Elektrisch vermogen berekenen: Spanning, stroom en weerstand uitgelegd

De vermogensformule leren

In de elektrotechniek wordt vermogen (P) berekend door spanning (V) te vermenigvuldigen met stroom (I). Het resultaat wordt uitgedrukt in watten (W). Laten we dit toepassen op een eenvoudig circuitexempel.

Stroom bepalen met de wet van Ohm

Voor het bovenstaande circuit hebben we een 18-volt batterij en een lamp met een weerstand van 3 Ω. Toepassing van de wet van Ohm (I = V / R) geeft:

Zodra de stroom bekend is, vermenigvuldigen we deze met de spanning om het vermogen te vinden:

Deze berekening toont aan dat de lamp 108 W dissipeert, voornamelijk als licht en warmte.

De batterijspanning verhogen

Wat gebeurt er als we de batterijspanning verdubbelen naar 36 V terwijl de weerstand van de lamp onveranderd blijft? Intuitief zouden de stroom en het vermogen moeten stijgen. Hier is de stap-voor-stap uitleg:

Met een 36-V voeding en 3 Ω weerstand wordt de stroom:

De stroom verdubbelt inderdaad van 6 A naar 12 A. Het resulterende vermogen wordt als volgt berekend:

Effect van spanning op vermogen

Vermogen neemt meer dan proportioneel toe wanneer de spanning stijgt. Aangezien vermogen gelijk is aan V × I, vermenigvuldigt het verdubbelen van zowel spanning als stroom het vermogen met 4 (2 × 2). Controleren van de cijfers: 432 W ÷ 108 W = 4, wat de relatie bevestigt.

Wanneer alleen spanning en weerstand bekend zijn, kan vermogen worden uitgedrukt als P = V² / R. Omgekeerd, met stroom en weerstand, P = I²R.

De wet van Joule vs. de wet van Ohm

James Prescott Joule heeft de vermogensdissipatierelatie in 1841 voor het eerst afgeleid, nu bekend als de wet van Joule (P = I²R). Hoewel vaak geassocieerd met de vergelijkingen van de wet van Ohm (E = IR, I = E/R, R = E/I), worden de vermogensformules historisch gezien Joule toegeschreven.

Herhaling:

• Vermogen wordt gemeten in watten (W).
• Wet van Joule: P = I²R, P = IE, P = V²/R.

Gerelateerde werkbladen:

• Vermogen Werkblad

Probeer onze rekenmachine voor de wet van Ohm in de Tools-sectie.