Elektrisk kraft

Elektrisk kraft er forvandlet til andre former for energi når elektriske ladninger beveger seg gjennom et elektrisk potensial forskjell (spenning), som oppstår i elektriske komponenter i elektriske kretser., Fra synspunkt av elektrisk kraft, komponenter i en elektrisk krets kan deles inn i to kategorier:

Passive enheter (masse)Edit

Når elektriske ladninger beveger seg gjennom en potensiell forskjell fra et høyere til et lavere spenning, det er da vanlig strøm (positiv ladning) beveger seg fra den positive (+) terminalen til den negative (−) terminal, arbeidet er gjort av de kostnader på enheten. Den potensielle energien i kostnader på grunn av spenningen mellom polene er omgjort til kinetisk energi i enheten., Disse enhetene kalles passive komponenter eller laster; de ‘bruker’ elektrisk kraft fra kretsen, konvertere den til andre former for energi som for eksempel mekanisk arbeid, varme, lys, etc. Eksempler på dette er elektriske apparater, for eksempel lyspærer, elektriske motorer og elektriske ovner. I vekselstrøm (AC) – kretser retning av spenning med jevne mellomrom reverserer, men den nåværende alltid flyter fra høyere potensial til lavere potensiell side.,

Aktive enheter (strømkilde)Edit

Hvis kostnader er flyttet av en ytre kraft » gjennom enheten i retning fra lavere elektrisk potensial til høyere, (så positive ladningen går fra den negative til den positive polen), vil bli gjort på kostnader, og energi blir omdannet til elektrisk potensiell energi fra en annen type energi, slik som mekanisk energi, eller kjemisk energi., Enheter der dette skjer kalles aktive enheter eller makt kilder, for eksempel elektriske generatorer og batterier. Noen enheter kan enten være en kilde eller en belastning, avhengig av spenning og strøm gjennom dem. For eksempel, et oppladbart batteri som fungerer som en kilde når det gir kraft til en krets, men som en belastning når den er koblet til et batteri lader og lades opp, eller en generator som strømkilde og en motor som en belastning.,

Passiv logg conventionEdit

Siden elektrisk kraft kan strømme enten inn eller ut av en komponent, en konvensjon som er nødvendig for hvilken retning de representerer positiv effekt flyt. Elektrisk kraft som strømmer ut av en krets til en komponent er vilkårlig definert til å ha et positivt fortegn, mens strømmen som strømmer inn i en krets fra en komponent er definert til å ha et negativt fortegn. Dermed passive komponenter har positiv effekt forbruk, mens strømkilder har negative strømforbruk. Dette kalles passiv fortegn.,

Resistiv circuitsEdit

I tilfelle av resistiv (Ohmske, eller lineær) laster, Joule ‘ s lov kan kombineres med Ohms lov (V = I·R) til å produsere alternative uttrykk for mengden strøm som er borte:

– > P = e V = I 2 R = V 2 R , {\displaystyle P=IV=I^{2}R={\frac {V^{2}}{R}},}

hvor R er den elektriske motstanden.

Vekslende currentEdit

I vekselstrøm kretser, energi-lagring elementer som induktans og kapasitans kan resultere i periodiske tilbakeslag i retning av energiflyten., Den delen av kraftflyten at, i gjennomsnitt over en komplett syklus av AC bølgeform, resulterer i netto overføring av energi i en retning som er kjent som reell makt (også referert til som aktiv effekt). Som del av kraftflyt på grunn av lagret energi, som går tilbake til kilden i hver syklus, er kjent som reaktiv effekt., r m s cos ⁡ θ {\displaystyle S={1 \over {\sqrt {2}}}V_{p}I_{p}\cos \theta =V_{\rm {rms}}I_{\rm {rms}}\cos \theta \,}

hvor

Vp er topp spenning i volt Ip er peak strøm i ampere Vrms er root-mean-square spenning i volt Irms er root-mean-square strømmen i ampere θ er den fasen vinkelen mellom strøm og spenning sinus bølger

forholdet mellom reell makt, reaktiv effekt og tilsynelatende strøm kan uttrykkes ved å representere de mengder som vektorer., Reell makt er representert som en horisontal vektor-og reaktiv effekt er representert som en vertikal vektor. Den tilsynelatende kraft vector er hypotenuse av en rett triangelet som, formes ved å koble den virkelige og reaktiv effekt vektorer. Denne representasjon er ofte kalt power trekant.,ikke strøm)}}^{2}={\mbox{(reell makt)}}^{2}+{\mbox{(reaktiv effekt)}}^{2}}

Real og reaktiv krefter kan også beregnes direkte fra den åpenbare makt, når strøm og spenning er både sinusoidene med en kjent fase vinkelen θ mellom dem:

(reell makt) = (tilsynelatende strøm) cos ⁡ θ {\displaystyle {\mbox{(reell makt)}}={\mbox{(tilsynelatende strøm)}}\cos \theta } (reaktiv effekt) = (tilsynelatende strøm) synd ⁡ θ {\displaystyle {\mbox{(reaktiv effekt)}}={\mbox{(tilsynelatende strøm)}}\synd \theta }

forholdet mellom reell makt til å åpenbare makt er kalt power faktor og er et tall alltid mellom 0 og 1., Der strømmer og spenninger har ikke sinusformet former, power factor er generalisert til å omfatte virkninger av forvrengning.

Elektromagnetisk fieldsEdit

Elektrisk energi flyter uansett hvor elektriske og magnetiske felt eksisterer sammen og gå opp og ned på samme sted., Den enkleste eksempel på dette er i elektriske kretser, som den foregående delen viste. I det generelle tilfellet er imidlertid den enkle ligningen P = IV må erstattes av en mer kompleks beregning, integrert i cross-produkt av det elektriske og magnetiske feltet vektorer over et spesifisert område, slik:

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

resultatet er en skalar siden det er overflaten som en integrert del av Poynting vektor.