§ 45. Какое количество электрической энергии мы тратим

Естествознание, 6 класс. Учебник: Верховцева Л. А. и др. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 5: Энергия и движение. Страницы 78–82.

Чему научишься

• Объяснять, что такое ватт и киловатт-час.
• Переводить ватты в киловатты и в лошадиные силы.
• Считать, сколько энергии потратил прибор: мощность × время.
• Снимать показания со счётчика и находить расход.
• Считать, сколько тенге стоит работа прибора.

Разминка

• Сколько секунд в минуте? Минут в часе? Секунд в часе? 60; 60; $60 \cdot 60 = 3600$.
• Сколько граммов в килограмме? Метров в километре? По 1000. Приставка «кило-» значит «тысяча».
• Какие приборы у тебя дома работают от сети? Холодильник, телевизор, стиральная машина, чайник, утюг, телефон на зарядке, лампочки.
• Как вычислить $200 \cdot 2 : 1000$? $400 : 1000 = 0{,}4$.

Разбираемся

Почему электричество такое удобное

Электричество бежит по проводам на сотни километров. А дома оно легко превращается в то, что нужно: в свет (лампа), тепло (чайник), звук (колонка), движение (вентилятор). Поэтому им пользуются везде: на заводах, в школах, больницах, в транспорте.

Электроэнергию продают энергосбытовые компании, как товар. А раз это товар, его надо измерять и считать.

Ватт — сколько энергии «в секунду»

Мощность показывает, как быстро прибор тратит энергию. Её измеряют в ваттах (Вт).

📌 $1\ \text{Вт} = 1\ \text{Дж}$ энергии за 1 секунду. $1\ \text{кВт} = 1000\ \text{Вт}$.

Лампочка накаливания — от 10 до 100 Вт. Комнатный обогреватель — около 1000 Вт. Ваттами меряют не только электроприборы: человек на лёгкой пробежке тратит около 500 Вт, а семейный автомобиль выдаёт примерно 100 000 Вт.

🌟 Единицу назвали в честь Джеймса Уатта (1736–1819), шотландского изобретателя паровой машины. В 1882 году британские инженеры решили дать единице мощности его фамилию. Это был первый случай в истории техники, когда единицу назвали именем человека.

Уатт придумал и старую единицу — лошадиную силу (л. с.): $1\ \text{л. с.} \approx 746\ \text{Вт}$. Ей до сих пор меряют мощность моторов машин.

📕 В учебнике лошадиная сила названа «единицей измерения энергии». На самом деле это единица мощности.

Киловатт-час — сколько всего потрачено

Прибор работает не секунду, а минуты и часы. Чтобы узнать, сколько энергии он «съел», мощность умножают на время. Основная единица — киловатт-час (кВт·ч): столько тратит прибор мощностью 1000 Вт за 1 час.

📌 $E = \dfrac{P \cdot t}{1000}$, где $P$ — мощность в Вт, $t$ — время в часах, $E$ — энергия в кВт·ч.

⚠️ Частая ошибка. Подставляют время в минутах. Сначала переведи в часы: 30 мин = 0,5 ч, 15 мин = 0,25 ч, 90 мин = 1,5 ч.

Счётчик — «кассовый аппарат» электричества

Счётчик электрической энергии считает, сколько кВт·ч прошло в квартиру. Внутри он как бы «умножает» мощность всех включённых приборов на время. Мы видим только табло. Цифры растут, пока включён хоть один прибор. Выключишь всё — счётчик встанет.

На табло две части: целые кВт·ч (на рисунке обведены синим) и доли кВт·ч (красным, после запятой). Расход за месяц = последнее показание − первое показание.

👨‍👩‍👧 Родителю. Покажите ребёнку ваш счётчик и квитанцию за свет. Найдите вместе в квитанции «предыдущее показание», «текущее показание» и тариф — это та же задача, что в учебнике.

Сколько платить

Тариф — цена одного кВт·ч. В каждом регионе Казахстана тариф свой: он зависит от того, сколько рядом электростанций и во что обходится доставка энергии по проводам.

📌 Цена = тариф × израсходованная энергия (кВт·ч).

Например, кондиционер в самом слабом режиме (500 Вт) работает 1 час в Астане, тариф 2016 года — 16,61 тг:

$\dfrac{500}{1000} \cdot 1 \cdot 16{,}61 = 0{,}5 \cdot 16{,}61 \approx 8{,}31$ тг.

🌟 В Кокшетау киловатт-час в 2016 году стоил почти в 3,5 раза дороже, чем в Атырау!

Проверь, как понял

Проверь себя

• Что такое ватт? Единица мощности: 1 Вт — это 1 джоуль энергии за 1 секунду.
• Что такое киловатт-час? Энергия, которую тратит прибор мощностью 1 кВт за 1 час. Это главная единица учёта электроэнергии.
• Как найти потраченную энергию? Мощность в ваттах умножить на время в часах и разделить на 1000.
• Что такое тариф? Цена 1 кВт·ч электроэнергии.
• Как найти стоимость? Тариф умножить на израсходованные кВт·ч.

Решаем упражнения

№ 1

По таблице мощностей выбери три прибора, которые лучше не включать одновременно. Найди их общую мощность в ваттах и в лошадиных силах.

Как думать. Опасно включать вместе самые «прожорливые» приборы: сеть может не выдержать, сработает автомат. Ищем самые большие числа в таблице.

Решение.

1. Самые мощные: посудомоечная машина (3500 Вт), утюг (до 3500 Вт), стиральная машина-автомат (3300 Вт).
2. Вместе: $3500 + 3500 + 3300 = 10,300$ Вт.
3. В лошадиных силах: $10,300 : 746 \approx 13{,}8$ л. с.

Ответ: посудомоечная машина, утюг, стиральная машина; 10 300 Вт ≈ 13,8 л. с.

💡 Это как мотор небольшого мотоцикла! Поэтому в старых домах при одновременном включении таких приборов «выбивает пробки».

№ 2

По таблице мощностей посчитай, сколько энергии уйдёт, если включить одновременно компьютер, телевизор и кондиционер на максимальную мощность: а) какова их общая мощность; б) сколько энергии потратится за 3 часа развлечений.

Как думать. Максимальная мощность — верхнее число в таблице. Мощности складываем, потом считаем по формуле $E = \frac{P \cdot t}{1000}$.

Решение.

Ответ: а) 3680 Вт (3,68 кВт·ч за каждый час); б) 11,04 кВт·ч.

👨‍👩‍👧 Родителю. Посчитайте вместе, сколько стоит такой вечер по вашему нынешнему тарифу. По тарифу Алматы 2016 года получилось бы $11{,}04 \cdot 23{,}12 \approx 255$ тг.

№ 3

Посмотри на показания двух счётчиков: механического и электронного. Сколько кВт·ч показывает каждый? Сколько энергии в неполных кВт·ч (долях)? Оформи как задачу: «Дано — Решение — Ответ».

Как думать. Цифры до запятой (в синей рамке) — целые кВт·ч. Цифры после запятой (в красной рамке) — доли кВт·ч. На механическом счётчике последний барабанчик отделён красным — это десятые.

Решение.

Ответ: механический — 5101,4 кВт·ч (неполных 0,4 кВт·ч); электронный — 1116,6 кВт·ч (неполных 0,60 кВт·ч).

💡 Счётчик показывает всю энергию с момента установки. Чтобы узнать расход за месяц, нужно два показания и разность между ними.

№ 4

Кондиционер в самом слабом режиме (500 Вт) работает 1 час. Сколько заплатит семья в Астане, если тариф 16,61 тг за кВт·ч? А в твоём городе?

(разбор примера из текста параграфа)

Как думать. Сначала энергия в кВт·ч, потом умножаем на тариф.

Решение.

1. Энергия: $\frac{500 \cdot 1}{1000} = 0{,}5$ кВт·ч.
2. Астана: $0{,}5 \cdot 16{,}61 = 8{,}305 \approx 8{,}31$ тг.
3. Алматы: $0{,}5 \cdot 23{,}12 = 11{,}56$ тг.
4. Атырау: $0{,}5 \cdot 7{,}74 = 3{,}87$ тг.

Ответ: Астана — 8,31 тг; Алматы — 11,56 тг; Атырау — 3,87 тг (по тарифам 2016 года).

№ 5

(задание без номера в учебнике: «Проведи микроисследование» дома) В начале недели запиши показание счётчика (целые кВт·ч). Всю неделю следи, как быстро меняются доли при включении разных приборов. В конце недели снова запиши показание. Найди расход и стоимость по тарифу своего региона.

Как думать. Расход = конечное показание − начальное. Стоимость = расход × тариф.

Пример ответа.

1. Расход: $5139 - 5101 = 38$ кВт·ч.
2. Стоимость (например, по тарифу Алматы 2016 г.): $38 \cdot 23{,}12 = 878{,}56$ тг.

Ответ: у каждой семьи свои числа; считаем по образцу: разность показаний × тариф.

⚠️ Счётчик только смотри, ничего в щитке не трогай и не открывай. Если счётчик в подъезде, сходи к нему со взрослым.

№ 6

(задание без номера в учебнике: самоанализ) Что было легко, над чем пришлось подумать, что вызвало трудности? Как ты разберёшься с непонятным?

Пример ответа.

• Легко: переводить ватты в киловатты.
• Пришлось подумать: читать табло счётчика, где целые и где доли.
• Трудно: формула энергии, когда время дано в минутах.
• План: решу ещё 3 задачи на перевод минут в часы и сниму показания нашего счётчика вместе с папой.

Ответ: у каждого свой.

Шпаргалка

• 1 кВт = 1000 Вт; 1 ч = 60 мин = 3600 с.
• Энергия (кВт·ч) = мощность (Вт) × время (ч) : 1000.
• Расход = новое показание счётчика − старое.
• Стоимость = расход × тариф.
• Время всегда переводи в часы.

Мини-тест