La potenza elettrica
Cos'è la potenza
La potenza è la rapidità di assorbimento dell'energia da un elemento nel tempo. $$ p = \frac{dw}{dt} $$
La potenza elettrica ( P ) di un circuito elettrico è il prodotto della tensione (V) per la corrente (I).
Dimostrazione. La potenza è l'assorbimento di energia di un elemento nel corso del tempo. $$ p=\frac{dw}{dt} = \frac{dw}{dq} \cdot \frac{dq}{dt} = vi $$
E' detta potenza istantanea perché la misurazione è relativa a un particolare istante temporale (t).
Per misurare la potenza nel tempo l'unità di misura della potenza è il Watt (W).
Il Watt misura l'energia del dispositivo nel tempo (t) ed è uguale alla potenza (P) per il numero delle ore (t).
Un watt equivale a 1 joule al secondo (1 J/s).
Cosa sono i wattora
Generalmente, in un componente elettrico l'unità di misura della potenza nel tempo è il wattora ( Wh ) ossia il numero di Watt in un'ora (h).
Dove
$$ 1 Wh = 3600 J $$
Nota. Un watt corrisponde a un joule (J) al secondo e in un'ora ci sono 3600 secondi. Pertanto, in un'ora la potenza è pari a 3600 J.
Qual è il segno della potenza
Il segno della potenza è determinato dalla direzione della corrente e dalla polarità della tensione.
- Se la corrente entra nel terminale positivo dell'elemento è $$ p=+vi $$
- Se la corrente entra nel terminale negativo dell'elemento è $$ p=-vi $$
Per convenzione la corrente entra nel terminale con segno + della tensione.
Quindi, Nel generatore la corrente entra nel terminale negativo ( esce dal positivo ) e la potenza erogata è negativa.
Nell'utilizzatore, invece, la corrente nel terminale positivo (+) e la potenza assorbita è positiva.
La convenzione degli utilizzatori
Per convenzione si indica la potenza con segno + sia nel caso degli utilizzatori che nel caso dei generatori (senza il segno meno).
Pertanto, pur avendo lo stesso segno, negli utilizzatori si intende la potenza assorbita, nei generatori la potenza erogata.
Il principio della conservazione dell'energia
Secondo il principio della conservazione dell'energia
La somma algebrica delle potenze in un circuito è nulla. $$ \sum p = 0 $$
Pertanto, in ogni istante la potenza fornita al circuito elettrico è sempre bilanciata dalla potenza assorbita dal circuito.
Esempio
In questo semplice circuito il generatore ha una potenza erogata di -6 W ossia 3V·(-2A).
Il resistore ha una potenza assorbita di +6 W ossia 3V·2A.
La somma della potenza dei generatori di corrente è uguale alla somma delle potenze assorbite dai componenti utilizzatori.
$$ +6W - 6W = 0 $$
E così via.
