Всі споживачі електроенергії один раз в місяць отримують рахунок для оплати за витрачену ними електроенергію. Чи замислювалися ви коли-небудь, за що саме ми платимо? Якщо це питання задати перехожим, то, напевно, посипалися б такі відповіді:

«За електричний струм!» «За світло!» «За електрику!»

Всі ці відповіді дуже неточні. Так, безсумнівно, лише одне те, що електростанція подає в квартири дуже потрібну річ. Отримуючи її безперервно, включаємо світло, телевізор, комп'ютер або праска.

Як же вимірюється ця річ, без якої важко собі уявити життя сучасної людини? Купуючи, наприклад, сир, ми знаємо, що треба його зважити, щоб заплатити відповідну суму. Якщо сир коштує, наприклад, 540 рублів за кілограм, то півкілограма коштуватимуть 270 рублів. Одиницею виміру в даному випадку є кілограм. Одиницею ж вимірювання електричної енергії вважається кіловат-годину. У підсумку завжди вказується, скільки ми витратили кіловат-годин, вартість 1 кіловат-години і загальна сума.

Лічильник показує кіловат-години, тобто кількість витраченої енергії. Кіловат - це одиниця потужності, еквівалентна кінським силам (одна кінська сила дорівнює 0,736 кіловата, або, навпаки, 1 кіловат дорівнює 1,36 к.с.).

Що ж таке кіловат-годину? Давайте розбиратися. Коли ми запалюємо світло, включаючи електричну лампочку, через нитку розжарення лампочки проходить струм. Це зрозуміло всім. Якщо ми відкриємо кран, з нього відразу ж поллється вода. Це теж зрозуміло, так як насоси постійно нагнітають її. Жителі великих міст знають, що іноді буває так, що на останніх поверхах високих будівель вода ледь тече, навіть якщо відкрити кран до межі. Причина полягає в слабкому напорі, тобто тиск води у водопровідній мережі недостатня.
В даному випадку між надходженням води і електроенергії є якась схожість. Наша лампочка іноді, а особливо ввечері, горить слабким червонуватим світлом. Можна сказати, що мало «електричне тиск». Поняття «електричне тиск» в техніці не існує. Замість «електричне тиск» ми будемо говорити електрична напруга в електромережі.
Подібність між явищами, що відбуваються з водою у водопровідній мережі і електроенергією в електромережі, цим не вичерпується. Струмінь води можна порівняти з іншим дуже важливим поняттям в електриці - струмом або, вірніше, силою струму. Від тиску води у водопроводі залежить сила струменя. Точно так же сила струму залежить від напруги.

Повернемося до аналогії з водою. Повністю відкритий кран створює певні (найкращі) умови для витікання води. У цих умовах, якщо вони не змінюються, сила струменя води буде залежати лише від тиску у водопровідній мережі. Але ж струмінь ми можемо зменшити, закручуючи поступово кран. В такому випадку тиск в мережі не змінилося б. Що ж змінилося? Змінилися б умови витікання води, тобто величина отвори, за яким витікала вода. Отвір стало менше, значить, збільшаться перешкоди на шляху води, викликані опором воді в крані, що надаються зменшені отвором.

Електричний струм на своєму шляху теж відчуває деякий опір, залежне від величини (площині поперечного перерізу) і довжини проводу, а також від якості матеріалу, з якого зроблений провід. Абсолютно ясно, що чим довше провід, тим більше він створює опір, і, навпаки, чим більше площа поперечного перерізу, тим менше опір. Порівняння з протокою води через довгу і коротку, широку і вузьку труби прояснить нам ситуацію. А як уявити собі вплив роду матеріалу? Ми знаємо, що мідь добре проводить електрику, а залізо значно гірше. Давайте подумки порівняємо мідь з гладким трубопроводом, а залізо з шорстким.

Як відомо з курсу фізики, сила електричного струму прямо пропорційна напрузі і обернено пропорційна опору. Всі фізичні величини: напруга, сила струму, опір - мають свої одиниці виміру. Напруга вимірюється в вольтах, сила струму - в амперах, опір - в Омасі.

1 ампер = 1 Вольт / 1 Ом

Останній раз повернемося до води. Змусимо її зробити деяку роботу. Нехай струмінь води падає з висоти h на лопаті турбіни. Чим більше струмінь води (наприклад, вода витікатиме з двох труб), тим більшу роботу буде здійснювати турбіна. А якщо вода буде падати на лопаті турбіни з висоти, в два рази більше первісної? Турбіна тоді виконає в два рази більшу роботу. Висновок - робота турбіни залежить від твору висоти падіння h води і кількості води q. Чого ще не вистачає в нашому виведення? Звичайно, часу. Чим довше буде падати вода на лопаті турбіни, тим більше роботи зробить турбіна. Отже, робота, здійснена водою, прямо пропорційна висоті падіння, кількості води, що падає в секунду на лопаті турбіни, і часу.

Проведемо порівняння електричного струму зі струменем води. Висота падіння води h відповідає тиску води, отже, напрузі, вимірюваній в вольтах. Кількість води, що протікає в одну секунду, це не що інше, як сила струму, яка вимірюється в амперах. Час вимірюється в секундах і в першому і в другому випадку. Робота, що здійснюється струмом, дорівнює добутку напруги, сили струму і часу і називається ват-секундою.

1 ват-секунда = 1 вольт * 1 ампер * 1 секунду

1000 ват = кіловату, а 3600 секунд = 1 годині.

Звідси випливає, що 36 000 000 ват-секунд = 1 кіловат-години (скорочено 1 кВт).
Саме звідси і формується поняття кіловат-годину.

джерело: http://fizmatbank.ru/

Матеріал підготували методисти ГМЦ догми: Рижикова О.А., Белишев А.Ю., Дмитришина О.В.