Elektra povumo

Ĝenerale la fizika grando povumo estas difinita kiel kvanto da energio transformita en la unuo de tempo. Se la energio transformita estas elektra energio oni parolas pri elektra povumo.

La elektran energion oni transmisias kutime per konduktlinioj sur turoj.

La elektra povumo estas la rilato pase de energio de fluo por unueco de tempo; tio estas, la kvanto de energio transdonita aŭ absorbita de elemento en difinita momento. La unueco en la Internacia Sistemo de Unuecoj estas la vato.

Kiam elektra kurento fluas en iu ajn cirkvito, ĝi povas transdoni energion farante mekanikan aŭ termodinamikan laboron. Taŭgaj iloj uzas la elektran energion por multaj utilaj celoj, kiel varmego, lumo (inkandeska lampo), movado (elektra motoro), sono (laŭtparolilo) aŭ kemiaj procezoj. Oni povas produkti la elektran energion mekanike aŭ kemie, aŭ ankaŭ per la transformo de la lumo en la sunĉeloj. Fine, oni povas stoki elektran energion kemie en baterioj.

La energio konsumita per la elektra aparato estas mezurita en vathoroj (Wh) aŭ en kilovathoroj (kWh). Normale la kompanioj kiuj provizas elektran energion al industrioj kaj hejmoj, fakturas ĝin en kiovathoroj (kWh). La povumo en vatoj (W) aŭ kilovatoj (kW) de ĉiuj aparatoj devas esti listigita kune kun la tensio sur metala plato lokita kutime ĉe la malantaŭo de la aparato.

Povumo en kontinua kurento

Kiam en la cirkvito fluas konstanta kurento la elektra povumo transformita de la utiligilo en iu momento, estas la produkto de la elektra tensio inter la konektopunktoj kaj la elektra kurento kiu trafluas ĝin. Ĉi tio estas,

$P={\frac {dw}{dt}}={\frac {dw}{dq}}\cdot {\frac {dq}{dt}}=U\cdot I\,$

Kie I estas la momenta valoro de la intenseco de la kurento kaj U estas la valoro de la tensio. Se I estas indikita en amperoj kaj V en voltoj, P estos esprimita en vatoj.

Se la energitransformo okazas en elektra rezistanco kun valoro egala al R, validas la leĝo de Ohm $U=R\cdot I$ kaj sekve:

$P=R\cdot I^{2}={U^{2} \over R}$

Povumo en alterna kurento

Tempa ŝanĝiĝo de kurento i, tensio u kaj povumo p

Kiam en la cirkvito fluas sinusforma alterna kurento, la mezumo de la elektra povumo transformita de la utiligilo estas funkcio de la efikaj valoroj, de la elektra tensio inter la konektopunktoj kaj la elektra kurento kiu trafluas ĝin.

Se la cirkvito estas konektita al sinusforma tensio

$u(t)=U_{0}\cdot \sin(\omega t)\,\!$ kun angula rapido $\omega \,\!$ kaj pintvaloro $U_{o}\,\!$

tiam en kazo de cirkvito de indukta karaktero (kazo pli komuna), estiĝos kurento $i(t)\,\!$ defazigata je angulo $\phi \,\!$ rilate al la tensio

$i(t)=I_{0}\cdot \sin(\omega t-\phi )\,\!$

En la kazo de cirkvito nur resistivo (neindukta), la angulo de defaziĝo estas nulo.

La momenta povumo egalas al la produkto de la antaŭaj esprimoj:

$p(t)=U_{0}\cdot I_{0}\cdot \sin(\omega t)\cdot \sin(\omega t-\phi )\,\!$

Helpe de la trigonometrio, la antaŭa esprimo povas esti transfomata en la sekva:

$p(t)=U_{0}\cdot I_{0}\cdot {\frac {\cos(\phi )-\cos(2\omega t-\phi )}{2}}\,\!$

Kaj anstataŭante la pintvalorojn per la efikaj $U=U_{0}\cdot {\sqrt {2}}$ kaj $I=I_{0}\cdot {\sqrt {2}}$ rezultas

$p(t)=U\cdot I\cos(\phi )-U\cdot I\cos(2\omega t-\phi )\,\!$

Sekve la povumo komponiĝas el konstanta valoro ⁡$UI\cos(\phi )\,\!$ kaj alia valoro ŝanĝiĝanta dum la tempo $UI\cos(2\omega t-\phi )\,\!$'

La unua valoro esta nomata aktiva aŭ efika povumo kaj la dua fluktuanta povumo.

Komponantoj de la kurentintenso

Figuro 1.- La komponantoj efika I_a kaj blinda I_r de la kurentintenso I; supozitaj indukta (maldekstre) kaj kapacita (dekstre).

Oni konsideru cirkviton de alterna kurento, en kiu la kurento kaj la tensio havas defaziĝon $\phi \,\!$. Nomiĝas efika komponanto de la kurentintenso I_a, la komponanto kiu estas en fazo kun la tensio, kaj la komponanto kiu estas orta al la tensio nomiĝas blinda I_r (vidu Figuron 1). Iliaj valoroj estas:

$I_{a}=I\cdot \cos \phi \,\!$

$I_{r}=I\cdot \sin \phi \,\!$

La produto de la kurentintenso I, kaj tiuj de lia efika kaj blinda komponanto, per la tensio , donas kiel rezulto la ŝajnan aŭ kompleksan povumon (S), efikan povumon (P) kaj blindan povumon (Q), respektive:

$S=U\cdot I={\sqrt {P^{2}+Q^{2}}}$

$P=I\cdot U\cdot \cos \phi \,\!$

$Q=I\cdot U\cdot \sin \phi \,\!$