I studiet av elektronik finns många lagar och teorier. Dessa lagar gör det möjligt för oss att förstå hur elektriska kretsar och komponenter fungerar. En sådan lag är Watts lag. Watts lag är uppkallad efter James Watt, en skotsk ingenjör och kemist. Den definierar förhållandet mellan effekt, spänning och ström. Enligt denna lag är effekten i en krets en produkt av spänning och ström. I den här artikeln kommer vi att diskutera Watts lag, dess formel, tillämpningar och andra relaterade begrepp.
Viktiga ingångar i definitionen av Watts lag
För att vi ska kunna förstå Watts lag till fullo måste vi först diskutera de parametrar som används för att definiera den, vilka är:
Spänning
Spänning (V) är den elektriska potentialskillnaden mellan två punkter i en elektrisk krets. Varje skillnad i elektrisk potential gör att elektroner flödar från en punkt med högre potential till en punkt med lägre potential. Volt är enheten för spänning (V).
Ström
Strömmen (I) är den mängd elektrisk laddning som flödar genom en punkt i en krets vid en given tidpunkt. Dess enhet är ampere eller ”ampere” (A). Ström kan bara flöda när det finns en skillnad i elektrisk potential.
Motstånd
Motstånd (R) är motståndet mot strömflödet. Det är ett mått på en elektrisk komponents förmåga att stå emot flödet av elektrisk ström. Måttenheten är ohms (Ω).
Ohm’s lag anger förhållandet mellan ström, motstånd och spänning. Denna lag anger att den ström som passerar genom en ledare är direkt proportionell mot dess spänning, dvs. I=V/R
Effekt
Effekt (P) är ett mått på den mängd arbete som en krets kan utföra eller som en komponent kan förbruka per tidsenhet. Enkelt uttryckt är det mängden elektrisk energi som överförs per tidsenhet. Enheten för effekt är joule per sekund (J/sek) även känd som watt (W).
Formeln för Watts lag
Formeln för Watts lag är: P=IV
Om:
I = ström
P = effekt
V = spänning
Man frågar ofta: Vad är skillnaden mellan Watts lag och Ohms lag? Medan Ohms lag definierar förhållandet mellan motstånd, spänning och ström i en krets, definierar Watts lag förhållandet mellan effekt, spänning och ström.
Man kan dock kombinera dessa lagar för att få fram användbara formler. Enligt Ohm’s lag är I=V/R och V=IR. Genom att sätta in dessa i Watts formel får vi:
P=IxIR=I2R och P=VxV/R=V2/R
Dessa formler kan också användas för att härleda flera andra formler.
Du kan utföra de flesta beräkningar som involverar Watts formel manuellt. Du kan dock också använda en Watt’s law-kalkylator online.
Användningar av Watt’s law
Nedan följer några av tillämpningarna av Watt’s law-formeln:
- Om du har en kraftkälla kan du använda den här formeln för att beräkna den faktiska effekten som källan kan generera. Du kan också använda den för att beräkna effektbehovet för en komponent. Med tanke på källans ström och spänning behöver du bara multiplicera värdena.
- Du kan beräkna effektbehovet för en byggnad med hjälp av Watts formel. När man utformar en byggnads ledningar är det nödvändigt att uppskatta dess totala effektbehov. Du kan sedan använda denna information för att bestämma lämpliga ledningsstorlekar för byggnaden. Du kan också uppskatta dess elkostnader. En byggnads effektbehov uppnås genom att beräkna den individuella effekten för varje elektrisk apparat eller komponent som byggnaden kommer att ha och addera dem.
- När du känner till effekten och spänningen för en elektrisk komponent kan du beräkna dess ström med hjälp av Watts formel (I=P/V). Detsamma gäller även för spänningen när endast ström och effekt är kända (V=P/I).
- De formler som härrör från kombinationen av Watts lag och Ohms lag kan användas för att beräkna en komponents elektriska motstånd. Om vi till exempel har en elektrisk glödlampa installerad i ett rum kan glödlampans elektriska motstånd beräknas med hjälp av P=V2R, dvs. R=P/V2.
Antagen att spänningen i rummet är x volt och att glödlampan har en nominell effekt på y watt, kan man räkna ut motståndet R=x/y2.