전기 회로의 전력

전압 및 전류 외에도 전기 회로와 관련된 또 다른 중요한 매개변수가 있습니다. 전력 . 먼저 회로에서 전력을 분석하기 전에 전력이 무엇인지 이해해야 합니다.

힘이란 무엇이며 어떻게 측정합니까?

파워는 주어진 시간에 얼마나 많은 작업을 수행할 수 있는지를 측정한 것입니다. 일 일반적으로 중력에 대항하여 무게를 들어 올리는 것으로 정의됩니다. 무게가 무거울수록 및/또는 더 높이 들어올릴수록 더 많은 작업이 수행됩니다. 힘 표준 작업량이 얼마나 빨리 완료되는지를 측정한 것입니다.

미국 자동차의 경우 엔진 출력은 "마력"이라는 단위로 평가됩니다. 이 단위는 처음에 증기 기관 제조업체가 당시의 가장 일반적인 동력원인 말을 기준으로 기계의 작동 능력을 정량화하는 방법으로 고안되었습니다.

1마력은 영국 단위로 초당 550ft-lbs의 작업으로 정의됩니다. 자동차 엔진의 힘은 언덕의 높이나 견인 가능한 무게를 나타내지 않지만 빠른 정도를 나타냅니다. 특정 언덕을 오르거나 특정 무게를 견인할 수 있습니다.

기계식 엔진의 동력은 엔진 속도와 출력 샤프트에서 제공되는 토크의 함수입니다. 엔진 출력 샤프트의 속도는 분당 회전수 또는 RPM으로 측정됩니다.

토크는 엔진에 의해 생성되는 비틀림 힘의 양이며 일반적으로 파운드-피트 또는 파운드-피트로 측정됩니다(작업 단위인 피트-파운드 또는 피트-파운드와 혼동하지 마십시오). 속도나 토크만으로는 엔진 출력을 측정할 수 없습니다.

100마력 디젤 트랙터 엔진은 상대적으로 천천히 회전하지만 많은 양의 토크를 제공합니다. 100마력 모터사이클 엔진은 매우 빠르게 회전하지만 상대적으로 적은 토크를 제공합니다. 둘 다 100마력을 생산하지만 속도와 토크가 다릅니다. 샤프트 마력에 대한 방정식은 간단합니다.

방정식의 오른쪽에 두 개의 변수 항, S와 T만 있는 방법에 주목하세요. 그 쪽의 다른 모든 항은 상수입니다. 2, pi 및 33,000은 모두 상수입니다(값이 변경되지 않음). 마력은 속도와 토크의 변화에 따라 달라지며 다른 것은 없습니다. 방정식을 다시 작성하여 이 관계를 표시할 수 있습니다.

"마력"의 단위는 분당 회전수에 파운드-피트의 토크를 곱한 속도와 정확히 일치하지 않기 때문에 마력이 같다라고 말할 수는 없습니다. 성. 그러나 비례 서로에게. ST의 수학적 곱이 변함에 따라 마력의 값도 같은 비율로 변합니다.

전압 및 전류의 함수로서의 전력

전기 회로에서 전력은 전압과 전류의 함수입니다. 당연히 이 관계는 위의 "비례적인" 마력 공식과 매우 유사합니다.

그러나 이 경우 전력(P)은 단순히 IE에 비례하는 것이 아니라 전류(I)에 전압(E)을 곱한 것과 정확히 동일합니다. 이 공식을 사용할 때 전력 측정 단위는 와트입니다. , 문자 "W"로 축약됩니다.

전압도 전류도 그 자체로 전력을 구성하지 않는다는 것을 이해해야 합니다. 오히려 전력은 전압 과의 조합입니다. 회로의 전류. 전압은 단위 전하당 특정 일(또는 위치 에너지)이고 전류는 전하가 도체를 통해 이동하는 비율입니다.

전압(특정 작업)은 중력에 대항하여 무게를 들어올릴 때 수행되는 작업과 유사합니다. 전류(속도)는 그 무게를 들어올리는 속도와 유사합니다. 곱(곱셈)으로 전압(일)과 전류(율)가 함께 전력을 구성합니다.

디젤 트랙터 엔진 및 오토바이 엔진의 경우와 마찬가지로 고전압 및 저전류 회로도 저전압 및 고전류 회로와 동일한 양의 전력을 소비할 수 있습니다. 전압의 양과 전류의 양만으로는 전기 회로의 전력량을 나타내지 않습니다.

개방/단락 회로의 전력

소스 단자 사이에 전압이 존재하고 전류가 0인 개방 회로에서는 0 전압이 아무리 높아도 전력이 소모됩니다. P=IE 및 I=0이고 0을 곱한 값은 0이므로 모든 개방 회로에서 소비되는 전력은 0이어야 합니다.

마찬가지로, 초전도선 루프로 구성된 단락 회로(절대 저항 0)가 있다면 루프에 전압이 0인 전류 조건이 있을 수 있으며 마찬가지로 전력이 소실되지 않습니다. P=IE 및 E=0이고 0을 곱한 값은 0이므로 초전도 루프에서 소비되는 전력은 0이어야 합니다. (우리는 이후 장에서 초전도에 대한 주제를 탐구할 것입니다.)