опасно за живота. Тази лаборатория е само на екрана – у дома не се правят опити с контакта, щепсела или таблото.
- Ако прекъсвачът изключи, кажи на възрастен. Възрастният първо изключва някои уреди и чак тогава вдига лостчето.
- Ако изключва отново и отново, без много уреди да работят, се вика електротехник. Не се слага по-голям прекъсвач и таблото не се отваря.
- Не включвай няколко нагревателя (кана, печка, сешоар, радиатор) в един разклонител.
- Вода и ток не се събират: не пипай уреди и щепсели с мокри ръце.
Задачата е класическа и се среща в много учебни материали.