Elektricitet är en av de grundläggande nödvändigheterna i dessa moderna tider och vi kan inte föreställa oss vårt liv utan den. I båda fallen, såsom en lagrad likström i batterier eller växelströmsnätet från elpolerna, i båda fallen använder vi den för att driva vår dagliga utrustning och våra industrier använder den för att köra maskiner för att tillverka varor och erbjuda tjänster.
Mängden el vi använder mäts utifrån elkraft.
Vad är elektrisk effekt?
Varje elektrisk utrustning eller enhet som vi använder har specifika effektmärken som nämns på den. Det betyder att den förbrukar den specifika märkeffekten och omvandlar den elektriska kraften till bra användning. Till exempel en mobiltelefon, använder strömmen från batteriet, för att driva dess displayenhet (omvandlar den till ljus), högtalare (för ljudgenerering) och dess processorer (för logiska operationer) etc. Samma som maskiner som förbrukar elektrisk kraft och genererar mekanisk power & heater genererar värmeenergi.
Generellt sett är definitionen av effekt graden av överförd energi eller energin som överförs i en tidsenhet.
Så enligt definitionen är den elektriska kraften flödet av elektrisk energi eller det arbete som utförs på elektriska laddningar i en elektrisk krets.
Den elektriska energin är den energi som lagras i laddning Q under inverkan av spänningen V (potentialskillnad). Därför är den elektriska kraften;
P = Elektrisk energi / Tid = (V x Q) / t
Där Q / t = I, eftersom laddningsflödet per tidsenhet kallas elektrisk ström betecknad med I.
P = VI
I en elektrisk krets kan vi säga att den effekt som förbrukas eller genereras av en komponent är lika med produkten av spänningsfallet över den och strömmen som flyter genom den.
Enhet för elektrisk effekt
Eftersom den elektriska kraften är flödet av energi per tidsenhet & energienheten är joule.
Elektrisk effekt = Joule / Second = J/s
SI-enheten för elektrisk effekt är watt representerad av W.
Watt, W = Joule/sekund
En watt definieras som den elektriska effekt som förbrukas när en volts potentialskillnad appliceras på en krets och den tvingar en ampere ström att flyta genom den.
Effekten kan variera från små siffror till mycket stora siffror som förenklas med prefix som mill watt mW, Kilowatt kW, megawatt MW etc.
Beräkning av elektrisk effekt
Den elektriska effekt som genereras eller förbrukas av en komponent i en krets kan enkelt beräknas genom att använda dessa ekvationer;
Enligt Ohms lag; V = IR
P = I2R
eller P = V2/R
Där strömmen I är strömmen som flyter genom komponenten, V är spänningen över den och R är komponentens resistans. Vi kan använda endera ekvationen för att beräkna effekt om vi har någon av de två elektriska parametrarna (I, V eller R) för en komponent.
Producent & Konsument
Producenten är en elektrisk enhet som genererar eller levererar elektrisk kraft till kretsen. Enligt lagen om energibevarande kan energi varken skapas eller förstöras. Tillverkarna omvandlar annan form av energi till elektrisk energi som batterier som omvandlar kemisk energi från kemikalierna inuti den, Vattenturbiner omvandlar vattnets kinetiska energi, Vindkraftverk omvandlar vindenergi, solpaneler omvandlar solstrålning. Alla dessa enheter är producenter av elektrisk energi och erbjuder kraft i olika miljöer och förhållanden.
Konsumenten är en elektrisk enhet som förbrukar den elektriska kraften. Den omvandlar den elektriska energin till annan nödvändig form av energi. Ett motstånd förbrukar elektrisk energi och omvandlar den till värmeenergi. I värmare används spolens motstånd för att generera värme. På liknande sätt genererar motorer mekanisk energi, lysdioder genererar ljusenergi etc. Sådana elektriska komponenter kallas elektriska konsumenter.
Elkraften är ett mått på hur snabbt elproducenten levererar el och konsumenterna förbrukar den.
Typer av elektrisk kraft
Den elektriska kraften kan kategoriseras i två typer baserat på typen av elektrisk strömflöde. De två typerna av elektriska strömmar är likström (DC) och växelström (AC).
Därför är typerna av elektrisk kraft likström och växelström som förklaras nedan.
Likström
Likström tillförs av en likströmskälla som ett batteri och en solcellscell. Likströmmen är enkelriktad och konstant. Därför är dess beräkning mycket enkel. Det är lika med produkten av spänning och ström.
P = V I
Där V är spänningen över komponenten och I är strömmen som passerar genom den
AC ström
Växelströmmen är en kontinuerligt föränderlig ström mellan maximala och lägsta toppvärden. Den ström som tillförs av sådan ström kallas för växelström. Strömmen ändrar sin riktning med jämna mellanrum, vilket introducerar idén om frekvens och fas i ström- och spänningsvågformen.
Elektrisk konsumtion
Elkraft är hur snabbt en elektrisk komponent, elektrisk krets eller system använder energi.
Effektenheter är Watt (W), 1 watt motsvarar 1 Joule/sekund (J/s).
Följande förhållande uppstår mellan effekt, ström och pålagd spänning:
P=IV
P = IV
Där P
P
är kraften, I
är kretsströmmen och V är spänningsförändringen över komponenten. Med hjälp av Ohms lag kan effektekvationen manipuleras för att sättas i termer av olika variabler som beskrivs i tabellen nedan.
Effektvärde
Effektmärket är den maximala hastighet med vilken en elektronisk enhet (till exempel en givare) kan omvandla energi till någon annan form, liknande ampacitet för elektrisk ström. Varje enhet som kan omvandla en form av energi till en annan kallas en givare. Motstånd har till exempel förmågan att absorbera energi och omvandla den till värme.
Hastigheten med vilken den absorberar energi måste vara lika med den hastighet med vilken den avleder värme. Om hastigheten med vilken motståndet absorberar värme överskrids kommer motståndet att smälta och förstöras. Effekten för motståndet beskriver alltså dess förmåga att avleda värme.
Effekteffektivitet
Effekteffektiviteten för en enhet är ett mått på hur väl den enheten omvandlar elektricitet till arbete. Elmotorer har extremt hög effekteffektivitet, vanligtvis över 90 %, och ofta över 96 %. Detta står i skarp kontrast till förbränningsmotorer som har en verkningsgrad på mellan 25 % och 35 %. Denna skillnad i effektivitet är anledningen till att elfordon uppnår så höga MPGe-betyg. Det är också därför el anses vara energi av högre kvalitet.
Effekteffektiviteten kan inte överstiga 100 % eftersom energi inte kan skapas eller förstöras enligt termodynamikens första lag.
