Verband tussen stroom en vermogen, spanning en vermogen

Er bestaat een fundamenteel verband tussen stroom, spanning en vermogen in elektrische circuits. Dit wordt beschreven door de wetten van elektriciteit, met name de wet van Ohm en de wet van elektrisch vermogen. Hier is een beknopte uitleg van het verband stroom en vermogen:

1. Wet van Ohm: De wet van Ohm stelt dat de stroom (I) door een geleider recht evenredig is met de spanning (U) over de geleider, als de temperatuur en andere factoren constant blijven. Deze relatie wordt weergegeven door de formule: U = I x R, waarbij R de elektrische weerstand (R) van de geleider is. Met andere woorden, de stroom is omgekeerd evenredig met de weerstand en recht evenredig met de spanning.
2. Wet van Elektrisch Vermogen: De wet van elektrisch vermogen stelt dat het vermogen (P) in een elektrisch circuit recht evenredig is met de spanning (U) over de componenten en de stroom (I) die erdoorheen gaat. Deze relatie wordt weergegeven door de formule: P = U x I. Het vermogen wordt meestal uitgedrukt in watt (W). Met andere woorden, het vermogen is het product van de spanning en de stroom. Dit houdt in dat als ofwel de spanning of de stroom toeneemt, het vermogen in het circuit ook zal toenemen.

Samengevat, in een elektrisch circuit is er een nauw verband tussen stroom, spanning en vermogen. Veranderingen in een van deze parameters hebben invloed op de andere parameters volgens de bovengenoemde wetten. Dit begrip van de basisrelaties tussen stroom, spanning en vermogen is essentieel voor het ontwerpen, analyseren en onderhouden van elektrische circuits.

Verband tussen stroom en vermogen, spanning en vermogen.

Omdat de formule voor het berekenen van het vermogen P = U x I is, en omdat de wet van Ohm luidt U = I x R, geldt dus ook:

P = (I × R) × I

Vereenvoudigd weergegeven als: P= I² x R

Uit deze formule volgt dat als de stroom tweemaal zo groot wordt, het vermogen viermaal zo groot wordt.
Andersom geldt: om de stroom te verdubbelen moet je het vermogen verviervoudigen.

Voorbeeld:

De stroom door een weerstand van 3 Ω bedraagt 2 A.
Het vermogen bedraagt dan: 2² x 3 = 12 W.
De stroom wordt verhoogd tot 4 A (tweemaal zo groot).
Het vermogen bedraagt dan: 4² x 3 = 48 W (viermaal zo groot).

Verband tussen spanning en vermogen.

Volgens de wet van Ohm geldt: I = U : R, zodat voor elektrisch vermogen ook geldt:

Uit de laatste formule volgt dat als de spanning tweemaal zo groot wordt, het opgenomen vermogen viermaal zo groot wordt.

Voorbeeld:

De spanning over een weerstand van 3 ? bedraagt 12 V.
Het vermogen bedraagt dan: 12² : 3 = 144 : 3 = 48 W.

De spanning wordt verhoogd tot 24 V (tweemaal zo groot).
Het vermogen bedraagt dan: 24² : 3 = 576 : 3 = 192 W (viermaal zo groot).

Hieruit volgt dat wanneer de spanning verdubbeld wordt, bij gelijkblijvend vermogen, de stroom gehalveerd kan worden.

Voorbeeld:

Benodigd vermogen 42 W.
Bij een spanning van 6 V vraagt dit:

Bij een spanning van 12 V is dit:

Het voordeel van een hogere spanning is dat:

– De leidingen dunner kunnen worden uitgevoerd

– De spanningsverliezen minder zijn.