Az elektronika tanulmányozásában számos törvény és elmélet létezik. Ezek a törvények lehetővé teszik számunkra, hogy megértsük az elektromos áramkörök és alkatrészek működését. Az egyik ilyen törvény a Watt-törvény. A Watt-törvény James Watt skót mérnökről és vegyészről kapta a nevét. Meghatározza a teljesítmény, a feszültség és az áram közötti kapcsolatot. Ez a törvény kimondja, hogy egy áramkörben a teljesítmény a feszültség és az áram szorzata. Ebben a cikkben a Watt-törvényt, annak képletét, alkalmazásait és más kapcsolódó fogalmakat tárgyalunk.
Fontos bemenetek a Watt-törvény definíciójában
A Watt-törvény teljes megértéséhez először meg kell beszélnünk a meghatározásához használt paramétereket, amelyek a következők:
Feszültség
A feszültség (V) az elektromos áramkör két pontja közötti elektromos potenciálkülönbség. Bármilyen elektromos potenciálkülönbség hatására az elektronok egy magasabb potenciállal rendelkező pontból egy alacsonyabb potenciállal rendelkező pontba áramlanak. A feszültség (V) mértékegysége a Volt.
Áram
Az áram (I) az áramkör egy adott időpontban egy ponton átáramló elektromos töltés mennyisége. Egysége az amper vagy “amper” (A). Az áram csak akkor folyhat, ha elektromos potenciálkülönbség van.
ellenállás
Az ellenállás (R) az áram folyásának ellenállása. Egy elektromos alkatrész azon képességének a mértéke, hogy ellenálljon az elektromos áram áramlásának. Mértékegysége az ohm (Ω).
Ohm törvénye meghatározza az áram, az ellenállás és a feszültség közötti kapcsolatot. Ez a törvény kimondja, hogy a vezetéken áthaladó áram egyenesen arányos a feszültséggel, azaz I=V/R
Teljesítmény
A teljesítmény (P) annak a munkamennyiségnek a mértéke, amelyet egy áramkör képes elvégezni, vagy egy alkatrész képes egységnyi idő alatt elfogyasztani. Egyszerűen fogalmazva, ez az egységnyi idő alatt átadott elektromos energia mennyisége. A teljesítmény mértékegysége a másodpercenkénti joule (J/sec), más néven watt (W).
A Watt-törvény képlete
A Watt-törvény képlete a következő: P=IV
Hol:
I = áram
P = teljesítmény
V = feszültség
Az emberek gyakran kérdezik; mi a különbség Watt törvénye és Ohm törvénye között? Míg Ohm törvénye az ellenállás, a feszültség és az áram közötti kapcsolatot határozza meg egy áramkörben; Watt törvénye a teljesítmény, a feszültség és az áram közötti kapcsolatot határozza meg.
Mégis kombinálhatjuk ezeket a törvényeket, hogy hasznos képleteket kapjunk. Ohm törvénye szerint I=V/R és V=IR. Ha ezeket behelyettesítjük a Watt-képletbe, megkapjuk:
P=IxIR=I2R és P=VxV/R=V2/R
Ezekből a képletekből számos más képlet is levezethető.
A legtöbb Watt-képletet tartalmazó számítást kézzel is elvégezhetjük. Használhatsz azonban egy online Watt-törvény kalkulátort is.
A Watt-törvény alkalmazásai
A Watt-törvény képletének néhány alkalmazási területe a következő:
- Ha van egy áramforrásod, akkor ezzel a képlettel kiszámíthatod a forrás által termelhető tényleges teljesítményt. Használhatja egy alkatrész teljesítményigényének kiszámításához is. Adott a forrás áramerőssége és feszültsége, csak meg kell szoroznia az értékeket.
- A Watt-képlet segítségével kiszámíthatja egy épület teljesítményigényét. Egy épület kábelezésének tervezésekor meg kell becsülni az épület teljes teljesítményigényét. Ezt az információt aztán felhasználhatja az épület megfelelő vezetékméreteinek meghatározásához. Megbecsülheti a villamosenergia-költségeket is. Egy épület teljesítményigényét úgy kapjuk meg, hogy kiszámítjuk az épületben található minden egyes elektromos készülék vagy alkatrész egyedi teljesítményét, és ezeket összeadjuk.
- Ha ismerjük egy elektromos alkatrész teljesítményét és feszültségét, akkor a Watt-képlet (I=P/V) segítségével kiszámíthatjuk az áramát. Ugyanez vonatkozik a feszültségre is, ha csak az áram és a teljesítmény ismert (V=P/I).
- A Watt-törvény és az Ohm-törvény kombinációjából származó képletekkel kiszámítható egy alkatrész elektromos ellenállása. Például, ha egy helyiségben elektromos izzót szereltünk fel, az izzó elektromos ellenállása kiszámítható a P=V2R, azaz R=P/V2 segítségével.
Tegyük fel, hogy a helyiségbe táplált feszültség x volt, és az izzó teljesítménye y watt, akkor az ellenállás, R=x/y2.