2014학년도학기下전열기의 효율 측정

목 적

실험기구

전열기로 물을 끓여서, 물의 온도상승과 전열기의 소비전력으로 전열기 의 효율을 측정한다.

전열기(500[W]), 적산전력계, 비이커, 온도계, 증류수, 알루미늄 호일

원리 및 이론[Ⅰ]

- 1초 동안에 공급된 전기 에너지 (즉, 전기 에너지의 일률) - 전력 = (전압) x (전류)

- 단위 : 와트(W) ,1W는 1V의 전위차에서 1A의 전류가 흐를 때의 전력(1초에 1J의 일)

- 어느 기간에 사용한 전기 에너지의 총량 - 전력량 = (전력) x (시간)

- 단위 : 와트시(Wh), 또는 킬로와트시(kWh)

※ 전력(Electric power ; P = VI)

※ 전력량 (W = Pt)

) (

2

2

W

R R V

I t VI

VIt t

P  W    



원리 및 이론[Ⅱ]

] [KWh VIt

Pt

W   ^{KWh Joule}

10

6 . 3

1  

cal .

. cal

J 0 24

185 4

1  1 

 전열기의 발생열량 (w)

 실제 유효열량 (Q)

] [

)

( t

t

cal Mc

Q  

 전열기의 효율 (  ) : 100

10 6

. 3 ) (

24 . 0

)

100 (

1 2

1

2











 



 x x

t t

Mc W

 Q

1

2

x

x 

= 0.24 x 적산전력계의 눈금 x 3.6 x 10

( cal )

실험 방법

1. 전열기 효율측정 장치를 접속한다.

2. 비이커에 물을 적당히 넣고 물의 질량(g)을 기록한다.

3. 물이 담긴 비이커에 온도계를 담그고 가열전 물의 온도(t₁)을 측정한다.

4. 가열전의 적산 전력계 눈금(x₁)을 확인 한 후 전원을 연결한다.

5. 전열기 스위치를 최대로 하여 온도가 80[℃] 정도 올라갈 때까지 가열시킨다.

6. 물의 가열온도(t₂)를 측정하고, 적산 전력계의 눈금(x₂)을 확인한다.

7. 식에 대입하여 개방상태의 전열기 효율(

 )을 측정한다.

8. 비이커에 알루미늄 호일의 뚜껑을 닫고, 위의 실험을 반복하여 닫은상태의 전열기 효율 (

 )

9. 가열방법이 다른 두 실험이 끝난 후 소비전력량과 효율의 관계에 대해 알아본다.

측정치

가열방법 물의 질량 M (g)

가열전의 물의온도

(t₁)

가열후의 물의온도

(t₂)

가열 전의 적산전력계

눈금(x₁)

가열 후의 적산전력계

눈금(x₂)

소비전력량

([kwh]) 효율()

개방상태 닫은상태

K g cal c  0 . 9999 / 

물의 비열 :

계산 및 결론

가정용 적산전력계 : 가정에서 소비한 전력량을 눈금으로 표시해 준다. 1kW은 1시간에 1킬로와트의 비율 로 소비한 에너지를 나타낸다. 그러므로 1kWh의 전기 에너지를 5원씩 한다면, 5원으로 100W전구를 10 시간 사용할 수 있다. 전기다리미나 냉장고는 전류가 많이 흘러 에너지를 많이 소비하므로 전기료가 전구의

? 10 100

6 . 3 ) (

24 . 0

)

100 (

1 2

1

2

 









 



 x x

t t Mc W

 Q [ 계산 ]

개방상태 ;

닫은상태 ;

100 ?

10 6 . 3 ) (

24 . 0

)

100 (

1 2

1

2

 









 



 x x

t t Mc W

 Q

“ 전자의 비전하 측정 ” (373 page)

- 체대 6층 A실 -

Report – 원리 및 이론

※ 전력(Electric power ; P = VI) ( )

2

2

W

R R V

I t VI

VIt t

P  W    

] [KWh VIt

Pt

W   ^{KWh Joule}

10

6 . 3

1  

cal .

. cal

J 0 24

185 4

1  1 

 전열기의 발생열량 (w)

 실제 유효열량 (Q) Q  Mc ( t

 t

) [ cal ]

) ( t  t Mc

Q

1

2

x

x 

= 0.24 x 적산전력계의 눈금 x 3.6 x 10

( cal )