V oboru elektroniky existuje mnoho zákonů a teorií. Tyto zákony nám umožňují pochopit fungování elektrických obvodů a součástek. Jedním z takových zákonů je Wattův zákon. Wattův zákon je pojmenován po Jamesi Wattovi, skotském inženýrovi a chemikovi. Definuje vztah mezi výkonem, napětím a proudem. Tento zákon říká, že výkon v obvodu je součinem napětí a proudu. V tomto článku se budeme zabývat Wattovým zákonem, jeho vzorcem, aplikacemi a dalšími souvisejícími pojmy.
Důležité vstupy při definici Wattova zákona
Abychom mohli Wattův zákon plně pochopit, musíme nejprve probrat parametry používané při jeho definici, kterými jsou:
Napětí
Napětí (V) je rozdíl elektrických potenciálů mezi dvěma body v elektrickém obvodu. Jakýkoli rozdíl elektrického potenciálu způsobuje tok elektronů z bodu s vyšším potenciálem do bodu s nižším potenciálem. Jednotkou napětí (V) je volt.
Proud
Proud (I) je množství elektrického náboje, které v daném okamžiku protéká bodem v obvodu. Jeho jednotkou je ampér nebo „ampér“ (A). Proud může protékat pouze tehdy, když existuje rozdíl elektrických potenciálů.
Odpor
Odpor (R) je odpor proti průtoku proudu. Je to míra schopnosti elektrické součástky klást odpor toku elektrického proudu. Jednotkou míry je ohm (Ω).
Ohmův zákon určuje vztah mezi proudem, odporem a napětím. Tento zákon říká, že proud procházející vodičem je přímo úměrný jeho napětí, tedy I=V/R
Moc
Moc (P) je mírou množství práce, kterou může obvod vykonat nebo kterou může součástka spotřebovat za jednotku času. Zjednodušeně řečeno je to množství elektrické energie přenesené za jednotku času. Jednotkou výkonu je joule za sekundu (J/sec), známý také jako watt (W).
Vzorec pro Wattův zákon
Vzorec pro Wattův zákon je následující: P=IV
Kde:
I = proud
P = výkon
V = napětí
Lidé se často ptají; jaký je rozdíl mezi Wattovým a Ohmovým zákonem? Zatímco Ohmův zákon definuje vztah mezi odporem, napětím a proudem v obvodu; Wattův zákon definuje vztah mezi výkonem, napětím a proudem.
Tyto zákony však můžete kombinovat a získat tak užitečné vzorce. Podle Ohmova zákona platí I=V/R a V=IR. Jejich dosazením do Wattova vzorce získáme:
P=IxIR=I2R a P=VxV/R=V2/R
Tyto vzorce lze použít i k odvození několika dalších vzorců.
Většinu výpočtů zahrnujících Wattův vzorec můžete provést ručně. Můžete však také použít online kalkulačku Wattova zákona.
Použití Wattova zákona
Následují některé z aplikací vzorce Wattova zákona:
- Máte-li zdroj energie, můžete tento vzorec použít k výpočtu skutečného výkonu, který může zdroj generovat. Můžete jej také použít k výpočtu potřebného výkonu součástky. Vzhledem k proudu a napětí zdroje stačí tyto hodnoty vynásobit.
- Pomocí Wattova vzorce můžete vypočítat potřebný výkon budovy. Při návrhu elektroinstalace budovy je nutné odhadnout její celkovou potřebu energie. Na základě těchto údajů pak můžete určit vhodné velikosti vodičů pro danou budovu. Můžete také odhadnout její náklady na elektrickou energii. Potřebný příkon budovy získáte tak, že vypočtete jednotlivé jmenovité příkony každého elektrického spotřebiče nebo součásti, kterou bude budova vybavena, a sečtete je.
- Pokud znáte příkon a napětí elektrické součásti, můžete vypočítat její proud pomocí Wattova vzorce (I=P/V). Totéž platí i pro napětí, pokud je znám pouze proud a výkon (V=P/I).
- Součty odvozené z kombinace Wattova zákona a Ohmova zákona lze použít k výpočtu elektrického odporu součástky. Máme-li například v místnosti instalovanou elektrickou žárovku, můžeme její elektrický odpor vypočítat pomocí P=V2R, tedy R=P/V2.
Předpokládáme-li, že napětí dodávané do této místnosti je x voltů a žárovka má jmenovitý výkon y wattů, pak odpor R=x/y2.
.