In de studie van de elektronica bestaan vele wetten en theorieën. Deze wetten stellen ons in staat de werking van elektrische schakelingen en componenten te begrijpen. Eén zo’n wet is de wet van Watt. De wet van Watt is genoemd naar James Watt, een Schotse ingenieur en chemicus. Hij definieert de relatie tussen vermogen, spanning en stroomsterkte. Deze wet stelt dat het vermogen in een stroomkring een product is van spanning en stroom. In dit artikel bespreken we de wet van Watt, de formule, de toepassingen en andere verwante concepten.
Belangrijke ingangen in de definitie van de wet van Watt
Om de wet van Watt volledig te kunnen begrijpen, moeten we eerst de parameters bespreken die worden gebruikt bij de definitie van de wet van Watt, en dat zijn:
Voltage
Voltage (V) is het elektrische potentiaalverschil tussen twee punten in een elektrische stroomkring. Elk verschil in elektrische potentiaal veroorzaakt dat elektronen van een punt met een hogere potentiaal naar een punt met een lagere potentiaal stromen. Volt is de eenheid van spanning (V).
Stroom
De stroom (I) is de hoeveelheid elektrische lading die op een bepaald moment door een punt in een stroomkring stroomt. De eenheid is ampère, of “ampère” (A). Stroom kan alleen vloeien wanneer er een verschil in elektrisch potentiaal is.
Weerstand
Weerstand (R) is de weerstand tegen het vloeien van stroom. Het is een maat voor het vermogen van een elektrisch onderdeel om weerstand te bieden aan het vloeien van elektrische stroom. De meeteenheid is ohm (Ω).
De wet van Ohm geeft het verband aan tussen stroom, weerstand en spanning. Volgens deze wet is de stroom die door een geleider loopt recht evenredig met zijn spanning, d.w.z. I=V/R
Power
Power (P) is een maat voor de hoeveelheid werk die een schakeling kan verrichten, of een component per tijdseenheid kan verbruiken. Eenvoudig gezegd, is het de hoeveelheid elektrische energie die per tijdseenheid wordt overgedragen. De eenheid van vermogen is joule per seconde (J/sec) ook bekend als watt (W).
Watt’s wet formule
De formule voor Watt’s wet is: P=IV
Waar:
I = stroom
P = vermogen
V = spanning
Mensen vragen zich vaak af; wat is het verschil tussen de wet van Watt en de wet van Ohm? Terwijl de wet van Ohm de relatie tussen weerstand, spanning en stroom in een stroomkring definieert, definieert de wet van Watt de relatie tussen vermogen, spanning en stroom.
Hoewel, je kunt deze wetten combineren om nuttige formules te krijgen. Volgens de wet van Ohm is I=V/R en V=IR. Als we deze invullen in de formule van Watt, krijgen we:
P=IxIR=I2R en P=VxV/R=V2/R
Deze formules kunnen ook worden gebruikt om verschillende andere formules af te leiden.
De meeste berekeningen met de formule van Watt kun je handmatig uitvoeren. U kunt echter ook een online Watt’s law calculator gebruiken.
Toepassingen van de wet van Watt
Het volgende zijn enkele van de toepassingen van de formule van de wet van Watt:
- Als u een krachtbron hebt, kunt u deze formule gebruiken om het werkelijke vermogen te berekenen dat de bron kan genereren. U kunt het ook gebruiken om het benodigde vermogen van een component te berekenen. Gegeven de stroom en de spanning van de bron, hoeft u alleen maar de waarden te vermenigvuldigen.
- U kunt het benodigde vermogen van een gebouw berekenen met behulp van de formule van Watt. Bij het ontwerpen van de bedrading van een gebouw, is het noodzakelijk om de totale vermogensbehoefte te schatten. Aan de hand van deze informatie kunt u dan de geschikte draadafmetingen voor het gebouw bepalen. U kunt ook de elektriciteitskosten schatten. Het benodigde vermogen van een gebouw wordt berekend door het individuele vermogen van elk elektrisch apparaat of component in het gebouw te berekenen en op te tellen.
- Wanneer u het vermogen en de spanning van een elektrisch component kent, kunt u de stroomsterkte berekenen met behulp van de formule van Watt (I=P/V). Hetzelfde geldt voor spanning wanneer alleen stroom en vermogen bekend zijn (V=P/I).
- De formules die zijn afgeleid uit de combinatie van de wet van Watt en de wet van Ohm kunnen worden gebruikt om de elektrische weerstand van een component te berekenen. Als we bijvoorbeeld een gloeilamp in een kamer hebben geïnstalleerd, kan de elektrische weerstand van de lamp worden berekend met P=V2R, d.w.z. R=P/V2.
Aannemend dat de in die kamer toegevoerde spanning x volt is, en de lamp een vermogen heeft van y watt, dan is de weerstand, R=x/y2.