Potenza
Se un utilizzatore è percorso da una corrente continua e ai suoi morsetti è applicata una tensione V, la sua potenza assorbita è:
Nel caso delle resistenze per le quali vale la legge di Ohm V = R·I questa equazione può anche essere espressa nelle due forme:
oppure
La potenza si misura in Watt [W].
Energia
L'energia assorbita da un utilizzatore, oppure erogata da un generatore, è data dal prodotto della potenza per il tempo in cui viene erogata/assorbita.
Se la potenza è espressa in Watt e il tempo in secondi, allora, l'energia
si esprime in Joule [ J ].
Spesso l'energia viene espressa in multipli del joule; l'unità usata più
di frequente è il kWh (chilowattora).
Un chilowattora è l'equivalente di un chilowatt di potenza trasferita o consumata in un'ora.
1 kW = 103 W mentre
1 h = 3600 s dunque, risulta essere:
1 kWh = 103·3600 W·s = 3.600.000 J = 3,6·106 J
Occorre osservare che l'unità standard internazionale per l'energia è il Joule, mentre l'ora non è un'unità SI per il tempo, quindi il chilowattora non è un'unità SI standard per l'energia.
Il chilowattora viene utilizzato dai fornitori di distribuzione elettrica ai fini della fatturazione delle famiglie e di altri clienti che non consumano grandi quantità di energia. Ma per la misurazione di maggiori quantità di energia elettrica ai clienti industriali e per fare riferimento alla produzione di energia elettrica, vengono utilizzati megawattora (MWh), gigawattora (GWh) e terawattora (TWh).
Per dare un'idea a cosa equivale un chilowattora di elettricità, facciamo qualche esempio:
• Uno scaldino elettrico della potenza nominale di 1 kW consuma in
un'ora 1 kWh.
• 1 kWh è sufficiente
per guardare la televisione per 10 ore utilizzando un televisore da 100
Watt.
• Una lampadina da 40 watt può funzionare per 25 ore consecutive e
consuma 1 kWh.
• 1 kWh può alimentare un computer per 5-10 ore.
Inoltre, in questi periodi di crisi energetica, è utile considerare che :
• 1 metro cubo di metano corrisponde a circa 10,7 kWh termici.
• 1 litro di gasolio corrisponde a circa 8,5 kWh termici.
• 1 kg di pellet (abete) corrisponde a circa 4,8 kWh termici.
Effetto Joule
In una resistenza l'energia elettrica assorbita si trasforma in calore.
L'unità di energia termica più usata è la chilocaloria [ kcal ] che rappresenta
l'energia che deve essere somministrata ad 1 kg di acqua per elevarne la
temperatura di 1*C (da 14° a 15°). La chilocaloria corrisponde a 4185 J
Rendimento
Per rendimento di un generatore si intende il rapporto fra la potenza
erogata dal generatore ai suoi morsetti e quella generata. Considerando
il disegno seguente, dove con rg si indica la resistenza interna
al generatore E.
potenza
erogata
potenza
generata
avremo:
Eseguendo un ragionamento analogo il rendimento di un motore è
dato dal rapporto fra la potenza elettrica utilizzata e
quella assorbita
Il rendimento di una linea è dato dal rapporto fra la potenza disponibile
al termine della linea e quella fornita al suo inizio.
Il rendimento di trasferimento di potenza da un generatore ad un utilizzatore è dato dal rapporto fra la potenza trasferita all'utilizzatore Pu e quella generata Pg dal generatore: