Puissance électrique

l’énergie électrique est transformée en d’autres formes d’énergie lorsque les charges électriques traversent une différence de potentiel électrique (tension), qui se produit dans les composants électriques des circuits électriques., Du point de vue de l’énergie électrique, les composants d’un circuit électrique peuvent être divisés en deux catégories:

dispositifs passifs (charges)modifier

lorsque les charges électriques traversent une différence de potentiel d’une tension supérieure à une tension inférieure, c’est − à-dire lorsque le courant conventionnel (charge positive) passe de la borne positive (+) à la borne négative ( – ), le travail L’énergie potentielle des charges en raison de la tension entre les bornes est convertie en énergie cinétique dans l’appareil., Ces dispositifs sont appelés composants passifs ou charges; ils « consomment » l’énergie électrique du circuit, la convertissant en d’autres formes d’énergie telles que le travail mécanique, la chaleur, la lumière, etc. Les exemples sont les appareils électriques, tels que les ampoules, les moteurs électriques et les radiateurs électriques. Dans les circuits à courant alternatif (ca), la direction de la tension s’inverse périodiquement, mais le courant circule toujours du côté du potentiel supérieur au côté du potentiel inférieur.,

dispositifs actifs (sources d’alimentation)modifier

Si les charges sont déplacées par une « force extérieure » à travers le dispositif dans la direction du potentiel électrique inférieur au plus élevé, (donc la charge positive se déplace de la borne négative à la borne positive), sur les charges, et l’énergie est convertie en énergie potentielle électrique à partir d’un autre type d’énergie, telle que l’énergie mécanique ou l’énergie chimique., Les dispositifs dans lesquels cela se produit sont appelés dispositifs actifs ou sources d’alimentation; tels que les générateurs électriques et les batteries. Certains appareils peuvent être une source ou une charge, en fonction de la tension et du courant qui les traversent. Par exemple, une batterie rechargeable agit comme une source lorsqu’elle fournit de l’énergie à un circuit, mais comme une charge lorsqu’il est connecté à un chargeur de batterie et est en cours de recharge, ou d’un générateur comme une source d’alimentation et un moteur, comme une charge.,

Convention de signe Passivemodifier

étant donné que l’énergie électrique peut entrer ou sortir d’un composant, une convention est nécessaire pour quelle direction représente le flux de puissance positif. L’énergie électrique circulant dans un circuit en un composant est défini arbitrairement pour avoir un signe positif, tandis que la puissance circulant dans un circuit à partir d’un composant est défini pour avoir un signe négatif. Ainsi, les composants passifs ont une consommation d’énergie positive, tandis que les sources d’énergie ont une consommation d’énergie négative. C’est ce qu’on appelle la convention de signe passif.,

circuits Résistifsedit

dans le cas de charges résistives (ohmiques ou linéaires), la loi de Joule peut être combinée avec la loi D’Ohm (V = I·R) pour produire des expressions alternatives pour la quantité de puissance dissipée:

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

où R est la résistance électrique.

courant Alternatifmodifier

dans les circuits à courant alternatif, les éléments de stockage d’énergie tels que l’inductance et la capacité peuvent entraîner des inversions périodiques de la direction du flux d’énergie., La partie du flux de puissance qui, moyennée sur un cycle complet de la forme d’onde AC, entraîne un transfert net d’énergie dans une direction est connue sous le nom de puissance réelle (également appelée puissance active). Cette partie du flux de puissance due à l’énergie stockée, qui retourne à la source à chaque cycle, est connue sous le nom de puissance réactive., 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 \,}

où

Vp est la tension de crête en volts Ip est le courant de crête en ampères Vrms est la tension racine-moyenne-carrée en volts Irms est ampères θ est l’angle de phase entre les ondes sinusoïdales de courant et de tension

la relation entre la puissance réelle, la puissance réactive et la puissance apparente peut être exprimée en représentant les quantités sous forme de vecteurs., La puissance réelle est représentée comme un vecteur horizontal et la puissance réactive est représentée comme un vecteur vertical. Le vecteur de puissance apparente est l’hypoténuse d’un triangle rectangle formé en reliant les vecteurs de puissance réelle et réactive. Cette représentation est souvent appelée le triangle de puissance.,ne pas pouvoir)}}^{2}={\mbox {(puissance réelle)}}^{2}+{\mbox{(puissance réactive)}}^{2}}

les puissances réelles et réactives peuvent également être calculées directement à partir de la puissance apparente, lorsque le courant et la tension sont tous deux des sinusoïdes avec un angle de phase connu θ entre eux:

(puissance réelle) = (Puissance apparente) cos θ θ {\displaystyle {\MBOX{(puissance réelle)}}={\mbox{(puissance apparente)}}\cos \thêta } (puissance réactive) = (puissance apparente) puissance réactive)}}={\mbox {(puissance apparente)}} \sin\theta }

le rapport de la puissance réelle à la puissance apparente est appelé facteur de puissance et est un nombre toujours compris entre 0 et 1., Lorsque les courants et les tensions ont des formes non sinusoïdales, le facteur de puissance est généralisé pour inclure les effets de distorsion.

champs Électromagnétiquesmodifier

l’énergie électrique circule partout où les champs électriques et magnétiques existent ensemble et fluctuent au même endroit., L’exemple le plus simple de ceci est dans les circuits électriques, comme l’a montré la section précédente. Dans le cas général, cependant, l’équation simple P = IV doit être remplacée par un calcul plus complexe, l’intégrale du produit croisé des vecteurs de champ électrique et magnétique sur une zone spécifiée, ainsi:

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

le résultat est un scalaire puisque c’est l’intégrale de surface du vecteur de Poynting.