Come calcolare la potenza in un circuito
Introduzione
L'energia elettrica è la velocità con cui l'energia viene trasferita a o da una parte di un circuito elettrico. Una batteria può fornire energia o un elemento del circuito come un resistore può rilasciare energia sotto forma di calore. Per qualsiasi elemento del circuito, la potenza è uguale alla differenza di tensione ai capi dell'elemento moltiplicata per la corrente. Per la legge di Ohm, V = IR, e quindi ci sono forme aggiuntive della formula dell'energia elettrica per i resistori. La potenza è misurata in unità di Watt (W), dove un Watt è uguale a un Joule al secondo (1 W = 1 J/s). Così come nel caso in cui sia necessario progettare un piccolo circuito per un vostro prodotto, magari da mettere in vendita, che al puro scopo dell'apprendimento (se siete degli studenti tecnici o degli appassionati), l'elettronica è una delle basi fondamentali da conoscere, oltre al fatto che essa rappresenta una meravigliosa scienza con cui è possibile sperimentare in vari modi. Proprio per questa ragione, nella seguente guida, vi spiegherò molto dettagliatamente come calcolare la potenza di un circuito elettrico. Vediamo quindi come procedere.
Occorrente
- Connessione internet
- PC o smartphone
- libri di fisica
Calcolare la potenza
Innanzitutto, la potenza è il lavoro che compie una carica elettrica nell'unità temporale ed è misurata in Watt. Dopo aver esplicato la definizione di potenza, partite con la casistica più semplice: un circuito elettrico in corrente continua. In questo caso, la formula per calcolare la potenza equivale a P=V*I. Supponete, ad esempio, di progettare un circuito formato da un generatore ed una resistenza. La differenza di potenziale sul generatore è pari a 5V e la resistenza vale 10 ohm. Procedete quindi col calcolare l'intensità della corrente elettrica, che attraversa il circuito. L'intensità è data dalla legge di ohm V=R*I, perciò, sarà data da I = V/R = 5V/10ohm = 0,2 A. Utilizzando la formula della potenza in corrente continua, calcolate quindi P = V*I = 5V*0,2A = 1 W.
Verificare l'intensità
La potenza elettrica (P ) in un circuito è la velocità con cui l'energia viene assorbita o prodotta all'interno di un circuito. Una fonte di energia come una tensione produrrà o fornirà energia mentre il carico collegato la assorbe. Le lampadine e i riscaldatori, ad esempio, assorbono energia elettrica e la convertono in calore, luce o entrambi. Maggiore è il loro valore o valutazione in watt, maggiore è la probabilità di consumare energia elettrica. Il simbolo della grandezza per la potenza è P ed è il prodotto della tensione moltiplicato per la corrente con l'unità di misura che è il Watt ( W ). I prefissi sono usati per denotare i vari multipli o sottomultipli di un watt, come ad esempio: milliwatt ( mW = 10 -3 W ) o kilowatt ( kW = 10 3 W ).
Calcolare la resistenza
Nel caso in cui il vostro circuito presenti più resistenze, vi basterà semplicemente calcolare la resistenza risultante tramite le formule di resistenze in serie o in parallelo. Successivamente, partendo dalla formula P=V*I, vi calcolereste la potenza istantanea del vostro circuito. Considerando che la tensione in un circuito a corrente alternata è data da v (t)=Vm*sin (2?/T*t) e l'intensità da i (t)=Im*sin (2?/T*t+?) dove Vm è il valore massimo positivo della tensione e Im della corrente, dove T è il periodo della sinusoide e t è l'istante del tempo e dove ? è la fase ed è pari a 0 in presenza di resistenze, potete dedurre che la potenza istantanea sarà data da p (t)=v (t)*i (t)=Vm*sin (2?/T*t)*Im*sin (2?/T*t+?). Considerato, inoltre, che Im=Vm/R, potete riscrivere la formula come p (t)=(Vm^2)*sin^2(2?/T*t)/R. La potenza media in un circuito a corrente alternata sarà, invece, data da P=(1/2)*(Vm^2)/R. Arrivati a questo punto, ipotizzate di schematizzare un tostapane collegato alla rete elettrica come una resistenza, e che la potenza media assorbita da esso sia pari a 2kW. Sapete che la tensione della rete è pari a 230*?2 V, perciò tramite la formula inversa della potenza media, calcolate la resistenza tramite R=Vm^2/(2*R)=(230*?2)^2/(2000*2) ed otterrete una resistenza da 26,45 ohm.