Kanvicu aj LED lampu môžeš zapojiť do rovnakej zásuvky. Kanvica však uvarí vodu za pár minút, kým lampa zostane len trošku teplá. Kanvica míňa energiu oveľa, oveľa rýchlejšie. Tomu, ako rýchlo niečo míňa energiu, hovoríme výkon.

Výkon je o rýchlosti

S elektrickými spotrebičmi je to rovnaké. Výkon hovorí, koľko elektrickej energie spotrebič minie každú sekundu. Kanvica, ohrievač či fén minú každú sekundu veľa. Nabíjačka telefónu alebo LED lampa minú len málo.

Watty a kilowatty

Výkon meriame vo wattoch a píšeme W. Jednotka dostala meno podľa Jamesa Watta, škótskeho inžiniera, ktorý asi pred 250 rokmi zostrojil oveľa lepšie parné stroje.

Jeden watt je malý výkon. Pre väčšie hodnoty používame kilowatty (kW). Jeden kilowatt je 1 000 wattov, podobne ako jeden kilogram je 1 000 gramov.

Výkon spotrebiča často nájdeš na malom štítku, napríklad na spodku kanvice. Na štítku sa mu hovorí príkon – je to výkon, ktorý si spotrebič berie zo zásuvky.

Koľko výkonu potrebujú rôzne veci?

SpotrebičVýkon
LED žiarovka5–10 W
Nabíjačka telefónu počas nabíjania5–20 W
Notebook20–60 W
Klasická žiarovka40–100 W
Televízor50–150 W
Mikrovlnná rúra1 000–1 500 W
Elektrický ohrievač1 000–2 500 W
Rýchlovarná kanvica2 000–3 000 W

LED žiarovka dá rovnako veľa svetla ako klasická žiarovka, ale potrebuje niekoľkokrát menší výkon. Klasická žiarovka mení väčšinu energie na teplo namiesto svetla.

Tlačenie krát tok

Výkon spotrebiča závisí od dvoch vecí: od tlačenia a od toku. Tlačenie je napätie a tok je prúd. Výkon zistíš, keď ich vynásobíš:

P=U⋅IP = U \cdot I
  • PP je výkon vo wattoch (W).
  • UU je napätie vo voltoch (V).
  • II je prúd v ampéroch (A).
Vodné koleso, ktoré roztáča padajúca voda Voda tečie žľabom a padá z výšky na lopatky vodného kolesa, ktoré sa točí. Výška pádu predstavuje tlačenie, teda napätie. Množstvo vody, ktoré spadne každú sekundu, predstavuje tok, teda prúd. Spolu dávajú kolesu jeho výkon. voda za sekundu = tok výška = tlačenie výkon
Vyšší pád (viac tlačenia) aj viac vody každú sekundu (väčší tok) dávajú vodnému kolesu väčší výkon.

Kanvica v zásuvke s napätím 230 voltov berie prúd asi 9 ampérov. Jej výkon je 230 · 9 = 2 070 wattov, teda asi 2 000 wattov.

Nabíjačka dáva telefónu napätie 5 voltov a prúd 2 ampéry. Jej výkon je 5 · 2 = 10 wattov. To je dvestokrát menej ako kanvica.

Energia je výkon krát čas

Účet za elektrinu je hlavne o energii: aký výkon sa používal a ako dlho. Energiu zistíš, keď vynásobíš výkon časom:

E=P⋅tE = P \cdot t
  • EE je energia v kilowatthodinách (kWh).
  • PP je výkon v kilowattoch (kW).
  • tt je čas v hodinách (h).

Jedna kilowatthodina je energia, ktorú spotrebič s výkonom 1 000 wattov minie za jednu hodinu. Elektromer v každej domácnosti počíta kilowatthodiny a každá z nich stojí peniaze.

Príklad. Kanvica s výkonom 2 000 wattov varí vodu 3 minúty. Koľko energie minie?

Za celú hodinu by kanvica minula 2 kWh. Lenže 3 minúty sú len dvadsatina hodiny, lebo 60 : 3 = 20. Kanvica teda minie 2 : 20 = 0,1 kWh.

LED žiarovka s výkonom 10 wattov minie tých istých 0,1 kWh, keď svieti 10 hodín. Kanvica míňa energiu rýchlo a krátko. Žiarovka ju míňa pomaly a dlho. Nakoniec obe minú rovnako veľa.

Kanvica a LED žiarovka spotrebujú rovnakú energiu Kanvica s výkonom 2 000 wattov, ktorá beží 3 minúty, a LED žiarovka s výkonom 10 wattov, ktorá svieti 10 hodín. Šípky od oboch vedú k rovnakému výsledku: 0,1 kilowatthodiny energie. 2 000 W × 3 minúty 10 W × 10 hodín rovnaká energia 0,1 kWh
Kanvica míňa energiu rýchlo a krátko. LED žiarovka ju míňa pomaly a dlho. Obe minú rovnakú energiu: 0,1 kilowatthodiny.
Poďme hlbšie: Ďalšie dva vzorce pre výkon pre dospelých a extra zvedavých

Vzorec P=U⋅IP = U \cdot I môžeš spojiť s Ohmovým zákonom U=R⋅IU = R \cdot I. Tak dostaneš ďalšie dva vzorce pre výkon, ktorý sa v odpore RR (v ohmoch) mení na teplo:

P=R⋅I2P=U2RP = R \cdot I^2 \qquad\qquad P = \frac{U^2}{R}
  • Prvý ukazuje, že teplo, ktoré vzniká v drôte, rastie s druhou mocninou prúdu. Dvojnásobný prúd vytvorí štvornásobné teplo. Preto elektrické vedenia prenášajú elektrinu pri veľmi vysokom napätí a malom prúde (pozri striedavý prúd).
  • Druhý sa hodí na kanvicu. Jej ohrevné teleso s odporom asi 26,45 Ω dáva pri napätí 230 V výkon P=230226,45=52 90026,45=2 000 WP = \frac{230^2}{26{,}45} = \frac{52\,900}{26{,}45} = 2\,000\ \text{W}.
Poďme hlbšie: Watty, jouly a kilowatthodiny pre dospelých a extra zvedavých
  • Vedecká jednotka energie je joule (J). Jeden watt znamená jeden joule každú sekundu: 1 W=1 J/s1\ \text{W} = 1\ \text{J/s}.
  • Kilowatthodina je 1 000 wattov počas 3 600 sekúnd, teda 3 600 000 joulov (3,6 MJ).
  • Výkon na štítku je najväčší výkon spotrebiča. Mnohé spotrebiče väčšinou berú menej. Napríklad chladnička svoj motor stále zapína a vypína.
  • Energia, ktorú spotrebič minie, nikdy nezmizne. Mení sa na iné formy a nakoniec sa väčšina z nej zmení na teplo. Viac sa dočítaš v článku o zákone zachovania energie.
Poďme hlbšie: Kto bol James Watt? pre dospelých a extra zvedavých

James Watt (1736–1819) parný stroj nevynašiel, ale výrazne ho zlepšil. V parných strojoch jeho čias sa pri každom zdvihu ten istý valec zohrieval a znova ochladzoval, čo spotrebovalo veľa uhlia. Watt pridal samostatnú komoru – kondenzátor –, v ktorej sa para ochladzovala. Jeho stroje spotrebovali oveľa menej uhlia a pomohli rozbehnúť priemyselnú revolúciu. V roku 1882 istý vedec navrhol pomenovať jednotku výkonu podľa neho a dnes nájdeš watty na každej lampe aj kanvici.

Over sa

Čo minie viac energie: kanvica s výkonom 2 000 wattov za 3 minúty, alebo LED žiarovka s výkonom 10 wattov za 10 hodín?

Ukáž odpoveď

Obe rovnako veľa — Kanvica minie 2 kW · 0,05 h = 0,1 kWh. Žiarovka minie 0,01 kW · 10 h = 0,1 kWh. Kanvica míňa energiu rýchlejšie, ale oveľa kratší čas.