§ 45. Біз электр энергиясының қанша мөлшерін жұмсаймыз

Жаратылыстану, 6 сынып. Оқулық: Қаратабанов Р.Ә. және т.б. (Алматыкітап баспасы, 2023). 5 тарау: Энергия және қозғалыс. 76–80-беттер.

Нені үйренесің

• Ватт және киловатт-сағат дегеніміздің не екенін түсіндіруді.
• Ваттты киловатқа және ат күшіне ауыстыруды.
• Аспап қанша энергия жұмсағанын есептеуді: қуат × уақыт.
• Есептегіштің көрсеткішін оқып, шығынды табуды.
• Аспаптың жұмысы неше теңге тұратынын есептеуді.

Ой қозғау

• Бір минутта неше секунд? Бір сағатта неше минут? Бір сағатта неше секунд? 60; 60; $60 \cdot 60 = 3600$.
• Бір килограммда неше грамм? Бір километрде неше метр? Екеуінде де 1000. «Кило-» қосымшасы «мың» дегенді білдіреді.
• Үйде қандай аспаптар электр желісінен жұмыс істейді? Тоңазытқыш, теледидар, кір жуғыш машина, шәйнек, үтік, зарядталып тұрған телефон, шамдар.
• $200 \cdot 2 : 1000$ қалай есептеледі? $400 : 1000 = 0{,}4$.

Тақырыпты талдаймыз

Электр қуаты неге соншалықты ыңғайлы

Электр қуаты сымдар арқылы жүздеген шақырымға жетеді. Ал үйде ол өзіңе керегіне оңай айналады: жарыққа (шам), жылуға (шәйнек), дыбысқа (колонка), қозғалысқа (желдеткіш). Сондықтан оны барлық жерде қолданады: зауытта, мектепте, ауруханада, көлікте.

Электр энергиясын энергия өткізу компанияларынан тұтынушылар тауар ретінде алады. Ал егер ол тауар болса, оны өлшеп, есептеу керек.

Ватт — «секундына» қанша энергия

Қуат аспаптың энергияны қаншалықты жылдам жұмсайтынын көрсетеді. Оны ваттпен (Вт) өлшейді.

📌 Ватт (Вт) — электр қуаты бірлігінің өлшемі. Ғылыми есептеулерде ватт — энергия өзгеруінің жылдамдығы (энергияның қаншалықты өзгеретіні). $1\ \text{Вт} \cdot \text{с} = 1\ \text{Дж}$, яғни 1 Вт қуат 1 секундта 1 джоуль энергия береді. $1\ \text{кВт} = 1000\ \text{Вт}$.

Қарапайым кішкентай қыздыру шамы 10 Вт-тан 100 Вт-қа дейін, ал бөлме жылытқыш — шамамен 1000 Вт болуы мүмкін. Ватпен тек электр аспаптарын ғана емес, кез келген энергия түрін өлшейді: адамға асықпай баяу жүгіру үшін 500 Вт қажет болса, отбасылық автокөлік шамамен 100 000 Вт жұмсайды.

🌟 Бірлік Джеймс Уатттың (1736–1819) құрметіне аталған. Ол — шотланд инженері, өнертапқыш-механик, бу машинасын жетілдірген адам. 1882 жылы Британ инженерлер ассоциациясы оның есімін қуат бірлігіне беруге шешім қабылдады. Бұл — техника тарихында өлшем бірлігіне адам есімін берген алғашқы оқиға болды.

Қуат бірлігін Уатт ертерек те ойлап тапқан — ат күші (ат к.): $1\ \text{ат к.} \approx 746\ \text{Вт}$. Оқулықта ол ескірген қуат бірлігі деп дұрыс аталған. Ат күшімен қазір де көліктердің қозғалтқыштарының қуатын өлшейді.

Киловатт-сағат — барлығы қанша жұмсалды

Аспап бір секунд емес, минуттар мен сағаттар бойы жұмыс істейді. Ол қанша энергия «жегенін» білу үшін қуатты уақытқа көбейтеді. Негізгі бірлік — киловатт-сағат (кВт·сағ): қуаты 1000 Вт аспап 1 сағатта осыншама жұмсайды.

📌 $E = \dfrac{P \cdot t}{1000}$, мұндағы $P$ — қуат (Вт), $t$ — уақыт (сағат), $E$ — энергия (кВт·сағ).

⚠️ Жиі кететін қате. Уақытты минутпен қояды. Алдымен сағатқа ауыстыр: 30 мин = 0,5 сағ, 15 мин = 0,25 сағ, 90 мин = 1,5 сағ.

Есептегіш — электр қуатының «кассалық аппараты»

📌 Электр энергиясын есептегіш — электр энергиясы қуатының шығынын есептеуге арналған құрал.

Есептегіш пәтерге қанша кВт·сағ өткенін санайды. Оның ішінде барлық қосылған аспаптардың қуатын уақытқа «көбейтетін» механизм бар. Біз тек шкаланы көреміз. Бір аспап қосулы тұрғанда да сандар өсіп отырады. Бәрін өшірсең, есептегіш тоқтайды.

Көрсеткіште екі бөлік бар: кВт·сағ-тың бүтін саны (суретте көк түспен көрсетілген) және кВт·сағ-тың бөлшектері (қызылмен, үтірден кейін). Бір айдағы шығын = соңғы көрсеткіш − алғашқы көрсеткіш.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Балаға өз есептегішіңізді және электр қуаты үшін төлем түбіртегін көрсетіңіз. Түбіртектен «алдыңғы көрсеткішті», «ағымдағы көрсеткішті» және тарифті бірге табыңыз — бұл оқулықтағы есеппен бірдей тапсырма.

Қанша төлейміз

Тариф — электр энергиясының әрбір кВт·сағ үшін бағасы. Қазақстанның әр аймағында тариф әртүрлі: ол маңдағы электрстансылардың санына және энергияны сымдармен жеткізуге жұмсалатын шығынға байланысты.

📌 Баға = тариф · жұмсалған электр энергиясы (кВт·сағ).

Мысалы, сен Астанада тұрасың. Ең төменгі режіммен қосылған салқындатқыштың (500 Вт) жұмысы үшін 1 сағат ішінде, 2016 жылғы тариф 16,61 тг болғанда, сен:

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

Шешуі: Алматы — $0{,}5 \cdot 23{,}12 = 11{,}56$ тг; Атырау — $0{,}5 \cdot 7{,}74 = 3{,}87$ тг.

🌟 2016 жылы Көкшетауда бір киловатт-сағат Атыраудағыдан шамамен 3,5 есе қымбат болды!

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• Ватт деген не? Қуат бірлігі: 1 Вт — 1 секундтағы 1 джоуль энергия.
• Киловатт-сағат деген не? Қуаты 1 кВт аспап 1 сағатта жұмсайтын энергия. Бұл — электр энергиясын есепке алудың негізгі бірлігі.
• Жұмсалған энергияны қалай табады? Қуатты (Вт) уақытқа (сағ) көбейтіп, 1000-ға бөледі.
• Тариф деген не? 1 кВт·сағ электр энергиясының бағасы.
• Құнын қалай табады? Тарифті жұмсалған кВт·сағ-қа көбейтеді.

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

12-кестені қарап, энергияның көп мөлшерде тұтынылуын болдырмау үшін, бір мезгілде қоспауға кеңес берілетін үш аспапты анықта. 1. Олардың жиынтық қуатын ваттпен анықта. 2. Олардың ат күшімен есептегендегі жалпы қуатын тап.

Қалай ойлаймыз. Ең «қомағай» аспаптарды бірге қосу қауіпті: желі шыдамай, автомат сөніп қалуы мүмкін. Кестедегі ең үлкен сандарды іздейміз.

Шешуі.

1. Ең қуаттылары: ыдысжуғыш машина (3500 Вт), үтік (3500 Вт-қа дейін), автоматты кір жуғыш машина (3300 Вт).
2. Бірге: $3500 + 3500 + 3300 = 10,300$ Вт.
3. Ат күшімен: $10,300 : 746 \approx 13{,}8$ ат к.

Жауабы: ыдысжуғыш машина, үтік, кір жуғыш машина; 10 300 Вт ≈ 13,8 ат к.

💡 Бұл шағын мотоциклдің қозғалтқышындай! Сондықтан ескі үйлерде мұндай аспаптарды бір мезгілде қосқанда «сақтандырғыш күйіп» кетеді.

№ 2

12-кестеге қара: а) бір мезгілде компьютер, теледидар және салқындатқыштың ең жоғарғы қуаттылығын қоссаң, жиынтық қуаты қанша болады; ә) көңіл көтеру 3 сағатқа созылса, қанша энергия жұмсалатынын есепте.

Қалай ойлаймыз. Ең жоғарғы қуат — кестедегі үлкен сан. Қуаттарды қосып, сосын $E = \frac{P \cdot t}{1000}$ формуласымен есептейміз.

Шешуі.

Жауабы: а) 3680 Вт (әр сағатта 3,68 кВт·сағ); ә) 11,04 кВт·сағ.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Мұндай кештің қазіргі тарифіңіз бойынша қанша тұратынын бірге есептеңіз. 2016 жылғы Алматы тарифі бойынша $11{,}04 \cdot 23{,}12 \approx 255$ тг шығар еді.

№ 3

Электр энергиясын есептеу аспабының көрсеткіштері берілген 40, 41-суреттерді қара. 1. Әрбір есептегіштегі энергия шығынын кВт·сағ-пен анықта. 2. Әрбір есептегіш үшін толық емес кВт·сағ-пен қанша электр энергиясы шығындалғанын көрсет. 3. Есепті шешу үшін ұсынылған нұсқаны пайдалан («Берілгені — Шешуі — Жауабы»).

Қалай ойлаймыз. Үтірге дейінгі сандар (көк жақтауда) — кВт·сағ-тың бүтін саны. Үтірден кейінгі сандар (қызыл жақтауда) — кВт·сағ-тың бөлшектері. Механикалық есептегіште соңғы барабан қызылмен бөлінген — бұл оннан бір бөліктер.

Шешуі.

Жауабы: механикалық — 5101,4 кВт·сағ (толық емес 0,4 кВт·сағ); электронды — 1116,6 кВт·сағ (толық емес 0,60 кВт·сағ).

💡 Есептегіш орнатылған күннен бері барлық энергияны көрсетеді. Бір айдағы шығынды білу үшін екі көрсеткіш және олардың айырмасы керек.

№ 4

Үйде микрозерттеу жүргіз. Өз үйінде орнатылған энергия есептегішпен таныс. 1) Аптаның басында электр энергиясын есептеу аспабы ағымдағы көрсеткішінің кВт·сағ бүтін мәнін дәптеріңе жаз. 2) Апта бойы түрлі тұрмыстық аспаптарды қосқан кезде есептегіш шәкілінің бөлшек бөлігінің көрсеткіші қалай өзгеретінін бақыла. 3) Апта соңында электр энергиясын есептеу аспабы көрсеткішінің кВт·сағ бүтін мәнін тағы да дәптеріңе жаз. 4) Жұмсалған энергияны анықта. Өз аймағыңа арналған тарифпен жұмсалған энергияның бағасын есепте.

Қалай ойлаймыз. Шығын = соңғы көрсеткіш − бастапқы көрсеткіш. Құны = шығын × тариф.

Жауап үлгісі.

1. Шығын: $5139 - 5101 = 38$ кВт·сағ.
2. Құны (мысалы, 2016 жылғы Алматы тарифі бойынша): $38 \cdot 23{,}12 = 878{,}56$ тг.

Жауабы: әр отбасының өз сандары болады; үлгі бойынша есептейміз: көрсеткіштер айырмасы × тариф.

⚠️ Есептегішке тек қара, қалқандағы ештеңеге тиме және оны ашпа. Егер есептегіш кіреберісте болса, ересек адаммен барып қара.

№ 5

Өзіңнің сабақтағы іс-әрекетіңе талдау жаса. Саған оңайға түскені қайсысы, аздап ойлануға тура келгені қайсысы, қандай аспап саған қиындық тудырды? Белгілеп қой. Сабақта туындаған қиындықтарды шешу үшін, өзіңнің іс-әрекетіңді жоспарла.

Жауап үлгісі.

• Оңай болды: ваттты киловатқа ауыстыру.
• Ойлануға тура келді: есептегіштің шкаласын оқу, бүтін және бөлшек бөліктерін ажырату.
• Қиын болды: уақыт минутпен берілгендегі энергия формуласы.
• Жоспар: минутты сағатқа ауыстыруға тағы 3 есеп шығарамын және үйдегі есептегіштің көрсеткішін әкеммен бірге түсіремін.

Жауабы: әркімнің өз жауабы.

Жадынама

• 1 кВт = 1000 Вт; 1 сағ = 60 мин = 3600 с.
• Энергия (кВт·сағ) = қуат (Вт) × уақыт (сағ) : 1000.
• Шығын = есептегіштің жаңа көрсеткіші − ескісі.
• Құны = шығын × тариф.
• Уақытты әрқашан сағатқа ауыстыр.

Шағын тест