Potenza elettrica

Potenza elettrica: formula

In questa spiegazione ci limiteremo a considerare conduttori ohmici collegati a un circuito in corrente continua (CC).

La potenza elettrica di un conduttore può essere calcolata con la seguente formula:

\[ P= \Delta Vi\]

dove \(P\) è la potenza elettrica, \(\Delta V\) è la differenza di potenziale ai capi del conduttore e \(i\) è l'intensità di corrente che passa attraverso il conduttore.

Poiché stiamo considerando conduttori ohmici, possiamo inserire nell'equazione precedente la prima legge di ohm: \( \Delta V = Ri\). La potenza elettrica può quindi essere calcolata anche conoscendo la corrente e la resistenza con la seguente equazione

\[P = (Ri) i = i^2 R\]

dove \(R\) è la resistenza del componente elettrico.

Quindi, \(1 \, \mathrm{W}\) di potenza elettrica può essere definito come l'energia trasferita quando la corrente di \(1 \, \mathrm{ A}\) attraversa una differenza di potenziale di \( 1\, \mathrm{ V}\).

Unità di misura della potenza elettrica

La potenza elettrica è una misura del tasso con cui l'energia viene trasferita a o da un oggetto o più in generale da un sistema fisico. Pertanto, ci aspettiamo che la potenza elettrica abbia unità di misura di Joule al secondo (\(J/s\)):

\[ 1 \, \mathrm{ J/s}= 1 \, \mathrm{W}\]

Calcolo della potenza elettrica

Vediamo un modo semplice per memorizzare l'equazione che lega le tre grandezze \(P, V,i\). Considera i tre triangolo riportati in Figura 1. Per calcolare ciascuna delle tre grandezze \(P,V,i\), si evidenzia la grandezza incognita (ad esempio, cerchiandola, come mostrato nella figura sottostante) e poi la si calcola a partire dalle altre due grandezze. Se queste ultime sono sulla stessa linea, si moltiplicano, se sono l'una sopra all'altra, si dividono, come mostrato nella figura.

Fig. 1 - Un modo semplice per calcolare le tre grandezze \(P,V,i\).

Vediamo ora alcuni esempi.

Valori di corrente e tensione

L'entità della potenza dipende sia dalla corrente che dalla differenza di potenziale. Pertanto, l'energia elettrica può essere erogata nella stessa quantità utilizzando diverse combinazioni di differenza di potenziale e corrente:

• Bassa intensità di corrente con alta tensione
• Intensità di corrente elevata con bassa tensione

Fig. 2 - I cartelli di avvertimento indicano che le tensioni presenti sono pericolose per l'uomo e potrebbero causare gravi danni sotto forma di scosse elettriche.

Lo svantaggio di utilizzare una corrente elevata con una bassa differenza di potenziale è dovuto al riscaldamento che ne consegue. Quando elevati valori di corrente passano attraverso un filo, quest'ultimo si riscalda fino a raggiungere temperature elevate che ne riducono la durata. Questo effetto riduce l'efficienza del dispositivo elettrico perché una parte dell'energia trasferita viene convertita in calore. Per questo motivo, le potenze elevate attraverso la rete elettrica vengono trasmesse con tensioni elevate e intensità di corrente ridotta.