Electric power

Electric power on muuntaa muihin energiamuotoihin, kun sähkövaraukset liikkuvat läpi sähköinen potentiaaliero (jännite), joka esiintyy sähkölaitteiden virtapiirit., Sähkötehon kannalta sähköpiirin komponentit voidaan jakaa kahteen luokkaan:

Passiiviset laitteet (kuormat)Edit

kun sähkövaraukset siirtyvät potentiaalieron kautta korkeammasta pienempään jännitteeseen, eli kun tavanomainen virta (positiivinen varaus) siirtyy positiivisesta (+) terminaalista negatiiviseen (−) päätelaitteeseen, työt tehdään laitteessa olevien latausten avulla. Päätelaitteiden välisestä jännitteestä johtuvien latausten potentiaalienergia muunnetaan laitteen liike-energiaksi., Nämä laitteet ovat kutsutaan passiiviset komponentit tai kuormat; he ’kuluttaa’ electric power circuit, se voidaan muuntaa muihin energiamuotoihin, kuten mekaaninen työ, lämpö, valo, jne. Esimerkkejä ovat sähkölaitteet, kuten lamput, sähkömoottorit ja sähkölämmittimet. Vaihtovirrassa (AC) virtapiireissä jännitteen suunta kääntyy ajoittain, mutta virta virtaa aina korkeammasta potentiaalista alemmalle potentiaalipuolelle.,

aktiiviset laitteet (voimanlähteet)muokkaavat

Jos latausta liikuttaa ”ulkopuolinen voima” laitteen kautta alemmasta sähköpotentiaalista korkeampaan suuntaan (eli positiivinen lataus siirtyy negatiivisesta positiiviseen päätelaitteeseen), työtä tehdään maksuilla, ja energia muunnetaan sähkö potentiaalienergiaksi jostain muusta energiasta, kuten mekaanisesta energiasta tai kemiallisesta energiasta., Laitteita, joissa näin tapahtuu, kutsutaan aktiivisiksi laitteiksi tai voimanlähteiksi, kuten sähkögeneraattoreiksi ja akuiksi. Jotkut laitteet voivat olla joko lähde tai kuorma, riippuen jännite ja virta niiden kautta. Esimerkiksi ladattava akku toimii lähteenä, kun se antaa virtaa piirille, mutta kuormana, kun se on kytketty akkulaturiin ja sitä ladataan, tai generaattorina virtalähteenä ja moottorina kuormana.,

Passiivinen merkki conventionEdit

Koska sähkö voi virrata joko sisään tai ulos komponentti, yleissopimuksen tarvitaan joka suuntaan edustaa positiivinen voima virtaus. Piiristä komponenttiin virtaava sähkövoima määritellään mielivaltaisesti positiiviseksi merkiksi, kun taas komponentista virtaavaan virtapiiriin määritellään negatiivinen merkki. Passiivisilla komponenteilla on siis positiivinen tehonkulutus, kun taas voimanlähteillä on negatiivinen tehonkulutus. Tätä kutsutaan passiivisen merkin yleissopimukseksi.,

resistiivinen circuitsEdit

resistiivisten (Ohmisten tai lineaaristen) kuormien tapauksessa Joulen laki voidaan yhdistää Ohmin lakiin (V = I·R) tuottamaan vaihtoehtoisia lausekkeita hävitettävän voiman määrälle:

P = I V = I 2 R = V 2 R, {\displaystyle P=IV=I^{2}r={\frac {V^{2}}{R}},}

missä r on sähkövastus.

vaihtovirta

vaihtovirtapiireissä energian varastointielementit, kuten induktanssi ja kapasitanssi, voivat johtaa jaksottaisiin energiavirtaussuunnan käänteisiin., Osa teho virtaus, että keskimäärin yli täydellinen sykli AC aaltomuoto, tulokset net energian siirto yhteen suuntaan on tunnettu todellista valtaa (myös nimitystä aktiivinen voima). Varastoidusta energiasta johtuva energiavirran osa, joka palaa lähteeseen jokaisessa syklissä, tunnetaan reaktiivisena tehona., r M S cos θ θ {\displaystyle P={1 \over {\sqrt {2}}}V_{p}i_{p}\cos \theta =V_{\rm {rms}}i_{\rm {rms}}\cos \theta \,}

missä

Vp on huippujännite volteissa Ip on ampeerien Vrms: n huippuvirta on juuri-neliöjännite volteissa Irms on ampeerien juurien keskiarvo-neliövirta θ on virran ja jännitteen siniaaltojen vaihekulma

reaalitehon, reaktiivisen tehon ja Näennäistehon välinen suhde voidaan ilmaista edustamalla suureita vektoreina., Reaaliteho esitetään vaakavektorina ja reaktiivinen teho vertikaalisena vektorina. Näennäinen voima vektori on hypotenuusa suorakulmaisen kolmion muodostettu yhdistämällä todellinen ja loistehon vektorit. Tätä edustusta kutsutaan usein potenssikolmioksi.,areena valtaa)}}^{2}={\mbox{(todellinen teho)}}^{2}+{\mbox{(loistehon)}}^{2}}

Todellinen ja reaktiivisen voimat voidaan laskea myös suoraan näennäisteho, kun virta ja jännite ovat molemmat sinusoids tunnettu vaihekulman θ välillä:

(todellinen voima) = (näennäisteho) koska ⁡ θ {\displaystyle {\mbox{(todellinen teho)}}={\mbox{(näennäisteho)}}\cos \theta } (loistehon) = (näennäisteho) sin ⁡ θ {\displaystyle {\mbox{(loistehon)}}={\mbox{(näennäisteho)}}\sin \theta }

todellisen tehon suhde näennäistehoon kutsutaan tehokerroin ja on useita aina välillä 0 ja 1., Jos virtauksilla ja jännitteillä on ei-sinimuotoisia muotoja, tehokerroin yleistetään käsittämään särön vaikutukset.

Sähkömagneettinen fieldsEdit

Sähkö-energia virtaa missä sähköiset ja magneettiset kentät ovat olemassa yhdessä, ja vaihtelevat samassa paikassa., Yksinkertaisin esimerkki tästä on sähköpiireissä, kuten edellinen osio osoitti. Yleisessä tapauksessa yksinkertainen yhtälö P = IV on kuitenkin korvattava monimutkaisemmalla laskelmalla, joka on sähkö-ja magneettikenttävektorien ristitulon integraali tietyllä alueella, eli

P = ∫ S ( E × H ) ⋅ D A . {\displaystyle P = \int _{s} (\mathbf {E} \times \mathbf {H} )\cdot \mathbf {dA} .\ ,}

tulos on skalaari, koska se on Poynting-vektorin pintaintegraali.